Εισαγωγή της πειραματικής ερευνητικής διαδικασίας στο Λύκειο. Μεθοδολογία ανάλυσης πειραματικών δεδομένων και αναγωγής τους σε θεμελιώδεις Φυσικές έννοιες.

Παρουσίαση με θέμα: "Εισαγωγή της πειραματικής ερευνητικής διαδικασίας στο Λύκειο. Μεθοδολογία ανάλυσης πειραματικών δεδομένων και αναγωγής τους σε θεμελιώδεις Φυσικές έννοιες."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Εισαγωγή της πειραματικής ερευνητικής διαδικασίας στο Λύκειο. Μεθοδολογία ανάλυσης πειραματικών δεδομένων και αναγωγής τους σε θεμελιώδεις Φυσικές έννοιες και νόμους.

2 http://telemachos.nuclear.demokritos.gr Συνεργαζόμενοι Φορείς Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος». Σχολή Ναυτικών Δοκίμων. Ελληνογερμανική Αγωγή. Σχολεία Εφαρμογής (Γ΄Λυκείου) 4ο ΝΕΟΥ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ 6ο ΑΜΑΡΟΥΣΙΟΥ 2ο ΖΑΚΥΝΘΟΥ 1ο ΑΡΓΟΣΤΟΛΙΟΥ ΑΡΧΑΝΩΝ ΗΡΑΚΛΕΙΟΥ

3 Επιστημονική Συνεργασία Επιστημονική Ομάδα Σ. Τζαμαρίας*, Γ. Φανουράκης, Π. Κωσταράκης, Ν. Σολωμός, Σ. Σάββας Εκπαιδευτικοί Α. Αντωνόπουλος, Α. Λαμπρόπουλος, Ε. Χρηστάκη, Α. Παπανικολάου, Ι. Κοπανάς, Σ. Καββαδίας, Α. Κατάνιας, Ε. Λυκούδη, Γ. Ζωγραφάκης, Γ. Γενετζάκης Ειδικοί Επιστήμονες Αικ. Ζαχαριάδου**, Κ. Παπαδόπουλος, Ν. Τράκας, Π. Τσιλιμίγκρας, Σοφ. Σωτηρίου, Α. Βεργανελάκης, Α. Μάρκου, A. Κυριάκης, Ν. Δημητρίου, Ε. Κούκλης * Υπεύθυνος Έργου ** Συντονίστρια Ειδικών Επιστημόνων

4 Βασικές Θέσεις Η Δευτεροβάθμια εκπαίδευση καθορίζει το επίπεδο γνώσεων του πολίτη. Το σχολείο παράγει τον παραγωγό και τον αποδέκτη της Νέας Γνώσης. Η Εκπαιδευτική Μεθοδολογία είναι Καινοτομική Τεχνολογία η οποία εμπλέκει και άλλες τεχνολογίες.

5 Η ουσία αυτού του πειραματισμού έγκειται στην μεταφορά στοιχείων από την ερευνητική διαδικασία παραγωγής νέας γνώσης στην διδακτική της Φυσικής στο Λύκειο. Χαρακτηριστικό της μεθόδου εκτέλεσης του πειραματισμού είναι η ενεργοποίηση της ενδοσχολικής και γενικότερα της τοπικής κοινότητας δια της πρόκλησης ενδιαφέροντος αναφορικά με την επιστημονική έρευνα, τα αποτελέσματα της και την σχέση τους με την Λυκειακή εκπαίδευση στην Φυσική. Περίληψη Εκπαιδευτικού Πειραματισμού

6 Η μεθοδολογία πειραματισμού αξιοποιεί την διεθνή ερευνητική εμπειρία στη Διδακτική της Φυσικής καθώς και τα συμπεράσματα της επιστημονικής κοινότητας όπως αυτά προκύπτουν από δημοσιεύσεις και ανακοινώσεις σε επιστημονικά περιοδικά. Από αυτή την άποψη τα αποτελέσματα του πειραματισμού θα έχουν ευρύτερο εκπαιδευτικό ενδιαφέρον. Τα αποτελέσματα του πειραματισμού, εκτός των άλλων, αναμένεται να αλλάξουν την αντίληψη του μαθητή για την παραγωγή γνώσης στη Φυσική και θα του προσφέρουν την δυνατότητα εμπειρίας της ερευνητικής διαδικασίας.

