Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Εναλλακτικές ιδέες των μαθητών

Το ΛΑΘΟΣ και η Φυσική

Η παρουσίαση γίνεται σε τρεις στήλες.

Στην πρώτη με τίτλο ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ ΙΔΕΕΣ εκτίθενται οι ιδέες των μαθητών για καθένα

από τα γνωστικά αντικείμενα .

Στη δεύτερη στήλη, με τίτλο ΤΟ ΛΑΘΟΣ ΝΑ ΤΟ ΠΑΡΟΥΜΕ ΑΓΚΑΛΙΑ , γίνεται μία απόπειρα

να δικαιολογηθεί η απόκλιση - κάθε μιας από τις εναλλακτικές ιδέες - από το επιστημονικώς αποδεκτό.

Στην τρίτη στήλη – Η ΑΠΟΨΗ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ - παρουσιάζεται η επιστημονικώς αποδεκτή άποψη.

Εναλλακτικές ιδέες	Το ΛΑΘΟΣ «να το πάρουμε αγκαλιά»	Η άποψη των φυσικών
1. Ένα ψυχρό σώμα δεν μπορεί να περιέχει εσωτερική θερμική ενέργεια 2. Ένα σώμα έχει θερμότητα η οποία μπορεί να αυξηθεί ή να ελαττωθεί 3. Η θερμότητα και η θερμοκρασία είναι το ίδιο πράγμα. 4. Είναι αδύνατον να θερμάνουμε ένα σώμα χωρίς να του μεταβιβάσουμε θερμότητα 5. Ένα σχετικά ψυχρότερο σώμα μεταβιβάζει ψύχος σε ένα θερμότερο. 6. Το μάλλινο πουλόβερ που φοράμε μας μεταβιβάζει θερμότητα	1. Ο αντίπαλος γλώσσα της καθημερινής μας ζωής. Η έννοια ψυχρό στη καθημερινή μας γλώσσα αποτελεί άρνηση του θερμό. Κατά λογική συνέπεια το ψυχρό σώμα δεν μπορεί να περιέχει κάτι, όπως η θερμική ενέργεια, που έχει σχέση με το θερμό 2. Στη γλώσσα της καθημερινής ζωής η λέξη θερμότητα έχει διαφορετικό σημαινόμενο από εκείνο που της αποδίδει η επιστημονική γλώσσα. 3. Οι έννοιες θερμότητα και θερμοκρασία συγχέονται και σε αυτό συμβάλλει και η κοινή ετυμολογική τους ρίζα στην ελληνική γλώσσα (θερμό), ενώ αυτό δεν ισχύει σε γλώσσες όπως η αγγλική, η γαλλική, η γερμανική, η ιταλική. 4. Πριν διδαχθούμε τις σημασίες των επιστημονικών εννοιών έχουμε ήδη οικοδομήσει εσωτερικές αναπαραστάσεις των σημασιών θερμότητα και θέρμανση οι οποίες βρίσκονται σε στενή σημασιακή αλληλεξάρτηση. 5. Όταν ακουμπάμε το χέρι μας στον πάγο αυτό που νιώθουμε το περιγράφουμε με φράσεις όπως « ένιωσα να μου έρχεται ψύχος» και η γλώσσα είναι οξυγόνο της σκέψης μας. 6. Το πουλόβερ το νιώθουμε ζεστό και το ζεστό το θεωρούμε, με τη σκέψη μας, σαν κάτι που μας «δίνει» θερμότητα	1. Εσωτερική θερμική ενέργεια περιέχει κάθε σώμα, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία του 2. Στη γλώσσα της επιστήμης με τον όρο θερμότητα νοούμε μεταβιβαζόμενη ενέργεια και όχι ενέργεια την οποία «έχε»ι ένα σώμα 3. Κάθε αντικείμενο σε θερμική ισορροπία έχει μία δική του θερμοκρασία, ενώ δεν «έχει θερμότητα». Η θερμότητα είναι μορφή ενέργειας η οποία μεταβιβάζεται από σώμα με υψηλότερη θερμοκρασία σε σώμα με χαμηλότερη. ενώ η θερμοκρασία δεν είναι ενέργεια. 4. Το έργο είναι και αυτό μορφή μεταβιβαζόμενης ενέργειας. Ένα σώμα μπορεί να θερμανθεί και με έργο, όπως συμβαίνει , λόγου χάριν, κατά την αδιαβατική συμπίεση. 5. Για την επιστήμη δεν υπάρχει εννοιακή οντότητα ψύχος. Όταν ένα ψυχρότερο σώμα βρεθεί σε θερμική επαφή με ένα θερμότερο μεταβιβάζεται θερμότητα από το θερμότερο προς αυτό 6. Όταν φοράμε μάλλινο πουλόβερ, επηρεάζεται η αγωγή θερμότητας.

Εναλλακτικές ιδέες	Το ΛΑΘΟΣ «να το πάρουμε αγκαλιά»	Η άποψη των φυσικών
7. Εφόσον ένα αέριο μεταβιβάζει θερμότητα στο περιβάλλον η θερμοκρασία του ελαττώνεται οπωσδήποτε. 8. Η θερμότητα και το ψύχος ρέουν όπως ένα ρευστό 9. Το θερμότερο σώμα μεταβιβάζει «βαθμούς Κελσίου» στο ψυχρότερο, έτσι ώστε όσο χαμηλώνει η θερμοκρασία του κατά ίσους βαθμούς να αυξάνεται η θερμοκρασία του άλλου. 10. Η ανθρώπινη επιδερμίδα είναι ανιχνευτής της θερμοκρασίας. 11. Η καταστατική εξίσωση ισχύει ακόμα κι αν το αέριο δεν βρίσκεται σε θερμοδυναμική ισορροπία.	7. Κατά την εξέλιξη των ιδεών της θερμοδυναμικής, η θεώρηση ότι το έργο είναι μηχανισμός μεταβίβασης ενέργειας- ισοδύναμος με τη θερμότητα- καθυστέρησε να «κάνει την εμφάνισή της» Ο σχετικός διδακτικός στόχος έχει να αντιμετωπίσει τις προϋπάρχουσες ιδέες των μαθητών για τη φύση της θερμότητας. 8. Σχετίζεται με αναπαραστάσεις που κυριαρχούν στη σκέψη των όχι μυημένων στην την επιστήμη. Εξάλλου, μολονότι το ψύχος δεν χρησιμοποιήθηκε από την επιστήμη ως εννοιακή οντότητα, η εικόνα η οποία προτάθηκε για τη θερμότητα πριν από την επικράτηση της έννοιας ενέργεια ήταν η εικόνα ενός ρευστού. 9. Η ιδέα κατάγεται από την συνήθη σύγχυση των εννοιών θερμότητα και θερμοκρασία. 10. Η ιδέα πηγάζει από εμπειρικά δεδομένα σχετιζόμενα με «αυτό που συμβαίνει συνήθως». 11. Κατά τη διδασκαλία της καταστατικής εξίσωσης δεν δίδεται έμφαση στο ζήτημα	7. Η θερμοκρασία του αερίου επηρεάζεται και από τη μεταβίβαση ενέργειας με μηχανισμό έργου. Κατά την ισόθερμη συμπίεση το αέριο μεταβιβάζει θερμότητα αλλά η θερμοκρασία του δεν αλλοιώνεται «λόγω έργου». 8. Για την επιστήμη υπάρχει μόνο θερμότητα ως μορφή μεταβιβαζόμενης ενέργειας. 9. Η θερμοκρασία δεν μεταβιβάζεται. Εξάλλου η ελάττωση της θερμοκρασίας του ενός θα είναι ίση με την αύξηση της θερμοκρασίας του άλλου μόνο εφόσον τα δύο σώματα έχουν ίσες θερμοχωρητικότητες 10. Η επιδερμίδα μας μπορεί να ανιχνεύσει μόνο κάτι ανάλογο με τη ροή θερμότητας 11. Όταν το αέριο δεν βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας δεν έχει «μία» θερμοκρασία σε όλη την έκτασή του και η έννοια «θερμοκρασία του αερίου. δεν υφίσταται. Το ίδιο ισχύει και για την πίεση

