Χρήστος Αθανασόπουλος, Ph.D. Φυσικός - Πανεπιστήμιο Κρήτης Ηράκλειο 2 Απριλίου 2011 Εικονικά Εργαστήρια Φυσικής με χρήση Διαδραστικού Πίνακα : εφαρμογές.

Παρουσίαση με θέμα: "Χρήστος Αθανασόπουλος, Ph.D. Φυσικός - Πανεπιστήμιο Κρήτης Ηράκλειο 2 Απριλίου 2011 Εικονικά Εργαστήρια Φυσικής με χρήση Διαδραστικού Πίνακα : εφαρμογές."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Χρήστος Αθανασόπουλος, Ph.D. Φυσικός - Πανεπιστήμιο Κρήτης Ηράκλειο 2 Απριλίου 2011 Εικονικά Εργαστήρια Φυσικής με χρήση Διαδραστικού Πίνακα : εφαρμογές στον Ηλεκτρισμό

2 Τεχνολογία Διαδραστικοί Πίνακες Είναι τουλάχιστον Πίνακες ( και έχουν και e- κιμωλία...) Υλικό ( hardware ) Λογισμικό (software) 2 ; Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

3 Πληθώρα Εικονικών Εργαστηρίων Java Applets: Physlets (Physics Applets) Παράδειγμα : http://www.natsim.net/cgi-bin/ps/search.pl NatSim-Search : Search full-text of 16.000 web-based Natural Science Simulations, incl. 4.500 Physlet pageshttp://www.natsim.net/cgi-bin/ps/search.pl Στην ιστοσελίδα του ΕΚΦΕ Ενότητα « Χρυσαλλίδες », έργο « ΠΛΕΙΑΔΕΣ » www.agentsheets.gr/www.agentsheets.gr/ University of Colorado, Phet : Διαδραστικές επιστημονικές προσομοιώσεις http://phet.colorado.edu/el/http://phet.colorado.edu/el/ MIT OPEN COURSEWARE ocw.mit.edu/coursesocw.mit.edu/courses 3 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

4 Μια εφαρμογή στον Ηλεκτρισμό 4 Το ηλεκτρικό ρεύμα και τα ηλεκτρικά κυκλώματα www.agentsheets.gr/applets_P3_telika/applet01_01/index.html Εκτέλεση Applets - Σενάριο Εκπαιδευτικού - Φύλλο Εργασίας Μαθητή www.agentsheets.gr/applets_P3_telika/applet01_01/index.html Εργαστήριο κατασκευής κυκλωμάτων συνεχούς κι εναλλασσομένου ρεύματος http://phet.colorado.edu/el/simulation/circuit-construction-kit-ac Υλικό για τον εκπαιδευτικό ( ελληνικά και αγγλικά ) Circuit Builder – Κατασκευαστής Κυκλωμάτων http://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.html Java 1.1 Physlets ® Beta TEST http://webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.html Πλήρης εφαρμογή με πολλές δυνατότητες ( αγγλικά ) Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

5 Ηλεκτρισμός – Κυκλώματα (3 Π ) 5 1. Οι μαθητές είναι σε ομάδες και παίζουν το παιγνίδι « κυκλώματα » ( Π ΑΙΓΝΙΔΙ ) 2. Οι μαθητές είναι σε ομάδες και κατασκευάζουν κυκλώματα ( Π ΕΙΡΑΜΑ ) 3. Οι μαθητές είναι σε ομάδες και κατασκευάζουν εικονικά κυκλώματα ( Π ΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ) Και στις τρεις περιπτώσεις η επίδειξη γίνεται καλύτερα με τη χρήση διαδραστικού πίνακα ! Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

6 Πλειάδες - agentsheets 6 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης Μέθοδος "drag and drop" Εκτέλεση Applets (3) Σενάριο Εκπαιδευτικού Φύλλο Εργασίας Μαθητή Μάθημα : Ερευνώ το Φυσικό Κόσμο Τάξη :E' Δημοτικού

7 Phet – U. of Colorado Εργαστήριο κατασκευής κυκλωμάτων DC και AC ( στα ελληνικά !) 7 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

8 Εργαστήριο κατασκευής κυκλ. DC 8 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης Μέθοδος "drag and drop"

9 Circuit Builder 9 Μέθοδος "drag and drop" Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης Χρησιμο π οιούμε το π λήκτρο "Show ->" για να δούμε τη φορά του ρεύματος στο κύκλωμα

10 Συνιστώσες και όργανα (1) Αντίσταση (σε Ohm) Πυκνωτής (σε Farad) Πηνίο (σε Henry) Λαμπτήρας με χαρακτηριστικά Τάση (σε Volt) και ισχύ (σε W). Το χρώμα κυμαίνεται από μαύρο (χωρίς ρεύμα) σε άσπρο (μέγιστο ρεύμα) Καλώδιο για το κλείσιμο των κυκλωμάτων (μηδενική αντίσταση) Διακόπτης (ανοικτός/κλειστός) Μπαταρία (σε Volt) Βολτόμετρο (προσομοίωση ψηφιακού βολτόμετρου). Με δεξί κλικ επιλογή "Display Voltmeter". Αμπερόμετρο (προσομοίωση ψηφιακού αμπερόμετρου). Με δεξί κλικ επιλογή "Display Ampèremeter" 10 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

11 Συνιστώσες και όργανα (2) 11 Γενική πηγή τάσης (σε Volt) με χρήση της συνάρτησης "sin(t*2*pi*f)". Πηγή ρεύματος (σε Α) Παλμογράφος (προσομοίωση ψηφιακού παλμογράφου μονής δέσμης). Με δεξί κλικ επιλογή "Display Oscilloscope" Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

12 Ενδείξεις οργάνων 12 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης Δεξί κλικ στη συνιστώσα ή το όργανο του κυκλώματος και ε π ιλογή :

13 Java Η Java είναι γλώσσα προγραμματισμού και υπολογιστική πλατφόρμα που δημιουργήθηκε από τη Sun Microsystems το 1995. Το Java Runtime Environment (JRE) είναι αυτό που χρειαζόμαστε για να τρέξουμε μια εφαρμογή στον σελιδομετρητή ( browser) μας : ένα σετ από προγράμματα, δομές δεδομένων και βιβλιοθήκες. Η Java Virtual Machine ( JVM ) είναι η εικονική μηχανή που εκτελεί το Java πρόγραμμα. Το πρόγραμμα αυτό είναι το ίδιο για όλα τα συστήματα ( hardware και software) και ο JIT compiler ( μεταγλωττιστής ) αναλαμβάνει « επί τόπου » να το μεταφράσει για να τρέχει στο σύστημα μας. Applet: είναι μια εφαρμογή που εκτελεί μια περιορισμένη λειτουργία μέσα σε ένα άλλο πρόγραμμα, συνήθως τον browser. Οι αλληλεπιδραστικές λειτουργίες είναι δυνατές με την JVM. 13 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

14 Κώδικας setGrid("rows=8,cols=5"); setNumberOfDT(100); setDT(0.0010); setNOC(10); setFPS(100.0); addObject("capacitor","row=2,col=1,to=v,label=,c=4.7E-7"); addObject("wire","row=3,col=1,to=h,label="); addObject("battery","row=1,col=0,to=h,label=,d=-1,v=30.0,r=0.0"); addObject("wire","row=1,col=0,to=v,label="); addObject("wire","row=2,col=0,to=v,label="); addObject("switch","row=3,col=0,to=h,label=,open=1"); addObject("resistor","row=1,col=1,to=h,label=,r=2.2E7"); addObject("vmeter","row=2,col=2,to=v,label=,d=1,r=1000000.0"); addObject("wire","row=1,col=1,to=v,label="); addObject("wire","row=1,col=2,to=v,label="); 14 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης Χρησιμο π οιούμε το π λήκτρο “List" για να δούμε τη λίστα των στοιχείων π ου έχουμε στο κύκλωμα

15 Χρήση αρχείων 15 1. Κατασκευή κυκλώματος ( πχ Άσκηση 3-12) 2. « List » για εμφάνιση κώδικα 3. Επιλογή – Αντιγραφή – Επικόλληση – Αποθήκευση σε ένα.txt αρχείο ( πχ A3-12.txt) 4. «Load» το αρχείο Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

16 Στην πράξη 16 Internet http://www.agentsheets.gr/applets_P3_telika/applet01_01/index.html http://phet.colorado.edu/el/simulation/circuit-construction-kit-dc http://webphysics.davidson.edu/applets/circuitbuilder/default.htm Τοπικά (σε μερικές εφαρμογές υπάρχει η δυνατότητα λήψης ). Πχ. file:///C:/Documents and Settings/christos/My Documents/ circuitbuilder_intro-1271167407-283/start/circuitbuilder_intro.htm C:\Documents and Settings\christos\My Documents\PHYSICS\javaSIM / battery-resistor-circuit_el Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

17 Από το εκπαιδευτικό υλικό ως τη « μαγεία » 17 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης MIT Μαθήματα + υλικό ( Αγγλικά ) http://ocw.mit.edu/ http://ocw.mit.edu/ Μαγικό Χαρτί http://icampus.mit.edu/magicpaper/ http://icampus.mit.edu/magicpaper/

18 MIT 18 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης ocw.mit.edu/ courses Physics Physics II: Electricity and Magnetism Οπτικοποίηση

19 Visualizations 19 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

20 Ηλεκτρικό Πεδίο και Αλληλεπιδράσεις 20 Ένα παράδειγμα από το MIT Οπτικοποίηση ηλεκτρικού πεδίου και δυναμικού Δυναμικές γραμμές « Ρινίσματα σιδήρου » ( το ονομάζουν “Grass seeds”) Μετακίνηση, αυξομείωση, πρόσθεση και αφαίρεση φορτίων Αλληλεπίδραση Φορτίων (Coulomb, Pauli κλπ.) Μαθητών « Τι θα γίνει αν...» Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

21 Δυναμικές γραμμές 21 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

22 Ισοδυναμικές γραμμές 22 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

23 Ηλεκτρικό Πεδίο 23 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

24 Electrostatic Zoo 24 http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/simulations/zoo.jnlp Με τη βοήθεια του διαδραστικού πίνακα Σχεδιάστε που θα κινηθεί το φορτίο Σχεδιάστε τις δυναμικές γραμμές Εμφανίστε τις μέσω της εφαρμογής Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

25 ένα videogame στον Ηλεκτρισμό http://web.mit.edu/8.02t/www/802TEAL3D/simulations/videogame.jnlp 25 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

26 Το μέλλον είναι εδώ ! Introducing Natural Interaction (Magic Paper) http://icampus.mit.edu/MagicPaper/downloads/downloadFile.aspx?id=4 26 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

27 Συμπερασματικά Ο Διαδραστικός Πίνακας είναι ένα Εργαλείο Παρακολουθούμε την τεχνολογία ( που τρέχει ) ΔΕΝ την ακολουθούμε τρέχοντας... 27 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης

28 Επικοινωνία athanaso@csd.uoc.gr Ευχαριστώ 28 Διαδραστικοί πίνακες στην εκπαίδευση Ένωση Ελλήνων Φυσικών Παράρτημα Αν. Κρήτης