Η υποατομική περιπέτεια: Εκπαιδευτικά σενάρια για τα σχολεία

Η υποατομική περιπέτεια: Εκπαιδευτικά σενάρια για τα σχολεία
Σοφοκλής Σωτηρίου Τμήμα Έρευνας & Ανάπτυξης ΕΛΛΗΝΟΓΕΡΜΑΝΙΚΗ ΑΓΩΓΗ

Τι είναι το σενάριο; Το σενάριο είναι μία ιστορία που απευθύνεται σε συγκεκριμένο κοινό ή ομάδα χρηστών Θα πρέπει αν ενσωματώνει τα χαρακτηριστικά της ομάδας χρηστών όπως π.χ. τις προτιμήσεις τους, τις ανάγκες τους, τον τρόπο με τον οποίον μαθαίνουν και το εκπαιδευτικό περιεχόμενο Το σενάριο αποτελείται από ανεξάρτητες μονάδες που συνιστούν τμήματα μιας δομής ή συστήματος (εκπαιδευτικές δραστηριότητες)

Τα στοιχεία ενός σεναρίου μάθησης
Σκεπτικό Γιατί; Στόχοι Για ποιο λόγο; Διαδικασία Πως; Εμπλεκόμενοι Ποιοι;

1 • Τίτλος Σεναρίου: σε κάθε σενάριο δίνεται ένας τίτλος που χαρακτηρίζει το προς μελέτη φαινόμενο ή δηλώνει σε τι επικεντρώνεται η δραστηριότητα. • Σκεπτικό: μικρό κείμενο στο οποίο εξηγείται ο λόγος για τον οποίο έγινε το σενάριο αλλά και περιγράφεται συνοπτικά το περιεχόμενο του. • Τόπος εφαρμογής: εδώ δηλώνεται ο χώρος στον οποίο θα λάβει χώρα η δραστηριότητα (σχολείο, πανεπιστήμιο, μουσείο). • Ενδιαφερόμενοι: εδώ παρουσιάζεται η ομάδα χρηστών που ενδιαφέρεται ή μπορεί να ενδιαφέρεται για να εφαρμόσει το σενάριο. • Εμπλεκόμενοι: εδώ παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των εμπλεκομένων (κίνητρα, εκπαιδευτικό υπόβαθρο κτλ)

2 • Στόχοι: οι προθέσεις και ο σκοπός του σεναρίου παρουσιάζεται σε μορφή αντικειμενικών στόχων. . Σύνδεση με τις ανάγκες της ομάδων των χρηστών: προσδιορίζονται οι ανάγκες των χρηστών και συνδέονται με το σενάριο Σύνδεση με το αναλυτικό πρόγραμμα: αναφέρεται η σύνδεση του σεναρίου με το αναλυτικό πρόγραμμα Υποστηριζόμενοι τύποι μάθησης: από μια σειρά παιδαγωγικών προσεγγίσεων αναφέρονται εκείνες που σχετίζονται με το σενάριο Χρονική ρύθμιση: εδώ αναφέρεται αν το σενάριο περιλαμβάνει ασύγχρονες δραστηριότητες ή αν απαιτεί συγχρονισμένες δράσεις από τους εμπλεκόμενους

3 Προαπαιτούμενες ικανότητες : το πεδίο αυτό περιγράφει τις ικανότητες που απαιτείται να έχει ο εμπλεκόμενος ώστε να φέρει είναι σε θέση να ολοκληρώσει με επιτυχία την εκπαιδευτική δραστηριότητα. Εφαρμογές: εδώ περιγράφονται τεχνολογίες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την εφαρμογή των σεναρίων. Αναλυτική περιγραφή: το κομμάτι αυτό αποτελεί τον κορμό του σεναρίου και περιλαμβάνει αναλυτική περιγραφή των προτεινόμενων δραστηριοτήτων. Παράμετροι αξιολόγησης: εδώ αναφέρονται οι διάφορες παράμετροι που λαμβάνονται υπ’ όψιν κατά την εφαρμογή του σεναρίου και στις οποίες θα στηριχθεί η αξιολόγηση της δραστηριότητας. Σχετικές πηγές: αναφέρονται πηγές απ’ όπου μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει επιπλέον υλικό για το σενάριο.

Περιορισμοί σχολικών σεναρίων
Το σχολείο αποτελεί χώρο τυπικής μάθησης και ως εκ τούτου σχεδόν όλος ο διδακτικός χρόνος είναι στενά συνδεδεμένος με το αναλυτικό πρόγραμμα. Υπάρχει περιορισμός στο εποπτικό υλικό και στην χρήση εγκαταστάσεων Για την υλοποίηση ενός σεναρίου θα πρέπει να λάβουμε υπ΄ όψιν μας την κατάρτιση των εκπαιδευτικών.

Σενάριο Διατήρησης της Ορμής
Εφαρμογή της Αρχής Διατήρησης της Ορμής (Α.Δ.Ο) σε στοιχειώδη σωμάτια με χρήση του εργαλείου HYPATIA

Η ολική ορμή προσδιορίζεται από τα μέτρα των επιμέρους ορμών
Σενάριο Διατήρησης της Ορμής Για τον προσδιορισμό της ολικής ορμής χρειάζονται: Πειραματικά δεδομένα (γεγονότα) εκτυπωμένα σε έγχρωμο (κατά προτίμηση) χαρτί Χάρακας Μοιρογνωμόνιο Η ολική ορμή προσδιορίζεται από τα μέτρα των επιμέρους ορμών (ενώ η ολική ορμή του συστήματος είναι μηδέν, οι ορμές των διαφόρων σωματιδίων είναι πολύ διαφορετικές) Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν την διεύθυνση και το μέτρο των ορμών σε GeV/c για τα σωματίδια που ανιχνεύει ο ανιχνευτής. Θα πρέπει να υπολογιστεί η ορμή όλων των σωματιδίων Θα πρέπει να γίνει ένα διανυσματικό διάγραμμα της ορμής όπου και η Α.Δ.Ο. θα οδηγήσει σε τελικό διανυσματικό άθροισμα ίσο με μηδέν ή σε ολική ορμή διάφορη του μηδενός αν αντιστοιχεί σε μη ανιχνεύσιμα σωμάτια (πχ νετρίνo)

Γωνίες διανυσμάτων ορμών στο
Σενάριο Διατήρησης της Ορμής Γωνίες διανυσμάτων ορμών στο επίπεδο xy Ορμή στο επίπεδο xy

Σενάριο Διατήρησης της Ορμής
A’ μέθοδος Β’ μέθοδος

Πλατφόρμα mobile LA@CERN

Εκπαιδευτική δραστηριότητα Ελληνογερμανικής Αγωγής
από το Τμήμα Έρευνας και Ανάπτυξης της Ελληνογερμανικής Αγωγής

Η διατήρηση της ορμής κατά την σύγκρουση σωματιδίων
Φάση 1η Σύνοψη Ο καθηγητής επιχειρεί να τραβήξει το ενδιαφέρον των μαθητών παρουσιάζοντάς τους: α) της φυσικές αρχές και τους φυσικούς νόμους πάνω στους οποίους βασίζεται η άσκηση. (ορμή, αρχή διατήρησης ορμής και ενέργειας). β) το πείραμα ATLAS (3 λεπτών βίντεο διαθέσιμο στην ιστοσελίδα γ) Τα διαφορετικά είδη στοιχειωδών σωματιδίων (μικρή εισαγωγή), δ) Προσομοιώσεις σύγκρουσης σωματιδίων Υπόβαθρο: Μέχρι τώρα, η μάζα, η ταχύτητα, η επιτάχυνση, η δύναμη, η ενέργεια καθώς και ο τρόπος που τα συνδέουν όλα αυτά οι νόμοι του Νεύτωνα έχει συζητηθεί στην τάξη. Επίσης οι μαθητές γνωρίζουν την διαφορά μεταξύ μονόμετρων και διανυσματικών μεγεθών: Τα διανυσματικά μεγέθη έχουν δύο χαρακτηριστικά, το μέτρο τους και την φορά τους. Τα μονόμετρα μεγέθη έχουν μόνο μέτρο. Όταν κάνει κανείς πράξεις με διανύσματα πρέπει να μην ξεχνά να λαμβάνει υπόψη του και την φορά του διανύσματος.

Φάση 1η Εισαγωγή στους Φυσικούς νόμους και αρχές Α) Oι νόμοι του Νεύτωνα Β) Η αρχή διατήρησης της ορμής Η ορμή ορίζεται ως το γινόμενο της μάζας και της ταχύτητας ενός σώματος. Η αρχή διατήρησης της ορμής (Α.Δ.Ο.) μαζί με την αρχή διατήρησης της ενέργειας και της μάζας είναι θεμελιώδεις αρχές της Φυσικής. Βάσει της Α.Δ.Ο. η ορμή ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται αλλά μεταβάλλεται μέσω των κινήσεων και της επίδρασης των δυνάμεων όπως αυτά περιγράφονται από τους νόμους του Νεύτωνα. Την ορμή, όντας διανυσματικό μέγεθος, είναι πιο δύσκολο να την χειριστεί κανείς σε σχέση με την ενέργεια και την μάζα. Η ορμή διατηρείται ταυτόχρονα και στις τρεις διευθύνσεις.