Εναλλακτικές ιδέες	Το ΛΑΘΟΣ «να το πάρουμε αγκαλιά»	Η άποψη των φυσικών
1. Το να υπάρχει κενό, μεταξύ των κινουμένων μορίων, είναι αδιανόητο 2. Η θερμοκρασία ενός μορίου 3. Τα μόρια του υδρατμού είναι ογκωδέστερα από τα αντίστοιχα του νερού 4. Τα μόρια του αερίου κινούνται συνεχώς και ο λόγος για τον οποίο κινούνται μας είναι άγνωστος 5. Στον Μικρόκοσμο των κινουμένων μορίων ενός αερίου, η ενέργεια μεταβιβάζεται με δύο μηχανισμούς, με έργο και με θερμότητα 6. Σε επίπεδο Μικρόκοσμου, σύστημα αναφοράς για την ταχύτητα κάθε σωματιδίου είναι το τοίχωμα του δοχείου.	1. Επί εκατοντάδες χρόνια ο ανθρώπινος στοχασμός αρνιόταν να αποδεχθεί την ύπαρξη του κενού. Το δόγμα « η φύση απεχθάνεται το κενό» - horror vacui -εθεωρείτο αναντίρρητα σωστό Η εικόνα του κενού δεν έχει καμία σχέση με την καθημερινή εμπειρία των διδασκομένων. 2. Ενίοτε κατά τη σχετική διδασκαλία δεν αποδίδεται έμφαση στο ότι η θερμοκρασία και η πίεση αποτελούν έννοιες του Μακρόκοσμου και στο ότι ο Μικρόκοσμος είναι ένας κόσμος στον οποίο το μόνο που συμβαίνει είναι αδιάκοπη κίνηση και αλληλεπίδραση. 3. Εφόσον τα σώματα θερμαινόμενα διαστέλλονται γιατί να μην διαστέλλονται και τα μόρια. Ο συλλογισμός δείχνει να είναι λογικός και η εγκυρότητα του ενισχύεται από μία διδασκαλία η οποία παρουσιάζει το μόριο ως ένα κομμάτι ύλης με μοναδική ιδιαιτερότητα το ότι είναι πολύ μικρό 4. Η εικόνα μιας κίνησης η οποία συνεχίζεται αδιάκοπα και «χωρίς λόγο» δεν έχει καμία σχέση με τις εμπειρίες της καθημερινής μας ζωής. 5. Όταν παρουσιάζεται στους μαθητές η διάκριση σε έργο και θερμότητα δεν επισημαίνεται ότι η διάκριση αφορά μόνο στον Μακρόκοσμο 6. Συνήθως κατά τη διδασκαλία δεν τίθεται το ερώτημα «σε ποιο σύστημα αναφοράς αναφέρεται η ταχύτητα κάθε μορίου;». Εμφανίζεται αρκετά λογικό στον μαθητή να φαντάζεται την ταχύτητα κάθε μορίου ως προς το τοίχωμα του δοχείου.	1. Τα μόρια κινούνται αδιάκοπα και το κενό είναι ο φορέας της κίνησης 2. Η θερμοκρασία είναι έννοια του μακρόκοσμου. Η τιμή της -σε επίπεδο Μικρόκοσμου αντιστοιχεί στη μέση κινητική ενέργεια των μορίων. 3. Τα μόρια του υδρατμού είναι τα ίδια με εκείνα που συγκροτούσαν το νερό στην υγρή κατάσταση 4. Τα μόρια του αερίου δεν κινούνται για «κάποιο λόγο». Η κίνηση είναι ο τρόπος που υφίσταται η ύλη. Η ύλη υπάρχει ως κίνηση 5. Η διάκριση της μεταβιβαζόμενης ενέργεια ς σε έργο και θερμότητα έχει νόημα μόνο για τον Μακρόκοσμο της ύλης. Στον Μικρόκοσμο η διάκριση αυτή δεν υπάρχει. 6. Σε επίπεδο Μικρόκοσμου, σύστημα αναφοράς για την ταχύτητα κάθε σωματιδίου είναι το κέντρο μάζας του αερίου

Εναλλακτικές ιδέες	Το ΛΑΘΟΣ «να το πάρουμε αγκαλιά»	Η άποψη των φυσικών
1. Όσο βαρύτερο είναι το σφαιρίδιο του εκκρεμούς, τόσο μικρότερη είναι η περίοδος. 2. Κάθε αιώρηση απλού εκκρεμούς είναι απλή αρμονική ταλάντωση, ανεξάρτητα από τη μέγιστη γωνία απόκλισης. 3. Το απλό εκκρεμές δεν είναι μοντέλο αλλά μια διάταξη την οποία μπορούμε να κατασκευάσουμε. 4. Η περίοδος μιας ελεύθερης ταλάντωσης εξαρτάται από το πλάτος της. 5. Στη χρονική εξίσωση της απομάκρυνσης ( θέσης ) για να είναι η αρχική φάση μηδέν αρκεί κατά την αρχή των χρόνων ο ταλαντωτής να βρίσκεται στη θέση ισορροπίας. 6. Στα δύο άκρα της ταλάντωσης η επιτάχυνση του ταλαντωτή είναι μηδέν	1. Η ιδέα πηγάζει από την αντιστεκόμενη στη διδασκαλία μας γενικότερη ιδέα ότι «τα βαρύτερα πέφτουν πιο γρήγορα» 2. Στη σκέψη του μαθητή η τροχιά του σφαιριδίου είναι τόξο κύκλου. Εφόσον η διδασκαλία δεν επιμείνει στην ιδιαιτερότητα της αιώρησης για μικρά πλάτη αλλά και στο γεγονός ότι η αρμονική ταλάντωση είναι μία ευθύγραμμη κίνηση, ο μαθητής ενδεχομένως υιοθετεί την ιδέα ότι και οι αιωρήσεις κατά τις οποίες διαγράφονται κυκλικά τόξα είναι αρμονικές ταλαντώσεις 3. Ενίοτε κατά τη διδασκαλία – αλλά και στα σχολικά βιβλία - δεν αποδίδεται η αρμόζουσα έμφαση στην έννοια μοντέλο και στην ιδιαίτερη σημασία της στο να συγκροτήσουμε θεωρίες για την Πραγματικότητα 4. Η άμεση αισθητηριακή αντίληψη προσφέρει βεβαιότητα μόνο για το πλάτος . Η ιδέα βασίζεται στον συλλογισμό «εφόσον μετακινείται σε μεγαλύτερη απόσταση είναι λογικό να χρειάζεται περισσότερο χρόνο για την κάθε αιώρηση». Η ιδέα αυτή κυριαρχούσε και στη σκέψη των ερευνητών πριν από τον Γαλιλαίο, ο οποίος την ανέτρεψε. 5. Συμβαίνει συχνά η προϋπόθεση να μην αποσαφηνίζεται κατά τη διδασκαλία 6. Η ιδέα σχετίζεται με τη γενικότερη ιδέα ότι «εφόσον ένα αντικείμενο δεν έχει ταχύτητα δεν μπορεί να έχει επιτάχυνση»	1. Η περίοδος του εκκρεμούς είναι ανεξάρτητη από το βάρος του σφαιριδίου. 2. Η αρμονική ταλάντωση είναι μία ευθύγραμμη κίνηση. Η αιώρηση μπορεί να θεωρηθεί αρμονική ταλάντωση μόνον εφόσον η μέγιστη γωνία απόκλισης είναι τόσο μικρή ώστε η τροχιά να μπορεί να θεωρηθεί ευθύγραμμη 3. Αν χρησιμοποιήσουμε σφαιρίδιο με ακτίνα ασήμαντη σε σχάση με το μήκος του νήματος και νήμα με μάζα ασήμαντη σε σχέση με τη μάζα του σφαιριδίου μπορούμε να έχουμε μία πραγματική κατασκευή με την οποία προσεγγίζεται το μοντέλο «απλό ή μαθηματικό εκκρεμές» 4. Η περίοδος της ελεύθερης ταλάντωσης είναι ανεξάρτητη από το πλάτος 5. Για να ισχύει η συνάρτηση x = Αημωt πρέπει κατά την αρχή των χρόνων ο ταλαντωτής όχι μόνο να βρίσκεται στη θέση ισορροπίας αλλά και να κινείται προς τον θετικό ημιάξονα 6. Στα δύο άκρα της ταλάντωσης η επιτάχυνση του ταλαντωτή έχε τη μέγιστη απόλυτη τιμή και κατευθύνεται προς τη θέση ισορροπίας.

Εναλλακτικές ιδέες	Το ΛΑΘΟΣ «να το πάρουμε αγκαλιά»	Η άποψη των φυσικών
7. Κατά τη στιγμή που ο ταλαντωτής έχει τη μέγιστη ταχύτητα, δεν είναι δυνατόν οι ασκούμενες σ’ αυτόν δυνάμεις να ισορροπούν. 8. Εάν ο ταλαντωτής είναι αντικείμενο στο άκρο ελατηρίου, α. η θέση του (απομάκρυνση) είναι οπωσδήποτε ίση με την επιμήκυνση του ελατηρίου β. η δυναμική του ενέργεια είναι οπωσδήποτε ίση με την ελαστική δυναμική ενέργεια του παραμορφωμένου ελατηρίου 9. Η έννοια ‘’δυναμική ενέργεια ταλαντωτή’’ δεν εκφράζει κάποια αλληλεπίδραση. 10. Εκτός από τις ασκούμενες -από το περιβάλλον- δυνάμεις, σε κάθε αρμονικό ταλαντωτή ασκείται και μία δύναμη επαναφοράς. 11. Η απλή αρμονική ταλάντωση ενός υλικού αντικειμένου ή ενός σώματος σε μεταφορική κίνηση δεν είναι οπωσδήποτε μια κίνηση κατά την οποία η ενέργεια του αντικειμένου διατηρείται σταθερή. 12. Η έννοια απομάκρυνση χρησιμοποιείται μόνο στο φαινόμενο ταλάντωση και δεν ταυτίζεται με την έννοια θέση που εμφανίζεται στην περιγραφή οποιασδήποτε κίνησης.	7. Η συνύπαρξη των δύο καταστάσεων μηδενική δύναμη και μέγιστη ταχύτητα δύσκολα γίνεται «λογικά» αποδεκτή από τους διδασκόμενους. Οι πηγές της δυσκολίας βρίσκονται στην προϋπάρχουσα ριζωμένη ιδέα ότι η δύναμη προκαλεί την ταχύτητα, άρα η μέγιστη ταχύτητα πρέπει να οφείλεται σε μέγιστη δύναμη 8. Η πηγή της ιδέας βρίσκεται στην εμπιστοσύνη των μαθητών στο νοησιακό σχήμα που παρουσιάζει τον ταλαντωτή σε οριζόντια επιφάνεια χωρίς τριβές στο άκρο οριζόντιου ελατηρίου. 9. Η ιδέα πηγάζει από τον τρόπο παρουσίασης της έννοιας δυναμική ενέργεια κατά τη διδασκαλία. Η διατύπωση «δυναμική ενέργεια λόγω θέσης» -μολονότι είναι αποτελεσματική για την αρχική παρουσίαση του ζητήματος– αποκρύπτει το γεγονός ότι η δυναμική ενέργεια ενός συστήματος περιγράφει κάποια αλληλεπίδραση 10. Πηγάζει από διατυπώσεις είτε του διδάσκοντος είτε των σχολικών βιβλίων τις οποίες οι μαθητές εκλαμβάνουν με ένα δικό τους τρόπο επηρεασμένο από το νοησιακό σχήμα «Η ΔΥΝΑΜΗ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΤΗΝ ΚΙΝΗΣΗ. Τέτοιου είδους διατύπωση είναι και η «για να συμβεί αρμονική ταλάντωση πρέπει να υπάρχει ΜΙΑ δύναμη επαναφοράς». Παρόμοιες ιδέες διατηρούν οι μαθητές και για την κεντρομόλο δύναμη 11. Είναι ένα ζήτημα στο οποίο δεν δίδεται έμφαση ούτε στα σχολικά εγχειρίδια ούτε κατά τη διδασκαλία του μαθήματος, μολονότι η παρουσίασή του είναι επιστημονικώς αποδεκτή 12. Η ιδέα οφείλεται στη ελληνική παράδοση συγγραφής σχολικών και πανεπιστημιακών βιβλίων κατά η χρησιμοποιείται η έννοια απομάκρυνση μόνο στο φαινόμενο ταλάντωση και καθόλου κατά την περιγραφή μιας άλλης κίνησης υλικού σημείου .	7. Κάθε φορά που ο κινούμενος ταλαντωτής περνά από τη θέση ισορροπίας έχει τη μέγιστη ταχύτητα και η συνισταμένη των ασκουμένων δυνάμεων είναι μηδέν 8. Ισχύει μόνο εφόσον ο ταλαντωτής είναι αντικείμενο σε οριζόντια επιφάνεια χωρίς τριβές στο άκρο οριζόντιου ελατηρίου. Στη γενική περίπτωση α. η θέση του ταλαντωτή είναι ίση κατά μέτρο με την απόστασή του από την αρχή των αξόνων και ως αρχή των αξόνων επιλέγεται η θέση ισορροπίας. β. Η δυναμική ενέργεια του ταλαντωτή νοείται ως προς τη θέση ισορροπίας και είναι ίση με την ενέργεια που πρέπει να του μεταβιβάσουμε ώστε από τη θέση ισορροπίας να βρεθεί στη θέση που βρίσκεται «τώρα» 9. Η δυναμική ενέργεια ενός ταλαντωτή περιγράφει τη συνολική του αλληλεπίδραση του με το περιβάλλον του. Περιγράφει δηλαδή αυτό που περιγράφει και η συνισταμένη των ασκουμένων δυνάμεων αλλά με τρόπο διαφορετικό. 10. Για να εκτελέσει ένα αντικείμενο αρμονική ταλάντωση πρέπει να αλληλεπιδρά με το περιβάλλον έτσι ώστε όταν βρίσκεται σε οποιαδήποτε θέση εκτός της θέσης ισορροπίας να ασκούνται δυνάμεις η συνισταμένη των οποίων θα έχει κατεύθυνση προς τη θέση ισορροπίας. Τη συνισταμένη των ασκουμένων δυνάμεων σε αυτή την περίπτωση τη λέμε και δύναμη επαναφοράς. 11. Η απλή αρμονική ταλάντωση είναι μία κίνηση κατά την οποία η ενέργεια του υλικού σημείου ή του σώματος σε μεταφορική κίνηση – το άθροισμα δηλαδή της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας- διατηρείται σταθερή 12. Η έννοια θέση ( αγγλικά position, γαλλικά position, ιταλικά posizione) ως μέγεθος διανυσματικό οριζόμενο από το ζεύγος των σημείων «αρχή των αξόνων και γεωμετρικό σημείο στο οποίο βρίσκεται το κινούμενο αντικείμενο» μπορεί να περιγράψει μία οποιαδήποτε κίνηση, Αντί για αυτήν, ενίοτε, στην ελληνική βιβλιογραφία, χρησιμοποιείται ο όρος απομάκρυνση

Εναλλακτικές ιδέες	Το ΛΑΘΟΣ «να το πάρουμε αγκαλιά»	Η άποψη των φυσικών
1. Για να διαδοθεί ένα κύμα πρέπει να υπάρχει οπωσδήποτε κάποιο μέσο διάδοσης 2. Τα κύματα δεν έχουν ενέργεια. 3. Το στάσιμο κύμα είναι κύμα 4. Κατά τη διάδοση του κύματος ελαστικότητας ταλαντώνονται τα υλικά σημεία του μέσου δηλαδή τα μόρια του μέσου 5 Το φως δεν προέρχεται από «κάπου». Απλά υπάρχει. 6. Διαφορετικά χρώματα φωτός αντιστοιχούν σε διαφορετικούς τύπους κυμάτων 7. Το φως είναι ένα μίγμα σωματιδίων και κυμάτων 8. Η ακτινοβολία και τα ραδιοκύματα δεν έχουν την ίδια φύση 9. Το φως δεν αλληλεπιδρά με την ύλη 10. Κατά τη διάθλαση α. αλλάζει το χρώμα του φωτός β. αλλάζουν όλα τα χαρακτηριστικά του φωτός 11. Η ταχύτητα του φωτός δεν αλλάζει ποτέ. 12. Το σκοτάδι είναι οντότητα	1. Η ιδέα γεννιέται από την εμπιστοσύνη που δείχνουν οι μαθητές στην έννοια κύμα ελαστικότητας και στη διάδοση του ήχου. Σε αυτό συμβάλλει και η διδασκαλία της έννοιας κύμα η οποία κατά την αρχική παρουσίαση και με στόχο την κατανόηση της έννοιας βασίζεται – δικαιολογημένα – κυρίως στο κύμα ελαστικότητας. Εξάλλου η κυματικότητα του ήχου εμφανίζεται πιο έγκυρη από την κυματικότητα του φωτός και ο ήχος λειτουργεί ως αρχέτυπο της κυματικότητα περισσότερο από ότι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα 2. Η ιδέα βασίζεται στον φαινομενικά ορθό συλλογισμό «Κατά τη διάδοση ενός κύματος εφόσον δεν μεταφέρεται ύλη-μάζα είναι λογικό να μη μεταφέρεται και ενέργεια. Ο φορέας της ενέργειας είναι η ύλη μάζα» 3. Ο αντίπαλος γλώσσα. Το στάσιμο κύμα είναι πρωταρχικά κύμα. Ο όρος στάσιμο είναι επιθετικός προσδιορισμός. Και η γλώσσα είναι οξυγόνο της σκέψης. 4. Η εννοιακή σύγχυση μεταξύ των εννοιών υλικό σημείο και μόριο εμφανίζεται και σε ελληνικά σχολικά εγχειρίδια. Το πιθανότερο είναι να οφείλεται σε εσφαλμένη μετάφραση του αγγλικού όρου particles 5. Οι σχετικές έρευνες δείχνουν ότι η ιδέα αυτή διατηρείται στη συνείδηση μαθητών μικρής ηλικίας αλλά και μαθητών εφηβικής ηλικίας. 6. Η ιδέα εμφανίζεται σε σχετικές έρευνες. Πηγάζει από την προσπάθεια ορισμένων μαθητών να δώσουν ερμηνεία στο αισθητηριακό δεδομένο των διαφορετικών χρωμάτων βασιζόμενοι σε έννοιες τις οποίες έχουν εσωτερικεύσει με «δικό τους» τρόπο. 7. Εφόσον κατά τη διδασκαλία του γνωστικού αυτού αντικειμένου δεν δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην αποσαφήνιση των σχετικών εννοιών, ορισμένοι μαθητές οικοδομούν την ιδέα «ενός μίγματος». 8. Η ιδέα οφείλεται στην απουσία εννοιακής αποσαφήνισης των όρων κύμα και ακτινοβολία . Η συγκεκριμένη «απουσία» διαπιστώνεται τόσο στα σχολικά εγχειρίδια όσο και στη διδασκαλία του ζητήματος 9. Στην καθημερινή εμπειρία δεν παρατηρούνται φαινόμενα για την ερμηνεία των οποίων θα χρειαζόταν να υποθέσουμε αλληλεπίδραση του φωτός με την ύλη 10. Κατά τη διάθλαση του ηλιακού φωτός παρατηρείται εμφάνιση χρωμάτων. Το εμπειρικό αυτό γεγονός ωθεί τη σκέψη στο να δημιουργήσει την ιδέα ότι «αλλάζει το χρώμα» αλλά και την ιδέα ότι αλλάζουν όλα τα χαρακτηριστικά του φωτός. Για την εξάπλωση των ιδεών αυτών ευθύνεται και το ότι κατά τη διδασκαλία δεν επισημαίνεται πως «το μέγεθος που περιγράφει το χρώμα μιας ακτινοβολίας είναι η συχνότητά της». Αντί γι αυτό δίδεται προτεραιότητα στο μήκος κύματος και εφόσον, κατά τη διάθλαση, το μήκος κύματος μεταβάλλεται η εννοιακή σύγχυση βρίσκει έδαφος 11. Η γέννηση της ιδέας σχετίζεται και με την επιστημονικά αποδεκτή υπόθεση της θεωρίας της Σχετικότητας ότι «η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή ανεξάρτητα από το σύστημα αναφοράς». Εξάλλου ο προσδιορισμός «σταθερή» για κάποια ποσότητα δημιουργεί εννοιακές συγχύσεις εφόσον κατά τη διδασκαλία μας δεν τονίζεται ότι σταθερότητα σημαίνει «ανεξαρτησία από ορισμένες μεταβλητές». 12. Πολλούς αιώνες πριν από την αποσαφήνιση των εννοιών από τη φυσική, οι στοχαστές θεωρούσαν ότι υπάρχουν δύο οντότητες. Το Φως και το Σκοτάδι.	1. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα δεν έχουν ανάγκη από κάποιο υλικό μέσο διάδοσης 2. Κατά τη διάδοση του κύματος λαμβάνει χώρα μεταφορά ενέργειας 3. Το στάσιμο κύμα δεν είναι κύμα Είναι μία κατάσταση ταλάντωσης των υλικών σημείων του μέσου 4. Το ελαστικό μέσο είναι ένα μοντέλο. Πρόκειται για σύνολο υλικών σημείων καθένα από τα οποία είναι ταλαντωτής. 5. Το φως εκπέμπεται από κάποια πηγή και διαδίδεται ακόμα και στο κενό 6. Όλα τα χρώματα φωτός αντιστοιχούν σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα που διαφέρουν στη συχνότητα 7. Για να προβλέψουμε ή να ερμηνεύσουμε ένα συγκεκριμένο φαινόμενο μπορούμε να αποδεχθούμε είτε την κυματική είτε τη σωματιδιακή υπόσταση. 8. Τόσο τα ραδιοκύματα όσο και οι οντότητες που περιγράφονται ως ακτίνες - υπέρυθρες, υπεριώδεις, Χ, γ - είναι και ηλεκτρομαγνητικά κύματα και ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες. Όταν θέλουμε να εστιάσουμε στον τρόπο διάδοσης τα αποκαλούμε «κύματα» ενώ όποτε θέλουμε να εστιάσουμε στην ενεργειακό περιεχόμενο τις τα αποκαλούμε «ακτινοβολίες». 9. Σε επίπεδο ερευνητικής εμπειρίας διαπιστώθηκαν φαινόμενα - όπως το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και το φαινόμενο Compton – για την ερμηνεία των οποίων απαιτείται να δεχθούμε ότι το φως αλληλεπιδρά με την ύλη 10. Κατά τη διάθλαση μιας μονοχρωματικής ακτινοβολίας δεν αλλάζει το χρώμα. Κατά τη διάθλαση ηλιακού φωτός λαμβάνει χώρα ανάλυση του φωτός και όχι αλλαγή του χρώματος κάθε ακτινοβολίας από αυτέ ς που συμμετέχουν στο σύνθετο ηλιακό φως Κατά τη διάθλαση μιας μονοχρωματικής ακτινοβολίας η συχνότητα δεν μεταβάλλεται. 11. Σε φαινόμενα όπως η διάθλαση η ταχύτητα του φωτός μεταβάλλεται. Κατά τη διάδοση στο κενό η ταχύτητα του φωτός έχει την ίδια τιμή ανεξάρτητα από το σύστημα στο οποία η τιμή αυτή αναφέρεται. 12. Το φως θεωρείται οντότητα. Το σκοτάδι είναι απουσία φωτός.

Συνεχίζεται με

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟ και ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ

.

.

.