10ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ

ΕΝΩΣΗ ΕΛΛΗΝΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

"Εξελίξεις, Τάσεις, Επιτεύγματα και Διδακτική της Φυσικής"

Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

Η Φυσική είναι μία, οι γλώσσες ένα σωρό

Η σκοπιά της Επιστημολογίας και η σκοπιά της Διδακτικής

Η συγκεκριμένη εργασία:

· Επιδιώκει να συμβάλει στη διαμόρφωση και την εδραίωση μιας κοινής γλώσσας εννοιών και συμβόλων κατά τη διδασκαλία της Φυσικής στο ελληνικό εκπαιδευτικό σύστημα.

· Βασίζεται σε μία έρευνα πάνω σε σχολικά βιβλία που χρησιμοποιούνται για τη διδασκαλία της Φυσικής στις χώρες Ελλάδα, Γαλλία, Ιταλία, Γερμανία, Αγγλία, Πορτογαλία, Σερβία και Ηνωμένες Πολιτείες.

· Θέτει συγκεκριμένα ερωτήματα αναφορικά με τη χρήση ισάριθμων όρων και συμβόλων σε διαφορετικά ευρωπαϊκά εκπαιδευτικά συστήματα .

· Επιχειρεί για καθένα από τα ερωτήματα αυτά μία απάντηση και μία πρόταση για τα αντίστοιχα γνωστικά αντικείμενα στα ελληνικά Προγράμματα Σπουδών.

· Αντιμετωπίζει το πρόβλημα όσο από τη σκοπιά της Επιστημολογίας όσο και από τη σκοπιά της Διδακτικής της Φυσικής

Μολονότι είναι ίσως γνωστό, αξίζει να θυμίσουμε ότι η εννοιακή οικοδόμηση της Φυσικής και η συναφής ορολογία θεμελιώθηκε στα μέσα του 19^ου αιώνα πάνω στο γαλλικό πρότυπο γεγονός που άφησε αποτυπώματα στα Προγράμματα Σπουδών. Από τότε βατ, ανρί ( η μονάδα του συντελεστή αυτεπαγωγής Henry) , c_P,

( σε πε ) c_V( σε βε) , g ( ζε) , σεκόντ, η διάκριση σε λόγο και σε πηλίκο, δύναμη Laplace, διεύθυνση και φορά, υλικό σημείο, ορική γωνία, συμβατική φορά του ρεύματος.

Εξυπακούεται ότι αυτό δεν ισχύει μόνο για τη Φυσική. Η τεχνολογία , η ένδυση και οι τέχνες στην ελληνική γλώσσα βρίθουν από λέξεις γαλλικής καταγωγής. Είναι επίσης γνωστό ότι κατά τις τελευταίες δεκαετίας η εισβολή της αγγλικής γλώσσας είναι κάτι περισσότερο από αισθητή.

Ας μείνουμε όμως στην περιοχή της Φυσικής.

Τα ερωτήματα:

Ερώτημα 1. Για την έννοια «πραγματική» φορά.

Οι αναφερόμενες στο ηλεκτρικό ρεύμα έννοιες «πραγματική φορά» και «συμβατική φορά» είναι εντελώς άχρηστες; Εάν ναι, γιατί επιμένουμε να τις παρουσιάζουμε στα Προγράμματα Σπουδών;

Οι διαπιστώσεις. Σε όλα σχεδόν τα ξένα σχολικά και κολεγιακά εγχειρίδια η χρήση της έννοιας πραγματική φορά του ρεύματος έχει ουσιαστικά καταργηθεί. Σε ορισμένες περιπτώσεις διατηρείται ο προσδιορισμός συμβατική αλλά στη συνέχεια και αυτός εγκαταλείπεται.

Οι Αμερικανοί.

The direction of the current is the direction that positive electric charges flow.

(p.480, Alan Van Heuvelen)

Οι Γερμανοί

Festlegung: Die elektrische Stromrichtung verläuft ausserhalb der Spannungsquelle vom positiven zum negativen Pol. Negative Ladungsträger bewegen sich entgegengesetzt zur festgelegten lektrischen Stromrichtung

Η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι από τον θετικό προς τον αρνητικό πόλο , έξω από την πηγή. Φορείς ηλεκτρικού φορτίου όπως τα ηλεκτρόνια και τα ανιόντα κινούνται συνεπώς αντίθετα από την- βάση του ορισμού- φορά του ρεύματος ( Rudolf Göbel, 185 )

Οι Βρετανοί

We consider current to flow from positive to negative. This is sometimes called conventional current flow ( Physics, ed.Cambridge University press, 1994)

When you read about current, always assume that it means conventional cuttent.

( Physics , Shirley Parsons, Ian Prichard, ed. Collins 1996)

Οι Γάλλοι

Par convention, le courant circule du pôle + vers le pôle – a l’ extérieur du générateur. On se souvient que ce sens conventionnel est oppose au sens réel du déplacement des électrons (Physique 2e, Hebert. )

Ορισμένοι από τους Γάλλους συγγραφείς ( Physique 2e ed. Nathan ) περιορίζουν την παρουσίαση του θέματος στο «συμβατική φορά» και δεν αναφέρονται σε πραγματική φορά. Ωστόσο στη συνέχεια τον όρο συμβατική τον αγνοούν όλοι και μιλούν για φορά ηλεκτρικού ρεύματος.

Οι Πορτογάλοι

O sentido convencional da corrente e o sentido em que se movem ( ou moveriam)

as cargas positivas, isto e, de pontos de potencial mais alto para pontos de menor potencial.)

Συμβατική φορά του ρεύματος είναι η φορά κατά την οποία κινείται ή θα εκινείτο ένα θετικό φορτίο, δηλαδή από σημεία μεγαλύτερου δυναμικού προς σημεία με μικρότερο δυναμικό. ( Fisica 11⁰ anno Maria Helena J.Prereira κ.α.)

Οι Ιταλοί

Οι Ιταλοί παρουσιάζουν τον όρο συμβατική φορά (Il verso convenzionale)

χωρίς κάποια αναφορά σε «πραγματική φορά» – για να εγκαταλείψουν στη συνέχεια τον προσδιορισμό convenzionale και να αναφέρονται σε φορά ρεύματος

Οι Σέρβοι

Strujia ce poteci od positivnog prema negativnog polu kroz spoljinje kolo, kako je pacano strelicom Fizika S. Milojevic, Z. Topolac , Beograd 2000 σελ. 124)

(Το ρεύμα έχει φορά από τον θετικό πόλο της πηγής προς τον αρνητικό μέσω του κυκλώματος)

Στην Ελλάδα.

Τόσο στο εγκεκριμένο εγχειρίδιο της Γ΄ Γυμνασίου όσο και στο αντίστοιχο της Β΄ Λυκείου εμφανίζονται οι «έννοιες» συμβατική φορά και πραγματική φορά οι οποίες στη συνέχεια αγνοούνται χωρίς να χρησιμοποιηθούν πουθενά.

Η δική μας άποψη

Η έννοια «πραγματική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος» είναι

α. κατάλοιπο μιας εποχής κατά την οποία τόσο η Διδακτική της Φυσικής όσο και η Επιστημολογία δεν είχαν κάνει την εμφάνισή τους αλλά και η εννοιακή οικοδόμηση του ηλεκτρομαγνητισμού δεν είχε ολοκληρωθεί

β. έννοια η οποία δεν χρησιμοποιείται πουθενά, συνεπώς ΕΝΝΟΙΑ ΑΧΡΗΣΤΗ.

Η εμμονή στο να εμφανίζεται σε ορισμένα σχολικά εγχειρίδια δημιουργεί αδικαιολόγητη σύγχυση, η οποία συχνά καταγράφεται τη διόρθωση των γραπτών των μαθητών.

ΕΙΝΑΙ ΚΑΙΡΟΣ ΝΑ ΤΗΝ ΕΓΚΑΤΑΛΕΙΨΟΥΜΕ και να διατηρήσουμε μόνο την έννοια φορά του ηλεκτρικού ρεύματος.

γ. Το ότι προτάθηκε στις εξετάσεις του 2003, ως στοιχείο αξιολόγησης, μια έννοια η οποία ποτέ δεν χρησιμοποιήθηκε ήταν , κατά την άποψή μας, μία ατυχής επιλογή

Ερώτημα 2. Για τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής.

Πώς διατυπώνεται ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής;

Με τη μορφή ΔU = Q - W ή με την ΔU = Q + W ;

Γιατί στα ελληνικά Προγράμματα Σπουδών φαίνεται να κυριαρχεί το πλην;

Στα ελληνικά Προγράμματα Σπουδών ( και όχι μόνο σε αυτά ) ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής των αερίων διατυπώνεται με την εξίσωση ΔU = Q - W με συνέπεια ο διδάσκων εκπαιδευτικός να βρίσκεται σε αμηχανία απέναντι στο ερώτημα μίας μαθήτριας:

«Γιατί το έργο έχει το πρόσημο μείον;. Δεν μας είπατε ότι το έργο και η θερμότητα είναι ισοδύναμες μορφές μεταβιβαζόμενης ενέργειας; Γιατί πρέπει να θυμόμαστε ότι η συμφωνία για το αλγεβρικό πρόσημο έργου κα θερμότητας είναι διαφορετική; Θυμάμαι επίσης πως όταν χρειάστηκε να χρησιμοποιήσουμε την έννοια έργο μιας δύναμης εσείς επιμένατε να μας επαναλαμβάνετε ότι πρέπει να μας ενδιαφέρει το έργο των δυνάμεων που ΑΣΚΟΥΝΤΑΙ στο σώμα (και καθόλου το έργο των δυνάμεων τις οποίες ΑΣΚΕΙ το σώμα) και ότι έργο αυτών των δυνάμεων θα μας οδηγεί στη μεταβολή της ενέργειας του σώματος. Τι συμβαίνει τώρα με τον πρώτο νόμο της Θερμοδυναμικής;

Στην εξίσωση ΔU = Q - W (Q = ΔU+W) γιατί το έργο πρέπει να είναι έργο της δύναμης την οποία ΑΣΚΕΙ το (αέριο) σώμα;»

Και είναι γεγονός ότι στα γαλλικά Προγράμματα Σπουδών η εξίσωση παρουσιάζεται στους μαθητές με τη μορφή ΔU = Q +W το έργο είναι έργο της δύναμης που ασκείται στο αέριο και η σύμβαση για τα πρόσημα των τιμών έργου και θερμότητας είναι κοινή. Τόσο το έργο όσο και η θερμότητα έχουν θετική τιμή εφόσον μεταβιβάζονται στο σώμα και αρνητική τιμή εφόσον αποδίδονται στο περιβάλλον. Το ίδιο ισχύει και στο Πρόγραμμα του Harvard.

Τι ακριβώς συμβαίνει;

Η μορφή ΔU = Q - W χρησιμοποιείται στη μηχανολογία και για ένα μηχανολόγο ο οποίος βλέπει τον πρώτο νόμο της Θερμοδυναμικής σαν ένα θεωρητικό εργαλείο που σχετίζεται μόνο με τις μηχανές του θα ήταν αδιανόητο το έργο ως αποδιδόμενη από τη μηχανή ενέργεια, το πολύτιμο δηλαδή έργο να είναι ΑΡΝΗΤΙΚΟ, όπως θα ήταν εάν χρησιμοποιούσε τη μορφή ΔU = Q +W.

Ωστόσο ορισμένα Προγράμματα Σπουδών για τη διδασκαλία της Φυσικής τα οποία βλέπουν τον νόμο σαν θεωρητικό εργαλείο όχι μόνο για τη λειτουργία των μηχανών αλλά και ως εργαλείο κατάλληλο για την έρευνα ακόμα και των οικοσυστημάτων προτείνουν τη μορφή ΔU = Q +W . Και αυτό κάνουν οι Γάλλοι αλλά και το Harvard Project Physics Course το πιο ουμανιστικό Πρόγραμμα Φυσικής όλων των εποχών.

Εξάλλου σύμφωνα με τη Διδακτική η παρουσίαση ΔU = Q +W κάνει τον διδασκόμενο να «βλέπει» από τη μία πλευρά του «ίσον» τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου ( του συστήματος) και από την άλλη το έργο και τη θερμότητα να αντιμετωπίζονται ως ποσοτικά ισότιμες οντότητες με τις οποίες πραγματοποιείται η μεταβολή της ενέργειας του συστήματος. Εξάλλου η ποσοτική ισοδυναμία των δύο μορφών -έργο και θερμότητα- είναι ο βασικότερος στόχος για την κατανόηση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής.

Τι προτείνουμε.

Εφόσον το διδασκόμενο μάθημα είναι η Φυσική προτείνουμε στα Προγράμματα Σπουδών να παρουσιάζεται τον νόμο με τη μορφή ΔU = Q +W και να αρνηθούμε την άποψη ότι τα πάντα είναι μηχανολογία. Αντίπαλός μας στην αποδοχή της πρότασης θα είναι βέβαια όλοι εκείνοι που βλέπουν τη Φυσική σαν «εφαρμογή» σε μηχανήματα αλλά και οι διδακτικές μας συνήθειές μας διότι θα χρειαστεί να αλλάξουμε ορισμένα από τα πρόσημα σχέσεων με τις οποίες υπολογίζεται το έργο.

Ερώτημα 3. Για την έννοια υλικό σημείο .

Τι συμβαίνει με την έννοια υλικό σημείο; Που οφείλονται οι περιπέτειες της στην ελληνική εκπαίδευση;

Η έννοια η οποία στη γλώσσα μας συνήθως αποδίδεται με τον όρο υλικό σημείο έκανε την αποσαφηνισμένη εμφάνισή της στο έργο του Νεύτωνα, με τη σημασία ενός υλικού αντικειμένου με αδράνεια αλλά με διαστάσεις γεωμετρικού σημείου.

Ο έχει επικρατήσει λόγω της ιδιαίτερης επίδρασης που έχει ασκήσει -στην ελληνική γλώσσα- στο ζήτημα της διαμόρφωσης των επιστημονικών εννοιών η γαλλική γλωσσική παράδοση.

Στη γαλλική γλώσσα λέγεται POINT MATERIEL. Στην ίδια παράδοση κινούνται και οι άλλες λατινικές γλώσσες. Οι Ιταλοί το λένε PUNTO MATERIALE , οι Ισπανοί PUNTO MATERIALE, οι Πορτογάλοι PΟNTO MATERIALE, και οι Ρουμάνοι PUNCTUL MATERIAL.

Παρόμοια γλωσσική θεώρηση –της λογικής του ΥΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ- εμφανίζεται στη σερβική - MATERIJALNA TACKA (ματεριγιάλνια τάτσκα) και στη ρωσική γλώσσα.

Η γλωσσική αυτή θεώρηση δεν υπάρχει σε όλες τις γλώσσες. Οι Γερμανοί «έπλασαν» την καταλληλότερη ίσως λέξη, MASSEPUNKT, την οποία θα μπορούσαμε να την αποδώσουμε με το σημειακή μάζα. Οι Βρετανοί, στην αντίστοιχη με το δικό μας Γυμνάσιο βαθμίδα εκπαίδευσης, αποφεύγουν την έννοια και χρησιμοποιούν τους όρους object, moving object, thing και something. Στις Ηνωμένες Πολιτείες η έννοια εμφανίζεται συχνότερα ως PARTICLE, και σπανιότερα ως OBJECT, και ως POINT OBJECT.

Η χρήση του όρου υλικό σημείο θα μπορούσε να συνεχιστεί. Από δική μας όμως ευθύνη και εννοώ των ενηλίκων διδασκόντων, συγγραφέων και μεταφραστών έχουν δημιουργηθεί τρεις εννοιακές συγχύσεις.

Η πρώτη είναι η εννοιακή σύγχυση ΥΛΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ και ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ

Η έννοια υλικό σημείο συγχέεται με την έννοια γεωμετρικό σημείο στις συνειδήσεις κυρίως των μαθητών και όχι μόνον εκεί. Για τη σύγχυση που εμφανίζεται στους διδασκόμενους μεγάλο μέρος της ευθύνης ανήκει στη ίδια τη γλώσσα (και τα δύο αποκαλούνται σημεία) αλλά ένα μέρος πρέπει να αποδοθεί και σε μας τους διδάσκοντες αλλά και στους συγγραφείς σχολικών «βοηθημάτων». Και δεν είναι μόνο τα σχολικά βοηθήματα. Σε εγκεκριμένο σχολικό εγχειρίδιο διαβάζουμε:

«Έτσι η διαταραχή διαδίδεται από τη μία περιοχή του υλικού στην άλλη και όλα ΤΑ ΣΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ εκτελούν διαδοχικά την ίδια κίνηση» . «Να επισημάνουμε τη διάκριση ανάμεσα στην ταχύτητα του κύματος που είναι σταθερή και στην ταχύτητα με την οποία κινούνται ΤΑ ΣΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΜΕΣΟΥ, που δεν είναι σταθερή»

Δεύτερη εννοιακή σύγχυση. ΥΛΙΚΟ ΣΗΜΕΙΟ και ΜΟΡΙΟ.

Η εννοιακή αυτή σύγχυση κάνει την εμφάνισή της συνήθως κατά την περιγραφή των εννοιών ελαστικό μέσο και κύμα. Η έννοια κύμα περιγράφεται ως διεργασία διάδοσης μιας διαταραχής, η οποία θα μπορούσε να είναι ταλάντωση. Το ερώτημα είναι «Ποιος εκτελεί ταλάντωση; Ποιο είναι το υποκείμενο της κίνησης;». Σε συγκεκριμένα εγχειρίδια διδασκαλίας διαβάζουμε:

Τόσο τα στερεά όσο και τα υγρά και τα αέρια σώματα μπορούν να θεωρηθούν –και είναι – συστήματα πολλών ΣΩΜΑΤΙΩΝ (ΑΤΟΜΩΝ, ΜΟΡΙΩΝ). ( Φυσική, 1995)

Αν προκληθεί μία διαταραχή σε ένα υλικό που ηρεμεί (ισορροπεί), ΤΑ ΜΟΡΙΑ του, στην περιοχή που προκλήθηκε η διαταραχή μετατοπίζονται από τις θέσεις ισορροπίας τους. Επειδή όμως ΤΑ ΜΟΡΙΑ αυτά αλληλεπιδρούν με τα γειτονικά τους Έτσι η διαταραχή διαδίδεται από τη μία περιοχή του υλικού στην άλλη και όλα ΤΑ ΣΗΜΕΙΑ ΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ εκτελούν διαδοχικά την ίδια κίνηση. (Φυσική 2001)

Κατά την άποψή μας, οι σχετικές συγχύσεις οι οποίες εξακολουθούν να υφίστανται έχουν την αιτία τους στην έλλειψη σημασιακής αποσαφήνισης του αγγλικού όρου PARTICLE τον οποίον κάποιοι κάποτε μετέφρασαν ως ΜΟΡΙΟ, μολονότι στη γλώσσα της επιστήμης ο όρος ΜΟΡΙΟ είναι ο αντίστοιχος του αγγλικού MOLECULE.

Και αυτό, μολονότι το ζήτημα έχει αποσαφηνιστεί από τη δεκαετία του 60. Οι Resnick και Halliday δηλώνουν με σαφήνεια τι ακριβώς θεωρούν με τον όρο PARTICLE , ένα δηλαδή αντικείμενο –με οσοδήποτε μεγάλη ή μικρή μάζα- τις διαστάσεις του οποίου μπορούμε να αγνοήσουμε. Σε κάθε χρονική στιγμή είναι μόνιμος ή προσωρινός κάτοικος ενός ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ του ευκλείδειου χώρου Mathematically, a PARTICLE is treated as a point, an object without extent.

Υπάρχει τέλος και η εννοιακή σύγχυση υλικό σημείο και σώμα .

Ένα σώμα λόγου χάρη «δικαιούται» να έχει ορμή μόνο εφόσον εκτελεί μεταφορική κίνηση ενώ ένα υλικό σημείο έχει ορμή οποιαδήποτε και να είναι η κίνησή του.

Και είναι χαρακτηριστική η απάντηση η οποία δόθηκε από συγγραφείς σχολικών βιβλίων, πριν μερικά χρόνια, όταν επισημάνθηκε η αδυναμία αυτή. Απάντησαν ότι «στη διεθνή βιβλιογραφία δεν συναντάται ο όρος υλικό σημείο και ότι πρόκειται για ελληνική εφεύρεση».

Γεγονός είναι πάντως ότι η τρίτη αυτή εννοιακή σύγχυση δεν έχει συνέπειες κατά τη διδασκαλία της Φυσικής στο Γυμνάσιο και στην Πρώτη Λυκείου κατά την οποία το αντικείμενο της κίνησης κινείται μεταφορικά.

Η δική μας πρόταση. Να διατηρήσουμε το γαλλικής καταγωγής υλικό σημείο και ανοίξουμε διάλογο για την αναζήτηση ενός καινούργιου όρου όπως ο «σημειακό αντικείμενο» .

Ερώτημα 4. Ο λόγος ή το πηλίκο;

Ο λόγος ή το πηλίκο; Ποιος είναι ο κατάλληλος όρος για το κλάσμα δυο μεγεθών, όπως η ασκούμενη δύναμη και το ηλεκτρικό φορτίο; Τι ισχύει στην ευρωπαϊκή και τι στην αμερικανική γλωσσική παράδοση;

Στην ευρωπαϊκή παράδοση αλλά και στην ελληνική το κλάσμα δύο φυσικών μεγεθών λέγεται ΛΟΓΟΣ μόνο εφόσον τα μεγέθη είναι ομοειδή και στην περίπτωση που δεν είναι λέγεται ΠΗΛΙΚΟ (quotien) . Λέμε δηλαδή ο λόγος των συχνοτήτων αλλά το πηλίκο της δύναμης προς το φορτίο. Αυτό δεν ισχύει όμως στις Ηνωμένες Πολιτείες, όπου όλα σχετικά κλάσματα λέγονται ratio, δηλαδή λόγος.

Στην ελληνική παράδοση διδασκαλίας της Φυσικής και προς το παρόν τουλάχιστον η σχετική διάκριση δεν φαίνεται να απειλείται. Διαπιστώνεται ωστόσο ότι οι περισσότεροι από τους μεταφραστές αμερικανικών βιβλίων αγνοούν την ευρωπαϊκή παράδοση και τα μεταφράζουν όλα με το λόγος. Αυτό σημαίνει ότι εάν δεν εντοπίσουμε το πρόβλημα, στους καιρούς που έρχονται και με περίπου δεδομένη την ευκολία να υιοθετούμε αμερικανικές συνήθειες το ratio μπορεί και να επιβληθεί. Ο εισηγητής δεν πρεσβεύει ότι καθετί το αμερικάνικο είναι αρνητικό. Υποστηρίζει ωστόσο ότι σε τέτοιου είδους ζητήματα όπως τη διάκριση σε λόγο και πηλίκο η Ευρωπαίοι έχουν δίκιο.

Η έννοια πηλίκο του φορτίου προς το χρόνο μας βοηθάει να κατανοήσουμε ότι το αποτέλεσμα είναι το «ανά μονάδα χρόνου διακινούμενο φορτίο» ή το πηλίκο της μεταβιβαζόμενης ενέργειας προς το φορτίο είναι η ανά μονάδα φορτίου μεταβιβαζόμενη ενέργεια, ενώ ο λόγος δύο συχνοτήτων είναι κάτι διαφορετικό. Μας βοηθάει να εκφράσουμε το «πόσο πιο μεγάλη είναι η μία συχνότητα από την άλλη».

Η πρότασή μας είναι συνεπώς να αντισταθούμε σε ενδεχόμενη εισβολή του αμερικανικού ratio αλλά και να ενημερώσουμε τους μεταφραστές για την διαφορά των δύο εννοιών.

Ερώτημα 5. Με το παραλληλόγραμμο ή με το ζιγκ ζαγκ ;

Από τη σκοπιά της Διδακτικής, πώς είναι προτιμότερο να συμβολίζουμε τον αντιστάτη; Με το ευρωπαϊκό παραλληλόγραμμο ή με το «αμερικανικό» ζιγκ ζαγκ ;

Οι Γάλλοι, οι Γερμανοί, οι Σουηδοί, οι Σέρβοι, οι Ρώσοι αλλά και οι Βρετανοί συμβολίζουν τον αντιστάτη με ένα μακρόστενο ορθογώνιο παραλληλόγραμμο. Ο αντίστοιχος συμβολισμός στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι το γνωστό μας ζιγκζαγκ. Και το υιοθετούν οι Ιταλοί, οι Πορτογάλοι και βέβαια εμείς οι Έλληνες. Προσωπικά το βρίσκω πιο χαριτωμένο, πιο απρόβλεπτο, πιο αποτελεσματικό στο να τραβήξει την προσοχή ενός μαθητή. Σε σχέση με το παραλληλόγραμμο είναι και πιο εύκολο στο να το σχεδιάσει κανείς στο τετράδιο της φυσικής ή με κιμωλία στον πρασινοπίνακα. Είναι βέβαια πιο δύσκολο να το σχεδιάσεις στο word στον υπολογιστή σου.

Από τη σκοπιά επίσης της Σημειολογίας το ζιγκζαγκ πρεπει να θεωρηθεί «σημείο» διότι η μορφή του δεν παραπέμπει σε κάποιο σημαινόμενο. Ενώ δηλαδή τα σύμβολα για το πηνίο και για τον πυκνωτή θυμίζουν τις αντίστοιχες μορφές με το ζιγκζαγκ δεν συμβαίνει κάτι ανάλογο. Από την άλλη το ορθογώνιο παραλληλόγραμμο μπορεί να θεωρηθεί ως μία τομή ενός κυλινδρικού αντιστάτη.

Τι προτείνουμε . Για να αντικαταστήσουμε το ζιγκζαγκ με το οποίο έχουμε μεγαλώσει θα χρειαστεί να αντλήσουμε δυνάμεις από τον ευρωπαϊκό πατριωτισμό μας αλλά δεν νομίζω ότι αυτό θα βοηθούσε ιδιαίτερα την προσέγγιση των διδακτικών μας στόχων. Προτείνω να το διατηρήσουμε και να ανοίξουμε τη συζήτηση με τους συναδέλφους ευρωπαίους.

Ερώτημα 6. Κατεύθυνση ή «διεύθυνση και φορά» ;

Πόσες και ποιες έννοιες πρέπει να είναι αυτές βάσει των οποίων προσδιορίζεται ένα διάνυσμα εκτός από το μέτρο του; Μία (δηλαδή κατεύθυνση); ή δύο (διεύθυνση και φορά).

Στη μια όχθη η γαλλική σχολή με ιδιαίτερη παράδοση στη Γεωμετρία, αποδίδει στο διάνυσμα μέτρο διεύθυνση και φορά.

Οι Γάλλοι module, direction και sens, οι Ιταλοί misura, direzione και verso, οι Ισπανοί magnitud, dirección και sentido, οι Πορτογάλοι módulo, direcção, sendido,

Από τους άλλους και εξ όσων βέβαια μπορούμε να γνωρίζουμε τη γαλλική παράδοση την ακολουθούν οι Σέρβοι. Intenzitet pravac και smer vectora

Στην άλλη όχθη η αγγλοσαξωνική σχολή, σύμφωνα με την οποία σε κάθε διάνυσμα αποδίδεται μέτρο και κατεύθυνση.

Οι Βρετανοί και οι Αμερικανοί magnitude και direction, οι Γερμανοί Betrag, και Richtung.

(Ein Vektor ist eine Größe mit Richtung und Betrag)

Από τους άλλους και εξ όσων βέβαια μπορούμε να γνωρίζουμε και μολονότι ακούγεται παράδοξο την αγγλοσαξωνική παράδοση την ακολουθούν Ρώσοι

Στην Ελλάδα. Η εννοιακή οικοδόμηση της Φυσικής θεμελιωμένη τον προηγούμενο αιώνα στο γαλλικό πρότυπο επέβαλε στα Προγράμματα Σπουδών από τον περασμένο αιώνα μέχρι και τη δεκαετία του 1980 το «διεύθυνση και φορά». Όλοι ή μάλλον οι σχετικά παλαιότεροι μεγαλώσαμε με το μέτρο – διεύθυνση και φορά. Στις αρχές της δεκαετίας του 1980 έκανε την εμφάνισή του η ελληνική απόδοση του αγγλικού direction με το όνομα κατεύθυνση, έννοια η οποία ενσωμάτωνε τις δύο προηγούμενες.

Η δική μας άποψη. Για να διδάξουμε τη διανυσματικότητα λόγου χάρη της ταχύτητας είναι προτιμότερο να παρουσιάζουμε μόνο τον όρο κατεύθυνση, λέγοντας ότι «η ταχύτητα ενός υλικού σημείου έχει μέτρο και κατεύθυνση» και να αποφύγουμε να φορτώσουμε στους μαθητές μας τις έννοιες διεύθυνση και φορά. Βέβαια οι της άλλης όχθης θα μας πουν ότι κατά την περιγραφή δυσκολίες που παρουσιάζει η περιγραφή διανυσμάτων που είναι εξωτερικά γινόμενα, ( δύναμη Lorentz) χωρίς τη Γεωμετρία της γαλλικής εκδοχής και θα έχουν δίκιο. Ωστόσο παρά τις δυσκολίες που θα έχουμε να αντιμετωπίσουμε στα εξωτερικά γινόμενα η δική μας πρόταση είναι υπέρ της αγγλοσαξωνικής θεώρησης της χρήσης δηλαδή ΜΌΝΟ της έννοιας κατεύθυνση.

Ερώτημα 7. Για το φαινόμενο ισοβαρής «συμπίεση» .

Ποιο είναι το σημαινόμενο του όρου « ισοβαρής συμπίεση» ο οποίος επιμένει να διατηρείται στα ελληνικά Προγράμματα Σπουδών; Είναι δυνατόν να συμβαίνει συμπίεση ενός αερίου και η πίεση να διατηρείται σταθερή; Τι ισχύει στα άλλα ευρωπαϊκά Προγράμματα;

Το φαινόμενο. Χρειάζεται πρώτα να ορίσουμε το φαινόμενο συμπίεση αερίου. Πρόκειται για φαινόμενο κατά τα οποίο αυξάνεται η πίεση του αερίου και συγχρόνως ελαττώνεται ο όγκος του. Ο όρος συνεπώς «συμπίεση με σταθερή πίεση» είναι εννοιακά ανύπαρκτος διότι το «με σταθερή πίεση» αναιρεί τη σημασία του συμπίεση.

Πώς όμως θα περιγράψουμε τη σχετική διαδικασία κατά την οποία αυξάνεται ο όγκος υπό σταθερή πίεση; Μπορούμε να ακολουθήσουμε τους Γερμανούς οι οποίοι περιγράφουν το φαινόμενο με τον όρο isobare Abkülung και να υιοθετήσουμε το ισοβαρής ψύξη .

Αντίστοιχα εκτόνωση ενός αερίου λέγεται το φαινόμενο κατά το οποίο αυξάνεται ο όγκος του αερίου και συγχρόνως ελαττώνεται η πίεσή του , οπότε είναι εννοιακά προβληματικός ο όρος ισοβαρής εκτόνωση. Μπορούμε και πάλι να ακολουθήσουμε τους Γερμανούς και να αποδώσουμε το «δικό τους» isobare Wärmezufuh με το δικό μας ισοβαρής θέρμανση .

Είναι βέβαια γεγονός ότι στα εγκεκριμένα σχολικά εγχειρίδια οι όροι ισοβαρής συμπίεση και ισοβαρής εκτόνωση έχουν αρχίσει να σπανίζουν, σε σχέση με τα αντίστοιχα πριν από μια δεκαετία. Ωστόσο εξακολουθούν να συγκατοικούν με τους δύο προτεινόμενους και το συγκεκριμένο ζήτημα δεν έχει ποτέ συζητηθεί. Και εν τω μεταξύ κάτι ανάλογο ισχύει και για το φαινόμενο ισόχωρη μεταβολή.

Συμπέρασμα. Γι α τα τέσσερα σημαντικότερα φαινόμενα της θερμοδυναμικής των αερίων προτείνουμε τους όρους: Ισόθερμη συμπίεση και ισόθερμη εκτόνωση. Αδιαβατική συμπίεση και εκτόνωση. Ισοβαρής θέρμανση και ισοβαρής ψύξη. Ισόχωρη θέρμανση και ισόχωρη ψύξη.

Ερώτημα 8. Γιατί άραγε «εσωτερική»;

Σχετικά πρόσφατα έκανε την εμφάνισή του ο όρος ολική «εσωτερική» ανάκλαση. Γιατί άραγε «εσωτερική»; Τι εξυπηρετεί ο πρόσθετος επιθετικός προσδιορισμός; Την Επιστημολογία ή τη Διδακτική; Γιατί δεν υιοθετούμε τον όρο που κυριαρχεί στα ευρωπαϊκά Προγράμματα Σπουδών;

Η δική μας άποψη

Ο όρος ολική εσωτερική ανάκλαση έκανε σχετικά πρόσφατα ( το έτος δηλαδή 2001) την εμφάνισή του στα εγκεκριμένα σχολικά εγχειρίδια με συνέπεια να υιοθετηθεί και στα δεκάδες φροντιστηριακά βοηθήματα τα οποία ακολουθούν τα «σχολικά». Αυτό που συνέβη ήταν ότι μεταφράστηκε αβασάνιστα ο αντίστοιχος αμερικανικός όρος total internal reflection και χωρίς κανένα λόγο αντικατέστησε τον απλούστερο ολική ανάκλαση ο οποίος χρησιμοποιείται σε όλα τα ευρωπαϊκά Προγράμματα Σπουδών. ( Réflection totale οι Γάλλοι, Rifflessione totale οι Ιταλοί, Reflexión total οι Ισπανοί, Reflexão total οι Πορτογάλοι, Totalreflexion οι Γερμανοί, Totalreflektion οι Σουηδοί, Reflexia totală οι Ρουμάνοι, Úplný odraz οι Τσέχοι )

Κατά την δική μας άποψη η προσθήκη του προσδιορισμού εσωτερική δεν βασίζεται σε κανένα από τα πορίσματα ούτε της Επιστημολογίας ούτε της Διδακτικής των επιστημών. Χωρίς δηλαδή κανένα λόγο αρνούμαστε την ευρωπαϊκή γλωσσική παράδοση και υιοθετούμε την αντίστοιχη των αμερικανών. Πέραν όμως αυτού οι Ευρωπαίοι που περιορίζονται στο ολική ανάκλαση έχουν δίκιο. Ο επιπρόσθετος προσδιορισμός «εσωτερική» δημιουργεί αναπαραστάσεις σχετιζόμενες με «κάτι» που είναι ΜΕΣΑ. Αλλά το φως διαδιδόμενο σε οπτικά πυκνότερο διαφανές μέσο δεν βρίσκεται κάπου μέσα. Γιατί όμως οι Αμερικανοί χρόνια τώρα τη συγκεκριμένη ανάκλαση τη χαρακτηρίζουν εσωτερική; Θα αποτολμήσω την απάντηση ότι πιθανόν έχουν στη σκέψη τη βασικότερη εφαρμογή του φαινομένου δηλαδή τις οι οπτικές ίνες. Πρόκειται δηλαδή για μία επικράτηση του τεχνολογικά χρήσιμου σε βάρος της επιστημολογίας και της Διδακτικής, στην οποία οι ευρωπαϊκοί λαοί αντιστέκονται.

Η πρόταση μας είναι: Επιστροφή στην ευρωπαϊκή παράδοση.

Ερώτημα 9. Γιατί άραγε «κρίσιμη γωνία»;

Αίφνης η αμερικανική critical angle μεταφράζεται σε κρίσιμη γωνία και εκτοπίζει από τα ελληνικά Προγράμματα Σπουδών την ευρωπαϊκή «ορική γωνία». Γιατί άραγε;

Angle limite οι Γάλλοι, Grenzwinkel οι Γερμανοί, Angolo limite οι Ιταλοί.

Ούτε και σε αυτή την περίπτωση τεκμηριώνεται μία απάντηση ενώ το σχετικό σύμβολο θ_ορ μετατρέπεται αβασάνιστα σε θ_crit .

Το πιθανότερο είναι ότι οι συγγραφείς σεβάστηκαν την οδηγία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου η οποία τους καλούσε να χρησιμοποιήσουν τα σύμβολα του βιβλίου του Young και την «μετέφρασαν» σε υποχρέωσή τους να αλλάξουν χωρίς κανένα λόγο και τη δοκιμασμένη ευρωπαϊκή ορολογία και οι κριτές το αποδέχθηκαν ίσως διότι αγνοούν όλα τα παραπάνω. Με αντίστοιχη λογική το φαινόμενο ολική ανάκλαση το αποδίδουν ολική εσωτερική ανάκλαση, μεταφράζοντας πάντα τον Young ενώ φθάνουν και στο σημείο να βλέπουν ολική εσωτερική ανάκλαση ακόμα και στο εσωτερικό μιας σφαιρικής σταγόνας βροχής κατά τη δημιουργία του ουράνιου τόξου, κάτι που δεν συμβαίνει.

Εξάλλου ο όρος Angle limite (ορική ή οριακή γωνία) περιγράφει κάτι ανάλογο με αυτό που συμβαίνει κατά την πτώση ενός σώματος στον αέρα με την ορική ταχύτητα. Από μαθηματική δηλαδή σκοπιά η γωνία αυτή είναι ένα όριο. Όταν το φως προερχόμενο από διαφανές μέσο οπτικά αραιότερο προσπίπτει στην επιφάνεια που το διαχωρίζει από το οπτικά πυκνότερο και η γωνία πρόσπτωσης τείνει στις 90 μοίρες ( δεν μπορεί να είναι ίση ακριβώς με 90⁰ ) η γωνια διάθλασης τείνει σε μία τιμή την οποία δεν αποκτά και η οποία εύστοχα χαρακτηρίζεται ορική

Ερώτημα 10. Απλή, γραμμική ή κάτι άλλο;

Η απλή αρμονική ταλάντωση της Τρίτης Λυκείου και η γραμμική αρμονική ταλάντωση της Δευτέρας Λυκείου. Κανένας από αυτούς τους όρους δεν χρησιμοποιείται ούτε στα ευρωπαϊκά ούτε στα αμερικανικά Προγράμματα Σπουδών. Πρόκειται για μία ελληνική ιδιαιτερότητα; Τι προτείνουμε.

Στη Δευτέρα τάξη των ελληνικών Λυκείων, σύμφωνα με το Πρόγραμμα Σπουδών,

οι μαθητές διδάσκονται ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

Στην Τρίτη Λυκείου, σύμφωνα πάντοτε με το Πρόγραμμα Σπουδών, οι μαθητές

διδάσκονται ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

Τι είναι, τέλος πάντων, η ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ; Απλη; Γραμμική; Και τα δύο; Και αν το ΑΠΛΗ και το ΑΡΜΟΝΙΚΗ είναι συνώνυμα γιατί επιμένουν στο ΓΡΑΜΜΙΚΗ οι μεν και στο ΑΠΛΗ οι δε και δεν χρησιμοποιούν κάποια παρένθεση; ΑΠΛΗ ( ή ΓΡΑΜΜΙΚΗ) ;

 Στην αγγλική γλώσσα, για το συγκεκριμένο φαινόμενο, χρησιμοποιείται ο όρος

SIMPLE HARMONIC MOTION (ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ)

Οι Ιταλοί το λένε MOTTO ARMONICO SEMPLICE (ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ)

Οι Ισπανοί Movimento harmônico simples (ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ)

Οι Πορτογάλοι Movimento harmónico simples (ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ)

Οι Γερμανοί Die harmonische Schwingung (Η ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ)

Οι Σουηδοί Harmonisk svängning (ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ)

Οι Γάλλοι oscillation harmonique (ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ) και oscillation sinusoidal (ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΗΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ)

Οι Ρώσοι гармониуеских колебаие (γιαρμόνιεσκι καλιμπάνιιε) (ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ)

Οι Σέρβοι harmoninijske oscilacije (χαρμονίγισκιε οσιλάτσιγιε) (ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ)

 Εντυπωσιάζει πάντως το πιθανόν τυχαίο γεγονός

ΑΜΕΡΙΚΑΝΟΙ, ΙΣΠΑΝΟΙ, ΠΟΡΤΟΓΑΛΟΙ και ΙΤΑΛΟΙ να συμφωνούν και να διδάσκουν στους μαθητές τον όρο ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

Ενώ από την άλλη ΓΕΡΜΑΝΟΙ, ΡΩΣΟΙ , ΣΟΥΗΔΟΙ και ΓΑΛΛΟΙ να ομονοούν και να παρουσιάζουν στους μαθητές τους τον όρο ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

Και βέβαια η αντιπαράθεση φέρνει φυσιολογικά στη σκέψη τη διαφωνία για τον ΠΟΛΕΜΟ ΣΤΟ ΙΡΑΚ με ΙΣΠΑΝΟΥΣ, ΠΟΡΤΟΓΑΛΟΥΣ και ΙΤΑΛΟΥΣ να ομονοούν στην αμερικανοαγγλική επίθεση, ενώ ΓΕΡΜΑΝΟΙ, ΓΑΛΛΟΙ, ΡΩΣΟΙ, ΣΟΥΗΔΟΙ έχουν τη δική τους άποψη.

Στην Ελλάδα, για τους μαθητές της Γ΄ Λυκείου, καταλήξαμε να κάνουμε κάτι σαν σύνθεση Διατηρήσαμε το ΑΡΜΟΝΙΚΗ και δανειστήκαμε από τους μεν το «ΑΠΛΗ» και από του δε το «ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ» και φτιάξαμε το ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ.

Η ελληνική σύνθεση:

ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ+ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ = ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

Η δική μας άποψη. Όταν χαρακτηρίζουμε την ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ με τον προσδιορισμό ΑΠΛΗ, θέλουμε να δώσουμε έμφαση στο γεγονός ότι η κίνηση αυτή είναι η απλούστερη όλων των ταλαντώσεων, υπό την έννοια ότι «η οποιαδήποτε ταλάντωση μπορεί να αναλυθεί κατά Fourier σε αρμονικές ταλαντώσεις». Η αρμονική ταλάντωση είναι δηλαδή κάτι σαν «δομικός λίθος» όλων των ταλαντώσεων.

Αυτό είναι μία γνώση η οποία δεν υπάρχει στο Πρόγραμμα Σπουδών με συνέπεια ο διδάσκων εκπαιδευτικός να δυσκολεύεται να δώσει μία έντιμη απάντηση και να αναγκάζεται, εάν ερωτηθεί, είτε να λέει ότι «το ΑΠΛΗ σημαίνει ΕΥΘΥΓΡΑΜΜΗ» είτε να μη λέει τίποτα.

 Από την άλλη πλευρά, στη σημερινή Φυσική , ο προσδιορισμός ΓΡΑΜΜΙΚΗ είναι φορτωμένος με εντελώς διαφορετικά σημαινόμενα τα οποία που δεν παραπέμπουν στο ευθύγραμμο της κίνησης. Μιλάμε σήμερα για γραμμικά και για μη γραμμικά συστήματα τα οποία το μόνο που δεν υποδηλώνουν είναι το ευθύγραμμο μιας κίνησης.

Σύμφωνα τέλος με τη Διδακτική οφείλουμε να είμαστε πιο φειδωλοί στο να φορτώνουμε τους μαθητές με επιθετικούς προσδιορισμούς που δεν είναι αναγκαίοι. Ήδη υπάρχουν οι μάλλον αναγκαίοι προσδιορισμοί ΕΛΕΥΘΕΡΗ, ΑΜΕΙΩΤΗ, ΦΘΙΝΟΥΣΑ και ΕΞΑΝΑΓΚΑΣΜΕΝΗ, όλοι για την ταλάντωση, με τους οποίους οφείλουν να εξοικειωθούν οι μαθητές μας.

Η δική μας πρόταση . Βάση όλων των παραπάνω εκτιμούμε ότι είναι προτιμότερο να συμφωνήσουμε με το harmonische Schwingung και το oscillation harmonique να ονομάσουμε το φαινόμενο, σε όλες τις σχολικές βαθμίδες ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ, δηλώνοντας εξ αρχής ότι πρόκειται για ευθύγραμμη κίνηση υλικού σημείου.

Επίλογος.

Κλείνοντας θέλω να επαναλάβω ότι προσωπικά δεν πρεσβεύω ότι καθετί το αμερικάνικο είναι αρνητικό. Εξάλλου έχει πολύ καλή γνώμη για το σινεμά του Ρόμπερτ Άλτμαν και των αδελφών Κοέν, για την απίστευτη Νέας Υόρκη, για τη τζαζ, για την αμερικανική λογοτεχνία του Φίλιπ Ροθ, του Σάλιντζερ και του Σίνγκερ, για τον Ρίτσαρντ Φέυνμαν, για τη μουσική του Σικάγου και της Νέας Ορλεάνης, για τον Γούντι Άλλεν, για τον Μάρτιν Σκορσέζε, για τον Μάρεη Γκελμαν, για τον Ρόμπερτ Ρέντφορντ, για τα τζην, για το Πρόγραμμα Φυσικής του Harvard Project Physics Course και όταν ήμουνα παιδί ήμουν και ξετρελαμένος με τη Μέριλιν.

Πιστεύω όμως ότι

α. δεν πρέπει αβασάνιστα και χωρίς κανένα λόγο να κάνουμε αθόρυβες εισαγωγές της γλωσσικής αμερικανικής παράδοσης

· β. οφείλουμε να συμβάλλουμε στο να διαμορφωθεί μία κοινή ευρωπαϊκή γλωσσική παράδοση και να μην την υπονομεύουμε από άγνοια

· γ. ανεξάρτητα από όλα αυτά, όταν οι επιδιώξεις είναι μία αδιάκοπη ανανέωση και μία συνεχής βελτίωση της ελληνικής εκπαίδευσης οι βασικοί μας οδηγοί πρέπει να είναι η Διδακτική των επιστημών και η Επιστημολογία.