Φάση 1η CERN & το πείραμα ATLAS Ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (Large Hadron Collider - LHC) είναι ένα γιγαντιαίων διαστάσεων επιστημονικό εργαλείο που βρίσκεται 100 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης, κοντά στην Γενεύη της Ελβετίας στις εγκαταστάσεις του CERN. Εκτείνεται δε πέρα από τα σύνορα μεταξύ Ελβετίας και Γαλλίας. Είναι ένας επιταχυντής σωματιδίων – των δομικών λίθων του υλικού κόσμου. Αναμένεται να φέρει επανάσταση στον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε την φύση από τον μικρόκοσμό μέχρι το απέραντο σύμπαν. Δύο δέσμες υποατομικών σωματιδίων (αδρόνια) – είτε πρωτόνια είτε ιόντα μολύβδου – ταξιδεύουν προς αντίθετες κατευθύνσεις μέσα στον κυκλικό επιταχυντή κερδίζοντας ενέργεια σε κάθε γύρο. Οι φυσικοί θα χρησιμοποιήσουν τον LHC για να αναπαραγάγουν τις συνθήκες που επικρατούσαν στο σύμπαν αμέσως μετά την μεγάλη έκρηξη, προκαλώντας την μετωπική σύγκρουση των δυο δεσμών. Ομάδες φυσικών από όλο τον κόσμο θα αναλύσουν τα παραγόμενα από την σύγκρουση σωματίδια χρησιμοποιώντας ειδικούς ανιχνευτές σε διάφορα πειράματα που θα πραγματοποιηθούν με τον LHC. Παρουσίαση 3λεπτου βίντεο για το πείραμα ATLAS

Φάση 1η Οι δομικοί λίθοι της ύλης Τα μόρια αποτελούνται από άτομα, τα οποία είναι η μικρότερη μονάδα της ύλης με χαρακτηριστικές ιδιότητες, τα χημικά στοιχεία. Το άτομο με την σειρά του αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούνται από άλλα μικρότερα σωματίδια τα quark. Μέχρι τώρα τα στοιχειώδη σωματίδια της ύλης θεωρούνται τα λεπτόνια (ένα από αυτά είναι και το ηλεκτρόνιο) και τα quark (θεωρείτε ότι υπάρχουν έξι) Κάθε είδος λεπτονίου και quark έχει και το αντίστοιχο αντι-σωματίδιό του: ένα σωματίδιο με την ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο και σπιν. *** Η εισαγωγή αυτή πρέπει να είναι σύντομη δεδομένου ότι οι μαθητές ακούν για πρώτη φορά του όρους λεπτόνια, αδρόνια και quark.

Φάση 1η Δραστηριότητες για την εκμαίευση ερωτήσεων Ο καθηγητής κάνει ερωτήσεις στους μαθητές: Εξαρτάται η ορμή από την διεύθυνση της ταχύτητας; Τι είναι το μονωμένο σύστημα; Τι σημαίνει «διατήρηση της ορμής» στην πραγματικότητα; Κατά την διάρκεια μιας σύγκρουσης διατηρείται η κινητική ενέργεια; Πως κατηγοριοποιούνται τα στοιχειώδη σωμάτια; Κατά την σύγκρουση σωματιδίων γεννιούνται νέα σωματίδια; Τι είδους έρευνα γίνεται στο CERN; Ποιός ο σκοπός του πειράματος ATLAS;

Ενεργή διερεύνηση Σχεδιασμός & εξαγωγή απλής έρευνας Φάση 2η Σκοπός της άσκησης είναι να μπορέσουν οι μαθητές: α) Να μετρήσει τη γωνία του διανύσματος και να μετατρέψουν τα ακτίνια σε μοίρες. β) Να προσθέσουν διανύσματα σε δυο διαστάσεις γ) Να εφαρμόσουν την αρχή διατήρησης της ορμής Χρήση της HYPATIA Οι μαθητές θα προσδιορίσουν την ολική ορμή των σωματιδίων που ανιχνεύονται και θα υπολογίσουν (μέτρο και φορά) το υπολειπόμενο διάνυσμα εφαρμόζοντας δυο διαφορετικούς τρόπους πρόσθεσης διανυσμάτων (στην περίπτωσή μας τα διανύσματα είναι κάθετα στον άξονα σύγκρουσης).

Ενεργή διερεύνηση Σχεδιασμός & εξαγωγή απλής έρευνας Φάση 2η Προετοιμασία (HYPATIA) Διαβάζουν τις παραγράφους “Διανυσματική ανάλυση” & “Ορμή” από το σχολικό βιβλίο φυσικής. «Κατεβάζουν» το εργαλείο της HYPATIA (απλοποιημένη έκδοση) από την σελίδα: «Τρέχουν» την HYPATIA και επιλέγουν να δουν συγκεκριμένες τροχιές (αυτές που θα υποδείξει ο καθηγητής). Ενδεικτικά παρουσιάζουμε στις επόμενες διαφάνειες τις τροχιές του γεγονότος (αρχείου) JiveXML_5104_20655.xml Οι μαθητές προτείνουν πιθανές απαντήσεις στις ερωτήσεις που προκύπτουν από την προηγούμενη δραστηριότητα.

Ενεργή διερεύνηση Σχεδιασμός & εξαγωγή απλής έρευνας Φάση 2η Διεπαφή του λογισμικού ΗΥΡΑΤΙΑ

4 τροχιές συνολικά Ενεργή διερεύνηση Σχεδιασμός & εξαγωγή απλής έρευνας Φάση 2η Γωνίες των διανυσμάτων της ορμής στο επίπεδο xy Ορμή στο επίπεδο xy

Φάση 3η Συγκέντρωση στοιχείων από παρατήρηση Χρησιμοποιώντας το εργαλείο HYPATIA Κάθε μαθητής βρίσκει την γωνία κάθε τροχιάς σε μοίρες (η ΗΥΡΑΤΙΑ το δίνει σε ακτίνια). Οι τροχιές από το ΗΥΡΑΤΙΑ μπορούν εναλλακτικά να δοθούν στους μαθητές εκτυπωμένες και να υπολογίσουν τις γωνίες με μοιρογνωμόνιο. Η υπολειπόμενη ορμή καθορίζεται προσθέτοντας όλα τα διανύσματα και μετρώντας την απόκλιση από το μηδέν (αναμενόμενο αποτέλεσμα).

Φάση 3η Συγκέντρωση στοιχείων από παρατήρηση Μέθοδος A ΜέθοδοςB

Συζήτηση Θεώρηση άλλων πιθανών ερμηνειών. Φάση 4η Κάθε μαθητής παρουσιάζει τους υπολογισμούς που έκανε και τα αποτελέσματα που έβγαλε για την διατήρηση της ορμής. Οι υπολογισμοί των μαθητών συγκρίνονται με τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Οι μαθητές υπολογίζουν την απόκλιση των αποτελεσμάτων τους.

Φάση 4η Ανάδραση Παρουσίαση ερμηνείας Τελικό αποτέλεσμα Συνολική Ορμή στο επίπεδο xy Γωνία Συνολικής ορμής στο επίπεδο xy

Ανάδραση Παρουσίαση ερμηνείας Φάση 5η Οι μα8ητές ερμηνεύουν το αποτέλεσμα που βρήκαν. Κάθε τάξη γράφει μια αναφορά με τις πληροφορίες που έχει για την ορμή κάθε τροχιάς σωματιδίου στους x’x και y’y άξονες (δυο διαστάσεις) καθώς και την συνολική ορμή

Επόμενα Σεμινάρια - Ημερίδες
17 Δεκεμβρίου ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ Επιμορφωτικό Σεμινάριο «Ηλεκτρομαγνητικό Φάσμα – Πείραμα Διπλής Σχισμής» 15-16 Ιανουαρίου ΕΛΛΗΝΟΓΕΡΜΑΝΙΚΗ ΑΓΩΓΗ Επιμορφωτικό Σεμινάριο «Το πείραμα του αιώνα στο σχολικό εργαστήριο» 6-23 Μαρτίου 2011– ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Hands On Particle Physics MasterClasses Απρίλιος 2011 ΙΔΡΥΜΑ ΕΥΓΕΝΙΔΟΥ ή ΕΛΛΗΝΟΓΕΡΜΑΝΙΚΗ ΑΓΩΓΗ Επιμορφωτικό Σεμινάριο «Ανακαλύψτε το ΣΥΜΠΑΝ – Ρομποτικά Τηλεσκόπια στην εκπαίδευση» 6-10 Ιουνίου 2011 Παρίσι - Université Pierre et Marie Curie 3-8 Ιουλίου 2011 Ηράκλειο Κρήτης Επιμορφωτικό Σεμινάριο «Από τα τηλεσκόπια στους Ανιχνευτές Σωματιδίων»

Η υποατομική περιπέτεια: Εκπαιδευτικά σενάρια για τα σχολεία

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρουσίαση με θέμα: "Η υποατομική περιπέτεια: Εκπαιδευτικά σενάρια για τα σχολεία"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια

Είσοδος

Σύνδεση μέσω των κοινωνικών δικτύων:

Η υποατομική περιπέτεια: Εκπαιδευτικά σενάρια για τα σχολεία

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Παρουσίαση με θέμα: "Η υποατομική περιπέτεια: Εκπαιδευτικά σενάρια για τα σχολεία"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

Παρόμοιες παρουσιάσεις

Σχετικά με το έργο

Σχόλια