7 Η αξιοποίηση των αποτελεσμάτων θα συμβάλει στην αναμόρφωση του Αναλυτικού Προγράμματος, τόσο με την εισαγωγή ερευνητικού μαθήματος στη Φυσική, όσο και με διαμόρφωση διδακτικής μεθοδολογίας για τα νέα μαθήματα (π.χ. διδακτική πιθανοκρατικών νόμων του μικρόκοσμου) στα πλαίσια της πολιτικής του Ενιαίου Λυκείου. Επίσης, η αξιοποίηση των αποτελεσμάτων του πειραματισμού αναφορικά με στρατηγικές σύνδεσης σχολείου κοινωνίας (με την διοργάνωση ενδοσχολικής και τοπικής επιμόρφωσης), θα συντείνει στην αναβάθμιση του κοινωνικού ρόλου του σχολείου ως επιστημονική οντότητα.

8 Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού http://telemachos.nuclear.demokritos.gr/educ_mat.html Γωνιομετρική Τράπεζα Σκέδασης

9 Υποδοχείς Πλέγμα Τροχιά Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού Συσκευή Πολλαπλών Σκεδάσεων

10 Σκεδαζόμενα Σωμάτια Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού Μηχανικό Ανάλογο του Πειράματος Geiger-Marsden 40c m 2 cm Σ Y Χ 40c m 2 cm

11 Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού Μηχανικό Ανάλογο της Σκέδασης Rutherford

12 Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού Ανάπτυξη Λογισμικού Πολλαπλές Σκεδάσεις

13 Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού Ανάπτυξη Λογισμικού Αλγοριθμική Περιγραφή Φυσικών Φαινομένων

14 Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού Ανάπτυξη Λογισμικού Προσομοίωση Συστήματος Ισοπίθανης Παραγωγής Αριθμών

15 40c m 2 cm Σ Y Χ 40c m 2 cm Ανάπτυξη Καινοτομικού Εκπαιδευτικού Υλικού Ανάπτυξη Λογισμικού Προσομοίωση Πειραμάτων Σκέδασης

16 Εκπαιδευτική Μεθοδολογία http://telemachos.nuclear.demokritos.gr/info.html Απόσπασμα από την ομιλία του Σ.Ε. Τζαμαρία στην Ημερίδα: «Ανάγκη Ενσωμάτωσης της Νέας Γνώσης στο κορμό της Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης», ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ 14/11/1998

17 Θεματολογία http://telemachos.nuclear.demokritos.gr/lessons.html Κεφάλαιο 1 Τι Μετράμε στην Φυσική; Στατιστική είναι η γλώσσα με την οποία η Φύση εκμυστηρεύεται τα μυστικά της! Μ ρ gcosθ Μ ρ gsinθ R=Lsinθ θ ΜρgΜρg ΜπgΜπg ΜρgΜρg Ν d β1β1 β2β2 βΜβΜ r1r1 rMrM r2r2

18 Κεφάλαιο 2 Φυσική Πραγματικότητα και Σφάλματα Μετρήσεων Θεματολογία...άρα, η καλύτερη εκτίμηση της πραγματικής τιμής είναι 4cm με σφάλμα εκτίμησης σ 0. Προσέξετε όμως: εννοώ ότι η πραγματική τιμή κατανέμεται γύρω από την τιμή 4cm ακολουθώντας Gaussian κατανομή με σ=σ 0 »...

19 Κεφάλαιο 3 Η Μέτρηση είναι σύνθεση πολλών Φυσικών Φαινομένων. Θεματολογία

20 Κεφάλαιο 4 Μελέτη της Δομής Φυσικών Συστημάτων Αναδρομή στις πηγές Θεματολογία [1] Βλέπε την μαρτυρία του Λουκρίτιου (Επι της Φύσης των Πραγμάτων). Απόσπασμα του έργου “De Rerum Natura” μπορεί να βρεθεί στη ιστοσελίδα του WWW: http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem-History/De-Rerum-Natura.html [2] Αποσπάσματα αυτών των εργασιών μπορουν να βρεθούν στην ιστοσελίδα του WWW, http://maple.lemoyne.edu/~giunta/papers.html#atomic [3] J.J. Thomson, F.R.S., Cavendish Professor of Experimental Physics, Cambridge Philosophical Magazine, 44, 293 (1897),, βλέπε στην ιστοσελίδα του WWW: http://maple.lemoyne.edu/~giunta/thomson1897.html [4] Geiger και Marsden, επιστημονικές εργασίες δημοσιευμένες στα Proc. Roy. Soc. A. lxxxii. p. 495 (1909) και στο Phil. Mag. xxv. p. 604 (1913), βλέπε στην ιστοσελίδα του WWW: http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem-History/GM-1909.html [5] PROFESSOR E. RUTHERFORD, F.R.S., Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society, IV, 55, pp. 18-20 ), βλέπε στην ιστοσελίδα του WWW: http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem-History/Rutherford-atom-abstract.html και Ernest Rutherford, Philosophical Magazine Series 6, Volume 27 March 1914, p. 488 – 498), βλέπε στην ιστοσελίδα του WWW: http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem-History/Rutherford-1914.html [6] J.J. Thomson, F.R.S., Cavendish Professor of Experimental Physics, Cambridge Philosophical Magazine, Series 6, Volume 7, Number 39, March 1904, p. 237-265, βλέπε στην ιστοσελίδα του WWW: http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem-History/Thomson-Structure-Atom.html http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem-History/Thomson-Structure-Atom.html και Philosophical Magazine, vol. 11, June 1906, p. 769-781, βλέπε στην ιστοσελίδα του WWW: http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem- History/Thomson-1906/Thomson-1906.htmlhttp://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Chem- History/Thomson-1906/Thomson-1906.html

21 40c m 2 cm Σ Y Χ 40c m 2 cm Α εγκάρσια διάσταση της δέσμης Άτομα του μεταλλικού φύλλου Προσπίπτουσα δέσμη α γωνία σκεδασης φ Κεφάλαιο 4 Μελέτη της Δομής Φυσικών Συστημάτων Θεματολογία

22 πείραμα UA1 πείραμα Geiger-Marsden Κβαντική Χρωμοδυναμική ατομικό πρότυπο Rutherford Κεφάλαιο 4 Μελέτη της Δομής Φυσικών Συστημάτων Θεματολογία

23 Κεφάλαιο 5 Αλγοριθμική Περιγραφή Θεωρητικού Προτύπου. Προσομοίωση Πειραματικής Διαδικασίας. Θεματολογία φ φ

24 Στη συνέχεια του Προγράμματος... Μηχανικό ανάλογο του Προτύπου Rutherford – Η έννοια της ενεργούς διατομής. Αντικαθιστώντας το φως με σωμάτια. – Το πρόβλημα της «αντίστροφης σκέδασης». Αντικαθιστώντας το φώς με σωμάτια. – Εφαρμογή σε μετρήσεις. Πιθανοκρατικοί Φυσικοί Νόμοι. – Απορρόφηση φωτονίων. Πιθανοκρατικοί Φυσικοί Νόμοι. – Αρχή της Απροσδιοριστίας. Θεματολογία

25 Επιμόρφωση Εκπαιδευτικών & Ενδοσχολική Επιμόρφωση http://telemachos.nuclear.demokritos.gr/talks.html Εκπαιδευτική Μεθοδολογία. Μέθοδοι διαδικτυακής υποστήριξης Εξελίξεις στο πεδίο των τηλεπικοινωνιών Συμμετρίες & Νόμοι διατήρησης Κβαντομηχανική Ψευδαίσθηση ή πραγματικότητα; Καινοτομική οργανοloγία Νευρωνικά Δίκτυα & Εφαρμογές Συστήματα λήψης πειραματικής πληροφορίας Στατιστικές Μέθοδοι και Λογισμικό. Σύγχρονη Φυσική και Κοσμολογία.

26 Ανάδειξη του Σχολείου σε Επιστημονική Oντότητα της Τοπικής Κοινωνίας. http://telemachos.nuclear.demokritos.gr/prow.html Oργάνωση Διαλέξεων Προώθησης & Εκλαϊκευσης των Επιστημονικών Επιτευγμάτων Αρχαιολογία του Σύμπαντος. Eξελίξεις στον τομέα των τηλεπικοινωνιών. Κβαντομηχανικά Μυστήρια. Φυσική και Εκπαίδευση την 3 η μ.Χ. Χιλιετία. Πρωτότυπη Οργανολογία στη Διδασκαλία της Μοντέρνας Φυσικής Συμμετρία και Σχετικότητα στον Κόσμο μας

27 Αξιολόγηση http://telemachos.nuclear.demokritos.gr/axiolog.html Διερευνητικές Ερωτήσεις Ο Γαλλιλαίος άφησε από το Πύργο της Πίζας δύο μεταλλικές σφαίρες καί παρατήρησε ότι έφθασαν στο έδαφος συγχρόνως. Εάν επαναλαμβάνατε εσείς σήμερα το πείραμα του Γαλλιλαίου: 1) Τι θα γινόταν (ποιό θα έφτανε πρώτο) εάν αφήνατε συγχρόνως μιά σφαίρα και ένα φτερό. 2) Τι θα γινόταν (ποιό θα έφτανε πρώτο) άν αφήνατε συγχρόνως δυό φτερά. 3) Τί θα γινόταν εάν ρίχνατε το ίδιο φτερό δύο φορές διαδοχικά καί μετρούσατε το χρόνο πτώσης με χρονόμετρο άπειρης ακρίβειας Ρωτήθηκαν 120 μαθητές Γ Λυκείου Απήντησαν σωστά: 75% 15% 36%

28 WWW WWW http://telemachos.nuclear.demokritos.gr Επιμέλεια Ιστοσελίδας: Κατερίνα Ζαχαριάδου Ι.Π.Φ. Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. "ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ"