Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας
Η Διδασκαλία της Φυσικής στην Α΄
Γυμνασίου
Πέντε
επισημάνσεις
1. Μέσα από τη
διδασκαλία μας χρειάζεται να αποδίδεται ο μέχρι σήμερα περίπου ανύπαρκτος «σεβασμός στα ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ». Η μπίλια, ο σπάγκος, το υποδεκάμετρο, η
μετροταινία, το εκκρεμές, το ελατήριο, το χρονόμετρο, ο ζυγός, το θερμόμετρο,
το βαρόμετρο, η τροχαλία, ο το πρίσμα, να γίνουν αντικείμενα τα οποία οι
διδασκόμενοι από μας «άνθρωποι του μέλλοντος» να φτάσουν σε σημείο να «αγαπήσουν». Και για να
συμβεί αυτό χρειάζεται να τα πιάσουν, να τα
τεντώσουν, να τα σπρώξουν, να μετρήσουν με αυτά να τα δουν με «άλλο»
μάτι με εκείνο του «αυτό το υπέροχο υποδεκάμετρο» και το όλο εγχείρημα να
συνδυαστεί με την απόλαυση του «πράττω».
2.
Καθένας από μας , χρειάζεται να αναζητήσει μια
θέση ισορροπίας ανάμεσα στην εργαστηριακή εμπειρία την παραδοσιακή και στις
Νέες Τεχνολογίες. Ανεξάρτητα του πόσο διαφωνούμε μεταξύ μας για τον ρόλο
τους, οι Νέες Τεχνολογίες, αξιοποιούμενες με μέτρο, μπορούν να προσφέρουν
εξαιρετική βοήθεια – σε ορισμένες μάλιστα περιπτώσεις εντυπωσιακή -στην επίτευξη των διδακτικών μας στόχων.
3. Θα μπορούσαμε επίσης να αξιοποιήσουμε διδακτικά – αλλά με
μέτρο – και όλη την πολιτισμική κληρονομιά που απλώνεται εκτός των τειχών της επιστήμης.
Την ιστορία, τις θεατρικές παραστάσεις, τη σύγχρονη τεχνολογία, τη μουσική, την
κουλτούρα youtube, τη ζωγραφική, τα κόμικς. Ένα κομμάτι αυτής
της κληρονομιάς – σύγχρονη τεχνολογία, κουλτούρα youtube και iphon,
κόμικς – έχει έντονη την οσμή του σήμερα, συνιστά περιοχή του σύμπαντος στο
οποίο μεγάλωσαν οι δωδεκάχρονοι μαθητές μας, τους εμπλέκει σε διαδικασίες
μάθησης ευκολότερα από το άλλο. Ωστόσο για
το «άλλο» κομμάτι που είναι πολύ ευρύτερο – θέατρο, ιστορία, ζωγραφική –
χρειάζεται να θυμηθούμε τον κοινωνικό ρόλο του δάσκαλου και, τουλάχιστον, να
δημιουργούμε εναύσματα. Η διδασκαλία μας μπορεί – έως οφείλει - να έχει ως
αφετηρία την περιοχή «του οικείου» αλλά στην εξέλιξή της είναι κοινωνικά
αναγκαίο το να «οδηγεί» σε χώρους ευρύτερους, στη διεύρυνση του προσωπικού τους
σύμπαντος.
4. Η διδασκαλία μας, οφείλει να
μετεωρίζεται αδιάκοπα ανάμεσα στο «το καταλαβαίνω γιατί μου αρέσει» και στο
«μοχθώ». Η σχέση της Παιδείας με το
«παιδεύομαι» έχει,
κατά τις τελευταίες δεκαετίες,
υποτιμηθεί.
5. Ένα ιδιαίτερα, τέλος, λεπτό ζήτημα είναι το «τι θα γίνει με τα σύμβολα και με την παρουσίαση
των πρώτων μαθηματικών σχέσεων;».
Μία από τις σοβαρές διαφορές στην διδασκαλία
Φυσικών Επιστημών στην πρωτοβάθμια εκπαίδευση και στη διδασκαλία της Φυσικής
στη Δευτεροβάθμια εκπαίδευση είναι το ότι στο Δημοτικό δεν διδάσκονται να
χρησιμοποιούν σύμβολα και μαθηματικές δομές, ενώ στο Γυμνάσιο το διδάσκονται.
Εισαγωγή
Μέτρηση μήκους
Μέτρηση χρόνου
Μέτρηση μάζας . Η μάζα
και το βάρος.
Μέτρηση θερμοκρασίας.
Θερμότητα και θερμοκρασία. Θερμική ισορροπία
Το φως θερμαίνει
Θερμά και ψυχρά χρώματα
.
Αλλαγές φυσικών
καταστάσεων
Φαινόμενο θερμοκηπίου
Βραχυκύκλωμα
Από τον ηλεκτρισμό στον
μαγνητισμό. Κατασκευή ηλεκτροκινητήρα.
Από τον μαγνητισμό στον
ηλεκτρισμό. Παραγωγή ηλεκτρισμού.
Αρχείο πρώτο . Εισαγωγή.
1. Τι είναι αυτό που το
λένε Φυσική ;
2. Η πτώση προς το έδαφος
ως φαινόμενο. Φύλλο εργασίας
3. Το φως έρχεται από τον
ουρανό. Βίντεο. Φύλλο εργασίας.
4. Παραπομπές μόνο για τον
διδάσκοντα
Από τη σκοπιά της
Διδακτικής μία απάντηση στο ερώτημα «τι
είναι Φυσική ; » δεν είναι δυνατόν να δοθεί μέσα από έναν εκτεταμένο πρόλογο
και να οδηγήσει σε αξιοπρεπή αποτελέσματα . Ο κίνδυνος να «πέσουμε» στο
φρεάτιο του εγκυκλοπαιδισμού παραμονεύει.
Σε μαθητές και μαθήτριες αυτής της ηλικίας το οτιδήποτε αφηρημένο γίνεται
κάπως κατανοητό μόνο μέσα από παραδείγματα.
Μία προσέγγιση στους
βασικούς στόχους ενός Προγράμματος α. «εξοικείωση με τον χαρακτήρα της
επιστήμης» και β. «αναγνώριση της διάκρισης του επιστημονικού από το μη
επιστημονικό» υλοποιείται αργά και βασανιστικά μέσα από το σύνολο της ετήσιας
διδασκαλίας, έτσι ώστε διδάσκοντας λόγου χάρη «μέτρηση του χρόνου» να
«επιστρέφουμε» και να «ξαναεπιστρέφουμε» στην σύντομη εισαγωγή.
Τι είναι αυτό που το λένε Φυσική; 1
Η φυσική ήταν επί αιώνες
ένα κομμάτι της Φιλοσοφίας αλλά τον 17ο αιώνα καινούργιες ιδέες για
το «πώς θα ερευνήσουμε τον Κόσμο» κάνουν την εμφάνισή τους στην Ευρώπη και γεννιέται η επιστήμη που θα πάρει το
όνομα Φυσική. Έναν περίπου αιώνα
αργότερα κάνει την εμφάνισή της η Χημεία και αυτή ως επιστήμη, ενώ τον επόμενο
αιώνα εμφανίζεται, πάντοτε στην Ευρώπη και η Βιολογία. Οι καινούριες ιδέες πάνω
στις οποίες οικοδομήθηκε ως επιστήμη η Φυσική είναι:
1. Να παρατηρούμε τα αντικείμενα και τα
φαινόμενα με προσοχή. Να βλέπουμε, ακούμε και πιάνουμε με τα χέρια μας.
Βλέπουμε με προσοχή τα αντικείμενα να πέφτουν στο έδαφος, το φως της αναμμένης
λάμπας αλλά και το φως του φεγγαριού , τον ήλιο να βγαίνει κάθε πρωί και το
βράδυ να χάνεται, άκουμε τον ήχο της κιθάρας και τη βροντή, να πιάνουμε τη
μπίλια με τα χέρια μας και να τη σπρώχνουμε ώστε να κυλήσει, να δένουμε τη
μπίλια στο άκρο του τεντωμένου σπάγκου και να την αφήνουμε από ένα σημείο ώστε
να αρχίσει να πηγαινοέρχεται.
2. Να χρησιμοποιούμε παλιές έννοιες της
Γεωμετρίας όπως το μήκος, το εμβαδόν και ο όγκος αλλά να δημιουργούμε και μια διαφορετική
γλώσσα που να περιέχει καινούριες έννοιες2,
όπως το χρονικό διάστημα, η μάζα, η πυκνότητα, η θερμοκρασία.
Τις πιο πολλές από αυτές
τις έννοιες να τις βλέπουμε και σαν ποσότητες που τις λέμε φυσικά μεγέθη και
επινοούμε τρόπους για να τα μετράμε.
Για τις μετρήσεις να κατασκευάζουμε κατάλληλα όργανα και τις κάνουμε με τα
όργανα αυτά αφού συμφωνήσουμε για κάθε
μέγεθος να χρησιμοποιούμε μια ορισμένη μονάδα μέτρησης.
3. Να θεωρούμε κεντρικό ζήτημα το πείραμα. Κάνουμε υποθέσεις και στη
συνέχεια «σκύβουμε» πάνω στα αντικείμενα
και στα φαινόμενα και κάνουμε δοκιμές τις οποίες ξανακάνουμε και πάλι και πάλι.
Στις πιο πολλές περιπτώσεις τα πειράματά μας συνοδεύονται από μετρήσεις.
4. Να καταλήγουμε σε συμπεράσματα και πολλά
από αυτά να τα γενικεύουμε, ελπίζοντας ότι θα ισχύουν πάντα και σε οποιοδήποτε
περιοχή του Κόσμου. Τα συμπεράσματα αυτά τα λέμε νόμους της Φυσικής. Θεωρούμε
ότι τόσο γι αυτά που συμβαίνουν στη Γη όσο και γι αυτά που συμβαίνουν στον
ουρανό ισχύουν οι ίδιοι νόμοι. Η Φυσική επιδιώκουμε να είναι «μία» για όλο το
Σύμπαν.
Προκειμένου
για το εισαγωγικό μάθημα, βασικός
διδακτικός στόχος είναι το να αναγνωρίσουν οι μαθητές ότι οι «προσωπικές τους
θεωρίες» για τα φαινόμενα ίσως να μην είναι θεωρίες επιστημονικές και να αρχίσουν να διακρίνουν τη διαφορά
ανάμεσα σε «θεωρία επιστημονική» και σε θεωρία «μη επιστημονική». Και το
φαινόμενο «πτώση των σωμάτων». Ο στόχος προσεγγίζεται με διδασκαλία κονστρουκτουβιστικού
χαρακτήρα, με ανάγνωση γεγονότων θα οποία βλέπουν να
συμβαίνουν μπροστά στα μάτια τους , με
παράλληλη αξιοποίηση του διαδικτύου και με αξιοποίηση της μεταγνώσης.
Ο καθηγητής της Φυσικής στην τάξη .
Έχει φέρει μαζί του ένα βαρίδι 50 g κι ένα φύλλο
χαρτί, το μισό από μια κόλα Α4. Έχει ετοιμάσει και ένα φύλλο εργασίας το οποίο
μοιράζει εξ αρχής.
Α. Παρουσιάζει το φύλλο χαρτιού και το
βαρίδι και ζητεί από τους μαθητές να προβλέψουν «τι θα συμβεί» αν αφήσει τα δύο
αντικείμενα να πέσουν ταυτόχρονα
καταγράφοντας την πρόβλεψη στο φύλλο εργασίας και να συμπληρώσουν το
«που βασίζεται η απάντησή σας ;»
Στη συνέχεια αφήνει το φύλο και το
βαρίδι να πέσουν ταυτόχρονα, οι μαθητές παρατηρούν το «τι συνέβη» και
εκείνος τους καλεί να συμπληρώσουν το «Αφού είδα με τα μάτια μου την πτώση των
δύο αντικειμένων διαπιστώνω ότι . . . .. »
Στη συνέχεια τσαλακώνει το φύλλο ώστε
να γίνει μπαλίτσα χάρτινη και επαναλαμβάνει τη ίδια διαδικασίας ζητώντας από
τους μαθητές να καταγράφουν την πρόβλεψη το ζητεί από τους μαθητές να κάνουν
την ίδια πρόβλεψη το «που βασίζεται η απάντησή σας ;», πραγματοποιεί το
αντίστοιχο πείραμα και τους ζητεί να
συμπληρώσουν το «Αφού είδα με τα μάτια μου την πτώση των δύο
αντικειμένων διαπιστώνω ότι . . . .. »
Στη συνέχεια τους καλεί να διαβάσουν
τη θεώρηση του περί του Γαλιλαίου που
γράφεται στο φυλλάδιο και να κάνουν μια ακόμα πρόβλεψη
Τους ζητεί να διαβάσουν για την
εμπειρία του αστροναύτη Ντέβιντ Σκοτ που γράφεται στο φυλλάδιο και να κάνουν
την τέταρτη πρόβλεψη.
Τέλος παρουσιάζει το φιλμ με τον
Ντέηβιντ Σκοτ στη Σελήνη το 1971.
http://www.youtube.com/watch?v=i-DrRG7OgQs&feature=youtube_gdata_player
Φύλλο εργασίας
Αν αφήσουμε να πέσουν ταυτόχρονα
από το ίδιο ύψος
Ένα κομμάτι χαρτί και ένα
σιδερένιο βαρίδι
Α. Το χαρτί θα φθάσει πρώτο στο έδαφος
β. Το βαρίδι θα φθάσει
πρώτο στο έδαφος
γ. Θα φθάσουν σχεδόν
ταυτόχρονα
Προβλέπω ότι . . . . . . . . . . . .
Που βασίζεται η απάντησή σας
;
i. Στη θεωρία ότι τα βαρύτερα σώματα πέφτουν πιο γρήγορα
ii. Στη θεωρία ότι τα ελαφρότερα σώματα πέφτουν πιο γρήγορα
iii. Στη θεωρία ότι όλα τα σώματα πέφτουν ταυτόχρονα
iiii. Σε κάποια άλλη θεωρία
Αφού είδα με τα μάτια μου
την πτώση των δύο αντικειμένων διαπιστώνω ότι . . . ..
2. Αν αφήσουμε να πέσουν ταυτόχρονα και από το ίδιο ύψος το βαρίδι
και το ίδιο κομμάτι χαρτί αλλά τσαλακωμένο ώστε να γίνει μπαλίτσα χάρτινη
α. Η χάρτινη μπίλια θα φθάσει πρώτη πρώτο στο
έδαφος
β. Το σιδερένιο βαρίδι θα
φθάσει πρώτο στο έδαφος
γ. Θα φθάσουν σχεδόν
ταυτόχρονα
Που βασίζεται η απάντησή
σας ;
i. Στη θεωρία ότι «τα
βαρύτερα σώματα πέφτουν πιο γρήγορα»
ii. Στη θεωρία ότι τα
ελαφρότερα σώματα πέφτουν πιο γρήγορα
iii. Στη θεωρία ότι όλα τα
σώματα πέφτουν ταυτόχρονα
iiii. Σε κάποια άλλη θεωρία
Αφού είδα με τα μάτια μου
την πτώση των δύο αντικειμένων διαπιστώνω ότι . . . . .
3. Ο Γαλιλαίος είχε γράψει
κάποτε ότι "Όσο η επίδραση του αέρα
είναι μικρότερη, τόσο οι κινήσεις όλων των σωμάτων που πέφτουν μοιάζουν μεταξύ τους." Και η υποψία του ήταν ότι αν μπορούσε να δημιουργεί κενό αέρα όλα τα αντικείμενα,
βαριά και ελαφριά, θα έπεφταν ταυτόχρονα.
Αν δημιουργούσαμε με τη
βοήθεια αντλίας ένα χώρο χωρίς αέρα και αφήναμε από το ίδιο ύψος το βαρίδι και
το χαρτί - πριν το τσαλακώσουμε- τι φαντάζεστε ότι θα συνέβαινε ;
α. Το βαρίδι θα έπεφτε και
πάλι πιο γρήγορα από το χαρτί το ατσαλάκωτο
β. Το χαρτί θα έπεφτε πιο γρήγορα από το βαρίδι
γ. Τα δύο αντικείμενα θα έπεφταν ταυτόχρονα.
4. Το 1971 ο αστροναύτης
Ντέηβιντ Σκοτ, έκανε παρόμοιο πείραμα στην επιφάνεια της Σελήνης όπου δεν
υπάρχει αέρας . Άφησε από τα χέρια του
ένα βαρύ σφυρί κι ένα φτερό από γεράκι. Τα είχε φέρει μαζί του στο ταξίδι για
τον σκοπό αυτό. Τι υποθέτετε ότι συνέβη ;
α. Το σφυρί έφθασε πρώτο
στο σεληνιακό έδαφος
β. Το φτερό έφτασε πρώτο
στο σεληνιακό έδαφος.
γ. Τα δύο αντικείμενα έφτασαν ταυτόχρονα στο
έδαφος της Σελήνης
Σας ζητούμε να
παρακολουθήσετε το βίντεο με τον αστροναύτη
http://www.youtube.com/watch?v=i-DrRG7OgQs&feature=youtube_gdata_player
Φύλλο
εργασίας
Σου ζητούμε να παρακολουθήσεις το
βίντεο http://www.youtube.com/results?search_query=borrowed+light&oq=borrowed+light&gs_l=youtube.3..0.3564.13193.0.14779.14.10.0.4.4.0.72.511.10.10.0...0.0...1ac.1.11.youtube.PBHDIYPBkIg
(ή με λέξεις κλειδιά: Borrowed light, 4:15)
στο οποίο εκτός των άλλων κάποιοι
παρατηρούν φως να έρχεται από τον ουρανό αλλά και «άστρα να πέφτουν». Στη
συνέχεια σου ζητούμε να απαντήσεις στις παρακάτω ερωτήσεις :
1. Σου άρεσε; Είδες κάτι που σου το
βρήκες ξεχωριστό ; Ποιο είναι αυτό ;
Θα μπορούσες επίσης να γράψεις και ότι «τίποτα από όσα είδα δεν μου
έκανε εντύπωση»
...........................................................................................................................................
2. Κατά την εξέλιξη των
γεγονότων στο βίντεο, τι σκέφτηκαν να κάνουν για να γίνει εύκολη η παρατήρηση
του φαινομένου, χωρίς να χρησιμοποιηθεί κάποιο όργανο παρατήρησης ;
α. να ανέβουν στην κορυφή κάποιου
κτιρίου για να δουν καλύτερα;
β. να ανέβουν στην κορυφή κάποιου
βουνού για να γίνει καλύτερη παρατήρηση;
γ. να σβήσουν όσο περισσότερο γίνεται
τα φώτα;
...........................................................................................................................................
3. Ποιο όργανο χρησιμοποιήθηκε ;
α. ένα χρονόμετρο; β. ένα τηλεσκόπιο;
γ. ένα θερμόμετρο; δ. μια μετροταινία;
...........................................................................................................................................
Παραπομπές
1 Ο
διδάσκων μπορεί είτε να πάρει στοιχεία από τα κείμενο «τι είναι αυτό που λένε
Φυσική ;» και να δημιουργήσει μια πιο σύντομη δική του σύνθεση είτε να αξιοποιήσει ολόκληρο το κείμενο.
Γνωρίζει ότι στην πρώτη Γυμνασίου η απάντηση στο ερώτημα θα δοθεί μόνο μια
πτυχή της απάντησης στο ερώτημα « Τι είναι Φυσική ; ». Πρόκειται για μία
απάντηση η οποία συνεχώς θα εμπλουτίζεται, σε όλη τη διάρκεια των σπουδών του
στη Δευτεροβάθμια εκπαίδευση.
2.
Για μια απάντηση στο «τι σημαίνει ΕΝΝΟΙΑ;» υπάρχει το αρχείο «Η έννοια ΕΝΝΟΙΑ»
Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας