Materiale auxiliare pentru cadre didactice · 2012-12-27 · de informaţii de înscriere, menţionate în formularul de înscriere online. Coordonatorul fiecărei echipe trebuie

Concursul Odysseus

Îndrăzneşte să visezi...

Îndrăzneşte să descoperi...

Îndrăzneşte să creezi...

Materiale auxiliare

pentru cadre didactice

FP7 284442 - ODYSSEUS

M a t e r i a l e a u x i l i a r e p e n t r u c a d r e d i d a c t i c e 2

Redactori

ELLINOGERMANIKI AGOGI

Tsourlidaki Eleftheria

Dr. Sofoklis Sotiriou

SOCIETATEA EUROPEANĂ DE FIZICĂ

Lee deavid

Huchet Beneticte

Prezentare grafică

ELLINOGERMANIKI AGOGI

Pentheroudaki Sylvia

Această lucrare este publicată conform prevederilor licenţei Creative Commons Attribution-

NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported.

Proiectul Odysseus beneficiază de sprijinul financiar al Comisiei Europene, în cadrul Programului

Cadru 7 (FP7/2007-2013). Documentul reflectă exclusiv punctele de vedere ale autorilor, iar Comisia

nu poate fi făcută responsabilă pentru întrebuinţarea informaţiilor cuprinse în acest document.

Traducere

SCIENTIX (www.scientix.eu)

www.scientix.eu



Cuprins

Argument ...................................................................................................... 4

Informaţii utile despre concursul Odysseus ................................................ 4

Introducere ................................................................................................. 10

Educaţia în domeniul ştiinţelor bazată pe cercetare .................................. 10

Metodologia „Învăţare bazată pe resurse” ................................................ 13

Cum să vă pregătiţi pentru a vă susţine echipa eficient ............................ 19

Prezentarea proiectului: fişa de proiect ..................................................... 28

Recomandări pentru succes ....................................................................... 34

Recomandări pentru profesorul-coordonator ..................................................... 34

Recomandări pentru elevi ................................................................................ 36

Exemple de cursuri educaţionale ............................................................... 37

Curs educaţional pentru categoria tematică „Sistemul solar” .............................. 37

Curs educaţional pentru categoria tematică „Coevoluţia vieţii” ........................... 55

Curs educaţional pentru categoria tematică „Nava spaţială – cooperare globală” 72

Resurse suplimentare pentru cadre didactice............................................ 89

Laboratoare online şi biblioteci digitale ............................................................. 89

Aplicaţii educaţionale ...................................................................................... 92

Referinţe ..................................................................................................... 93



Argument

Acest document îşi propune să pună la dispoziţia profesorilor-coordonatori materiale

şi instrucţiuni cu ajutorul cărora aceştia să faciliteze eforturile echipelor de punere în

practică a proiectelor. Lucrarea cuprinde scurte descrieri ale strategiei didactice

„Educaţie în domeniul ştiinţelor bazată pe cercetare” şi ale metodologiei didactice

„Învăţare bazată pe resurse”. Acestea au rolul de a ajuta cadrele didactice să

conceapă planuri de lecţii care să faciliteze eforturile elevilor şi să-i ghideze prin

intermediul tehnicilor de predare moderne. Documentul mai cuprinde un număr de

exemple de cursuri educaţionale, axate pe temele concursului, care le vor permite

cadrelor didactice să înţeleagă cum să-şi conceapă propriul plan de lecţie, pe baza

subiectului ales de elevi, să le ghideze procesul de cercetare şi să-i ajute să realizeze

un proiect interesant şi atractiv, pe baza fişei de proiect.

Informaţii utile despre concursul Odysseus

Despre concursul Odysseus Concursul Odysseus îşi propune să inspire şi să atragă elevii europeni către „noua

frontieră” prin intermediul unui concurs ştiinţific european pe teme de explorare a

spaţiului. Elevii au ocazia că conceapă un proiect ştiinţific care să îmbine creativitatea

cu inteligenţa şi inovaţia. Concursul urmăreşte să subsumeze activităţile didactice

curente din domeniul ştiinţelor unei perspective paneuropene, oferindu-le astfel

ocazia elevilor să concureze cu colegii lor din alte ţări europene.

Concursul Odysseus îi invită pe elevii cu vârste cuprinse între 14 şi 18 ani din toate

ţările UE să-şi folosească cunoştinţele, talentul creativ şi gândirea critică pentru a

concepe un proiect axat pe explorarea spaţiului. Elevii care doresc să participe

trebuie să formeze echipe de câte 2-5 membri, coordonate de un cadru didactic.

Echipele participante la concurs pot concura la una dintre următoarele trei categorii

tematice:

Temele concursului

Sistemul solar

Nava spaţială – cooperare globală

Coevoluţia vieţii

În primă fază, echipele participante vor concura la nivel naţional. La finalul acestei

runde, va fi aleasă câte o echipă câştigătoare la fiecare dintre cele trei categorii.



Apoi, echipele laureate la nivel naţional vor concura la nivel european, proces în

urma căruia va fi selectat cel mai bun proiect din Europa la fiecare categorie de

concurs. Echipele declarate câştigătoare la cele trei categorii vor fi recompensate cu

o excursie în Olanda, în luna aprilie 2013, ocazie cu care vor vizita centrul

expoziţional SPACE EXPO, îşi vor prezenta proiectele în cadrul ceremoniei de

premiere Odysseus şi vor vizita ESTEC (Centrul European de Cercetări şi Tehnologii

Spaţiale), centrul tehnic al ESA.

Date importante 1 mai 2012: prima zi de înscriere a echipelor

1 iulie 2012: prima zi de trimitere a lucrărilor

8 ianuarie 2013: ultima zi de înscriere

15 ianuarie 2013: ultima zi de trimitere a lucrărilor

1 februarie 2013: anunţarea câştigătorilor la nivel naţional

1 martie 2013: anunţarea câştigătorilor la nivel european

Cum se desfăşoară concursul Concursul Odysseus îi invită pe elevii cu vârste cuprinse între 14 şi 18 ani din toate

ţările UE să-şi folosească cunoştinţele, talentul creativ şi gândirea critică pentru a

concepe un proiect axat pe explorarea spaţiului. Elevii care doresc să participe

trebuie să formeze echipe de câte 2-5 membri, coordonate de un cadru didactic, să

realizeze şi să trimită spre jurizare un proiect la una dintre categoriile concursului: i)

sistemul solar, ii) nava spaţială – cooperare globală şi iii) coevoluţia vieţii. Lucrările

vor fi trimise sub forma unui fişier digital de orice tip şi vor cuprinde un rezumat al

ideaţiei care a stat la baza proiectului, într-un format pus la dispoziţie de

organizatori. Concursul se va desfăşura în perioada iulie 2012 – ianuarie 2013.

Toate lucrările vor fi evaluate şi notate de către evaluatori cu multă experienţă,

conform criteriilor de evaluare predefinite, avându-se în vedere cunoştinţele

ştiinţifice, implementarea practică şi creativitatea. Din fiecare ţară vor fi selectate trei

lucrări, câte una la fiecare categorie, care vor accede în runda finală de evaluare.

Echipele care ajung în runda finală vor trebui să prezinte un rezumat al proiectului în

limba engleză. În urma comparării proiectelor naţionale, vor fi selectate trei lucrări

câştigătoare (câte una la fiecare categorie), care vor fi recompensate cu o

experienţă educativă unică în cadrul centrului expoziţional Space Expo din Olanda,

ocazie cu care vor fi premiate.

Regulament

- Concursul se adresează elevilor la zi cu vârste între 14 şi 18 ani. Pot participa elevi

care au cel puţin 14 ani, dar nu mai mult de 18 în ziua în care lucrarea este trimisă



spre jurizare. Pot participa doar concurenţi care frecventează o şcoală pe perioada

de desfăşurare a concursului (2012-2013).

- Toate echipele trebuie să aibă între 2 şi 5 membri şi un cadru didactic

coordonator. Membrii unei echipe pot proveni din şcoli diferite, din aceeaşi ţară sau

din clase diferite, din aceeaşi şcoală.

- Fiecare echipă poate participa doar cu un singur proiect, iar elevii pot concura

doar într-o singură echipă.

- Pot trimite lucrări doar echipele înscrise în concursul Odysseus. În momentul

înscrierii, coordonatorii echipelor vor trebui să accepte regulamentul şi menţiunile

legale ale concursului şi vor trebui să confirme că părinţii/tutorii elevilor au fost

informaţi în legătură cu participarea acestora şi şi-au dat acordul.

- Participanţii la concursul Odysseus vor pune la dispoziţia organizatorilor o serie

de informaţii de înscriere, menţionate în formularul de înscriere online.

Coordonatorul fiecărei echipe trebuie să aibă dreptul de a confirma şi de a asigura

acurateţea tuturor datelor personale şi este de acord ca organizatorii să poată folosi

informaţiile puse la dispoziţie pentru a verifica respectivul drept.

- Lucrările digitale pot fi trimise în perioada 1 iulie 2012 - 15 ianuarie 2013. După

această dată, nu se mai acceptă lucrări.

- Lucrările participante la concurs pot fi trimise doar prin intermediul site-ului

Odysseus. Înainte de a trimite lucrările, echipele trebuie să se înscrie pe site şi să

primească acordul organizatorilor. Cu ocazia înscrierii, fiecare membru de echipă va

primi un nume de utilizator şi o parolă unice. Organizatorii pot şterge contul unui

participant sau al unei echipe şi pot bloca accesul la site-ul Odysseus în următoarele

condiţii: dacă echipa nu a finalizat procesul de înscriere, dacă informaţiile oferite

sunt false (sau organizatorii le consideră astfel), inexacte, vechi şi incomplete sau

dacă organizatorii nu pot să verifice datele de înscriere ale echipei.

- Lucrările trebuie să aparţină integral participanţilor. Aceştia sunt de acord să nu

includă în lucrări materiale care încalcă şi/sau violează drepturi de proprietate

intelectuală terţă, inclusiv drepturi de autor sau comerciale sau dreptul la viaţă

privată sau publicitate, fără a se limita însă la acestea.

- Plagiatul, de orice natură, este strict interzis, ducând la descalificarea

participanţilor. Este permisă folosirea ideilor sau fragmentelor din alte opere, cu

condiţia indicării sursei.

- Responsabilitatea conţinutului lucrării înscrise în concurs revine participanţilor.

Divulgarea unor informaţii personale în lucrări se face pe risc propriu. Organizatorii

nu îşi asumă nicio responsabilitate pentru conţinutul trimis de participanţi.



- Participanţii sunt de acord să nu trimită lucrări cu caracter defăimător, abuziv,

deranjant, insultător sau ameninţător la adresa unor persoane, intolerant, răuvoitor

sau rasist, vulgar, obscen sau explicit sexual, ilegal sau care promovează activităţile

ilegale.

- În faza de selecţie a celor mai bune proiecte la nivel european, laureaţii primelor

locuri vor fi recompensaţi fără a se ţine seama de cetăţenia sau rezidenţa

participanţilor la concursul Odysseus. Acordarea diplomelor şi premiilor, precum şi

afişarea numelor laureaţilor pe portalul Odysseus nu sunt constrânse de

cetăţenie/rezidenţă.

- Responsabilitatea siguranţei contului echipei şi a activităţilor derulate prin

intermediul contului revine participanţilor. Coordonatorii echipelor vor anunţa imediat

organizatorii în cazul în care contul echipei lor a fost utilizat neautorizat sau în cazul

în care securitatea contului a fost compromisă.

- Lucrările participante nu trebuie să fi fost publicate înainte de concurs şi nici nu

trebuie să fi fost declarate câştigătoare sau finaliste ale altor concursuri şcolare.

- Sunt eligibile pentru participare echipele ale căror membri sunt rezidenţi ai

statelor membre ale Uniunii Europene şi ai ţărilor candidate la integrare: Austria,

Belgia, Bulgaria, Croaţia, Cipru, Cehia, Danemarca, Estonia, Finlanda, Franţa,

Germania, Grecia, Ungaria, Irlanda, Italia, Letonia, Lituania, Luxemburg, Malta,

Olanda, Polonia, Portugalia, România, Slovacia, Slovenia, Spania, Suedia şi Regatul

Unit.

- Numărul participanţilor la excursiile oferite drept premiu celor mai bune proiecte

din cadrul fiecărei categorii de concurs este de un cadru didactic şi maxim cinci elevi.

Aceştia vor vizita centrul expoziţional Space Expo din Olanda şi vor participa la

ceremonia de premiere, care va fi organizată acolo în luna aprilie 2013.

- Înscrierile în concursul Odysseus se fac doar prin intermediul site-ului omonim.

- Lucrările participante la concurs pot fi redactate în oricare dintre cele 23 de limbi

oficiale ale Uniunii Europene. În cazul celor care ajung în runda finală a competiţiei,

echipa de proiect trebuie să pună la dispoziţia juriului un rezumat sau traducerea

integrală a lucrării în limba engleză.

- Toate echipele participante la concursul Odysseus, ale căror proiecte au

respectat regulamentul de participare, cerinţele concursului şi termenele-limită de

trimitere a lucrărilor, vor primi diplome de participare. Echipele care termină pe

primele locuri la nivel naţional şi intră în runda finală vor primi diplome de merit.

- Lucrările înscrise cu întârziere, după ora 24.00 CET a zilei de 15 ianuarie 2013, şi

cele care nu respectă regulamentul, menţiunile legale şi instrucţiunile disponibile pe

site-ul concursului vor fi descalificate de organizatori, fără explicaţii suplimentare.



- Deciziile juriilor de evaluare sunt finale, nefiind admise contestaţii. Materialele

înscrise în concurs nu vor fi returnate, ele devenind proprietatea proiectului

„Odysseus”. În această calitate, acestea pot fi folosite în scopuri publicitare şi/sau de

promovare. Elevii nu vor primi răspunsuri la solicitări. Cererile de evaluare ulterioare

nu vor fi onorate.

- După terminarea perioadei de trimitere a lucrărilor, acestea vor fi accesibile

publicului pe portalul Odysseus.

- Echipele înscrise în concurs îşi dau acordul ca numele, vârsta şi naţionalitatea

membrilor echipei câştigătoare să fie publicate pe site-ul Odysseus. De asemenea, le

dau dreptul organizatorilor să publice sau să folosească lucrarea în cadrul unei

expoziţii publice.

- Premiile nu fac obiectul niciunei negocieri sau al vreunui transfer. Organizatorii

îşi rezervă dreptul de a modifica sau de a amenda, în orice moment, premiile,

regulamentul, clauzele şi condiţiile concursului.

- Organizatorii îşi rezervă dreptul de a solicita returnarea unui premiu dacă se

descoperă ulterior că un participant a încălcat condiţiile de participare.

Organizatorii concursului pot solicita echipelor să trimită obiectele asociate cu

lucrarea înscrisă în concurs în Olanda, pentru a expuse în cadrul unei expoziţii.

Costul expedierii obiectelor va fi suportat de organizatori.

Procesul de evaluare Lucrările trebuie trimise între 1 iulie 2012 şi 15 ianuarie 2013. Procesul de evaluare

comportă două etape: semifinala naţională şi finala europeană. În continuare, vă

prezentăm modul de desfăşurare al celor două etape. În prima rundă, cea a

semifinalei naţionale, un juriu format din evaluatori naţionali va evalua lucrările din

fiecare ţară. Cele mai bune trei lucrări din fiecare ţară, câte una la fiecare categorie,

vor accede în runda a doua. Toate echipele vor primi din partea membrilor juriului

feedback scris vizavi de proiectul înscris în concurs şi rezumatul acestuia. În urma

evaluării iniţiale, va rezulta un număr de 28 de proiecte per categorie sau 84 de

proiecte în total.

În runda finală, europeană, cele 28 de proiecte per categorie vor fi evaluate

comparativ de comitetul ştiinţific internaţional al concursului, care va selecta cel mai

bun proiect din fiecare categorie. Va fi declarată câştigătoare echipa care

acumulează cele mai multe puncte în timpul jurizării.

În paralel, echipele participante vor vota, pe site-ul Odysseus, echipa care va primi

premiul publicului. Echipa/proiectul selectată în urma votului va fi declarată cea de-a



patra câştigătoare a concursului, alături de cele trei echipe selectat de comitetul

ştiinţific internaţional. *De reţinut că toate proiectele vor fi accesibile publicului pe

site-ul Odysseus după încheierea perioadei de trimitere a lucrărilor.

Criterii de evaluare

Proiectele vor fi evaluate în funcţie de trei criterii: i) valoare ştiinţifică, ii)

implementare practică şi iii) creativitate şi originalitate. Vă prezentăm în continuare

cele trei direcţii de evaluare şi cele nouă criterii individuale, care vor fi folosite la

notarea tuturor lucrărilor participante la concursul Odysseus. Fiecare criteriu este

caracterizat de o anumită pondere care reflectă importanţa pe care o are în

economia fiecărei sfere de evaluare. În prima rundă, fiecare lucrare va fi evaluată

de doi evaluatori. Punctajul final şi ierarhia lucrărilor va fi determinată de punctajul

mediu acordat fiecărui proiect de către cei doi evaluatori din juriul naţional. Punctajul

final şi ierarhia lucrărilor din runda finală vor avea la bază aceleaşi criterii şi vor fi

stabilite pe bază de consens de către comitetul ştiinţific internaţional.

1. Valoare ştiinţifică (50%)

Relevanţa subiectului în raport cu categoria tematică – pondere 3/25 (6%)

Acurateţe ştiinţifică – pondere 10/25 (20%)

Capacitatea de a folosi date şi teoria – pondere 5/25 (10%)

Dificultatea şi complexitatea proiectului – pondere 7/25 (14%)

2. Implementare practică (20%)

Claritatea şi structurarea prezentării – pondere 3/10 (6%)

Calitatea ilustraţiilor şi a aşezării în pagină – pondere 2/10 (4%)

Structura proiectului (metodologia de lucru şi documentarea subiectului ales) –

pondere 5/10 (10%)

3. Creativitate şi originalitate (30%)

Creativitate – pondere 10/15 (20%)

Pentru informaţii suplimentare şi înscrieri, consultaţi site-ul concursului Odysseus,

http://www.odysseus-contest.eu/, sau trimiteţi un e-mail pe adresa info@odysseus-

contest.eu.

http://www.odysseus-contest.eu/

mailto:[email protected]




Introducere

Concursul Odysseus oferă cadrelor didactice ocazia unică de a-şi ajuta elevii să

descopere explorarea spaţiului, să experimenteze şi să observe obiecte şi fenomene

interesante, să abordeze idei teoretice semnificative şi să-şi lărgească orizontul

ştiinţific. Iniţiativele precum concursul Odysseus au darul de a stimula interesul

elevilor faţă de ştiinţă, de a le îmbogăţi bagajul de cunoştinţe despre concepte,

procedee, unelte şi competenţe care pot contribui la o înţelegere mai bună a

chestiunilor ştiinţifice. Elevii vor lua parte la activităţi educative în timpul cărora vor

învăţa să colaboreze cu colegii, să interacţioneze cu materiale sau cu surse de

informaţii, să observe şi să înţeleagă lumea.

În calitate de coordonatori, cadrele didactice au un rol cheie în desfăşurarea

proiectului: ghidând eforturile de cercetare ale elevilor, îi vor ajuta să înţeleagă mai

bine fenomenele ştiinţifice întâlnite, le vor consolida competenţele de căutare şi

gândire, pe scurt, îi vor ajuta să-şi dezvolte competenţele de soluţionare a

problemelor. Profesorul-coordonator are rolul de a orchestra eforturile echipei în

direcţia implementării proiectului. Pentru a fi pregătit pe măsură pentru acest rol,

profesorul-coordonator trebuie să redacteze un plan de lecţie care să-i permite să

schiţeze etapele proiectului. În acest fel, va fi pregătit în orice moment să le ghideze

paşii elevilor în direcţia optimă, să le propună surse de informare şi instrumente de

lucru importante şi să-i ajute să evite capcanele sau demersurile exploratorii prea

complicate. Pentru a-i ajuta pe profesorii-coordonatori să faciliteze eforturile de

învăţare ale elevilor, vom prezenta în continuare metodele de predare „Educaţia în

domeniul ştiinţelor bazată pe cercetare” şi „Învăţarea bazată pe resurse” şi modul

cum pot fi folosite în contextul concursului.

Educaţia în domeniul ştiinţelor bazată pe cercetare

De-a lungul anilor, învăţarea bazată pe cercetare a fost caracterizată într-o varietate

de moduri (Collins, 1986, De Boer, 1991, Rakow, 1986), fiind promovată dintr-o

multitudine de perspective. Unii au subliniat natura activă a implicării elevilor, care

asociază cercetarea cu învăţarea practică şi cu cea bazată pe activităţi. Alţii au

asociat cercetarea cu metoda bazată pe descoperire sau cu formarea de competenţe

asociate „metodei ştiinţifice”. Deşi aceste concepte sunt interconectate, învăţarea

bazată pe cercetare nu este sinonimă cu niciunul dintre ele.

În multe ţări, învăţarea bazată de cercetare este promovată în mod oficial drept

strategie didactică de îmbunătăţire a educaţiei în domeniul ştiinţelor (Hounsell &

McCune, 2002, NRC, 2000, Rocard et al., 2007). Cercetarea poate fi definită drept

„demersul deliberat de a diagnostica problemele, de a evalua critic experimentele, de



a distinge alternativele, de a planifica analizele, de a cerceta ipotezele, de a căuta

informaţii, de a construi modele, de a dezbate cu colegii şi de a forma argumente

coerente" (Linn, Davis, & Bell, 2004). Este promovată în mod frecvent ca modalitate

de implementare a metodei ştiinţifice în şcoli: „Diferenţa esenţială dintre formulările

actuale ale cercetării şi „metoda ştiinţifică” tradiţională constă în recunoaşterea

explicită a naturii ciclice şi neliniare a cercetării." (Sandoval & Bell, 2004).

Figura 1. Ciclul cercetării

Metodologia de predare bazată pe cercetare urmăreşte să abordeze probleme

educaţionale concrete, precum predarea teoretică şi abstractă, folosită pe larg în

orele de curs de astăzi, şi predarea bazată în mare parte pe instrucţiunile din

manuale, demers care nu reuşeşte să ia în colimator concepţiile greşite ale elevilor.

Obiectivul educaţional al acestei strategii este de a permite elevilor să înţeleagă

anumite concepte şi analogiile dintre acestea. Elevii îşi formează competenţe de

descoperire autonomă a procedeelor de cercetare şi competenţe de cercetare cu

ajutorul tehnologiei şi matematicii, într-un context didactic organizat. Ei învaţă să

conceapă şi să desfăşoare activităţi de cercetare ştiinţifică, să formuleze şi să

revizuiască explicaţii şi modele ştiinţifice , cu ajutorul logicii şi probelor, precum şi să

recunoască şi să analizeze explicaţii şi modele alternative. Această metodă îi ajută pe

elevi să aprecieze chestiunile ştiinţifice de bază, prin intermediul contactului cu

subiecte similare, şi să înveţe să comunice şi să-şi susţină ideile cu argumente

ştiinţifice.

Noi însă folosim învăţarea bazată pe cercetare cu o semnificaţie mai concretă,

referitoare la un model de predare aparte, caracterizat de procesul iterativ de:

1. activităţi care dau naştere la întrebări;

2. cercetare activă;

3. creaţie;

4. discuţie;

5. reflecţie.



La rândul său, procesul de reflecţie duce la naşterea unor întrebări noi, mai precise,

(1) şi ciclul se reia. Cuvântul „cercetare” din descrierea modelului îi dezvăluie

obiectivul, şi anume de a-i ajuta pe elevi să descopere singuri tehnicile de cercetare,

iar cuvântul „ghidată” subliniază faptul că acest efort de cercetare are loc sub forma

unei descoperiri structurate, într-un context didactic organizat. Acest model de

predare cuprinde cinci etape (transformarea fenomenului într-o problemă, sugestii

de soluţionare a problemei, implementarea sugestiei, abstractizarea concluziei,

consolidare), care sunt, la rândul lor, structurate pe mai multe etape intermediare

(Schmidkunz & Lindemann, 1992). Şi totuşi, în practica şcolară, această strategie

beneficiază şi de o implementare liniară. Aceşti cinci paşi pot fi sistematizaţi în

scenariul didactic standard descris mai jos.

Tabelul 1. Model standard – strategia IBSE

Implementarea strategiei IBSE

Activităţi care dau naştere la întrebări

Manifestarea curiozităţii Profesorul încearcă să atragă atenţia elevilor prezentându-le/arătându-le materialele adecvate. Definirea întrebărilor pe baza cunoştinţelor actuale Profesorul propune întrebări cu specific ştiinţific, care îi angrenează pe elevi.

Cercetare activă

Propunerea unor explicaţii sau ipoteze preliminare Elevii propun câteva explicaţii posibile la întrebările formulare la activitatea precedentă. Profesorul identifică eventualele concepţiile greşite. Planificarea şi realizarea unei cercetări simple Elevii acordă prioritate probelor, fapt care le permite să conceapă explicaţii la întrebările cu specific ştiinţific. Profesorul coordonează activitatea.

Creaţie

Strângerea de probe pe baza observaţiilor Grupul de elevi formulează şi evaluează explicaţiile pe baza probelor, pentru a răspunde la întrebările cu specific ştiinţific.

Discuţie

Explicaţii bazate pe probe Profesorul dă explicaţia corectă a temei de cercetare respective.



Implementarea strategiei IBSE

Luarea în consideraţie a altor explicaţii Fiecare grup de elevi îşi evaluează explicaţiile din perspectiva altor variante de explicaţii, cu precădere a celor care reflectă înţelegere ştiinţifică.

Reflecţie

Prezentarea explicaţiilor Fiecare grup de elevi redactează un raport cu propriile concluzii, îşi prezintă şi justifică explicaţiile propuse în faţa celorlalte grupuri şi a profesorului.

Metodologia „Învăţare bazată pe resurse”

În ultimii ani, definiţia, rolul şi utilizările resurselor au suferit o metamorfoză. Aceste

schimbări au transformat modul în care ne raportăm la resurse, la producţia

deconcentrată şi accesul la resurse digitale şi la modul, momentul şi scopul în care

creăm şi folosim resurse. Metamorfoza a fost propulsată de creşterea exponenţială a

sistemelor informaţionale precum Internetul şi reţeaua web şi de prezenţa ubicuă a

tehnologiilor generice în sălile de clasă, în biblioteci, muzee, case şi comunităţi. Deşi

creşterea numărului de resurse şi a accesului la acestea este încurajatoare,

conştientizarea potenţialului educaţional al acestor progrese pare a fi un demers

copleşitor. Această stare de fapt este cu atât mai adevărată în mediile care

promovează învăţarea formală (şcoli şi universităţi), în care practicile curente nu pun

accent pe optimizarea resurselor existente sau pe pregătirea persoanelor pentru a

învăţa în medii bogate în resurse. Predarea se axează pe obiective curriculare,

secvenţe, resurse şi activităţi consacrate.

O temă precum explorarea spaţiului ne oferă ocazia de a exploata alternativele

aferente „Învăţării bazate pe resurse (RBL)”, lărgind astfel orizontul materialelor şi

metodelor folosite în predare-învăţare.

Învăţarea bazată pe resurse „…implică reutilizarea mijloacelor existente în slujba

unor nevoi de învăţare variate”. (Beswick 1990). Viabilitatea RBL se datorează mai

multor factori: 1) accesul ridicat la resurse (tipărite, electronice, umane) într-o

varietate de contexte neexistente anterior; 2) manipularea şi utilizarea resurselor

este extrem de flexibilă şi 3) realităţile economice fac ca resursele să fie accesate,

manipulate şi distribuite mult mai uşor, în contexte şi cu scopuri diversificate.



Componentele învăţării bazate pe resurse

RBL cuprinde patru componente de bază: contexte facilitatoare, resurse, instrumente

şi eşafodaje. Împreună, aceste componente permit cadrelor didactice să creeze şi să

implementeze medii de învăţare extrem de diverse şi flexibile. Caracteristicile cheie

ale acestor componente sunt prezentate în tabelul 2 de mai jos.

Tabelul 2. Componentele şi caracteristicile învăţării bazate pe resurse

Componente RBL

Caracteristici cheie Tangenţă cu Odysseus

Contexte facilitatoare

Impuse: obiectivul este fixat de profesor sau de o autoritate externă.

Induse: obiectivul este fixat de elev sau de către elev şi profesor.

Subiectul proiectului este ales de întreaga echipă, alături de coordonator.

Resurse Persoane, lucruri sau idei care facilitează procesul de învăţare.

Elevilor şi profesorilor-coordonatori li se pune la dispoziţie un volum considerabil de resurse digitale, care au rolul de a facilita implementarea proiectelor. În plus, forumul concursului permite schimbul de idei între elevi.

Instrumente

Obiecte care contribuie la facilitarea procesului de învăţare. Variază de la instrumente de procesare la cele de organizare şi comunicare.

Echipelor li se pune la dispoziţie o suită de laboratoare virtuale şi la distanţă, simulări şi aplicaţii aferente, care să le ajute la implementarea proiectelor. Pentru a facilita desfăşurarea proiectului, se propun şi instrumente de organizare.

Eşafodaje Eşafodaje conceptuale, metacognitive, procedurale şi strategice

„Fişa de proiect” oferă asistenţă echipelor şi facilitează procesul de învăţare la capitolele procesare şi organizare, dat fiind că asigură un eşafodaj strategic foarte clar în care să se desfăşoare echipele, unul care respectă regulile cercetării ştiinţifice.



Contextele facilitatoare

Contextele facilitatoare oferă situaţia sau problema care orientează elevii către o

nevoie sau o problemă, cum ar fi recunoaşterea sau generarea de probleme şi

structurarea nevoilor de învăţare. Crearea şi activarea contextelor permite

concretizarea unei învăţări semnificative, cu ajutorul resurselor puse la dispoziţie sau

obţinute. Contextele facilitatoare pot fi impuse, induse sau generate. Contextele

impuse clarifică aşteptările în mod explicit şi ghidează strategiile elevilor şi ale

cadrelor didactice în mod implicit. Cadrele didactice pot folosi obiective prestabilite

(de ex., curriculumul naţional, curriculumul universitar). Contextele induse introduc

un domeniu general, în care se situează problemele sau chestiunile, şi nu probleme

concrete, ce se cer. Un scenariu obişnuit facilitează generarea sau studierea mai

multe probleme sau chestiuni, pe baza unor ipoteze diferite, a relevanţei subiectelor

şi a contextului utilizării. În cazul contextelor generate, nu se dau contextele

concrete ale problemei. Elevul este cel care stabileşte un context de interpretare, pe

baza nevoilor şi circumstanţelor proprii.

Raportat la sfera concursului, se recomandă folosirea unui context indus: profesorul

poate prezenta o serie de idei iniţiale de proiect, legate de curriculumul şcolar, însă

este de dorit ca obiectivele finale ale proiectului să fie alese cu precădere de elevi.

Resursele

Resursele reprezintă „materialele brute” care facilitează învăţarea: baze de date

electronice, manuale, clipuri video, imagini, documente originale şi persoane.

Resursele pot fi puse la dispoziţie de către o persoană mai bine informată (de ex.,

profesorul), cu scopul de a lărgi sau aprofunda cunoştinţele sau percepţia altora. De

asemenea, resursele pot fi adunate şi de către elev, pe măsură ce apar întrebările

şi/sau nevoile. Dată fiind varietatea contextelor de utilizare, utilitatea unei resurse se

modifică radical de la o situaţia la alta. Reţeaua WWW, de exemplu, permite accesul

la milioane de documente resursă, însă integritatea şi utilitatea acestora este

validată de utilizator, în conformitatea cu contextul de utilizare. Pe măsură ce

resursele devine tot mai relevante pentru necesităţile elevilor, precum şi accesibile,

ele dobândesc o utilitate mai mare. Elevii trebuie încurajaţi să folosească o gamă cât

mai variată de resurse pe parcursul documentării. De asemenea, trebuie îndrumaţi

să verifice şi să compare informaţiile pe acelaşi subiect, provenind din surse diferite,

şi nu să se bazeze pe o singură sursă. În cadrul eforturilor de strângere de informaţii

şi de îmbogăţire a anumitor părţi ale proiectului, de o mare utilitate se dovedesc

resurse precum site-urile, documentele originale şi discuţiile cu experţii din domeniu.

Acest gen de resurse îşi dovedeşte cu prisosinţă utilitatea cu precădere în etapa în

care elevii trebuie să caute informaţii teoretice de bază, dar şi date despre ultimele

realizări din domeniul studiat. Graţie acestui proces de căutare activă a informaţiilor

relevante, elevii învaţă cum să adune informaţii, cum să verifice sursele şi cum să



evalueze calitatea informaţiilor adunate, contribuind astfel la consolidarea

competenţelor de soluţionare a problemelor şi de gândire critică.

În ceea ce priveşte proiectul, este esenţial ca elevii să menţioneze referinţele

bibliografice. Un alt gen de resurse valoroase sunt şi clipurile video şi imaginile, dacă

ţinem cont că acestea contribuie de multe ori la înţelegerea unor date şi fenomene şi

îmbogăţesc proiectul.

Instrumentele

Prin intermediul instrumentelor, elevii reuşesc să abordeze şi să manipuleze atât

resursele, cât şi ideile. Utilizarea instrumentelor variază în funcţie de contextele

facilitatoare şi intenţiile utilizatorilor: acelaşi instrument poate fi folosit în activităţi şi

cu funcţii diferite. Învăţarea bazată pe resurse foloseşte opt tipuri de instrumente:

de procesare, de căutare, de colectare date, de organizare, de integrare, de

generare, de manipulare şi de comunicare.

Instrumentele de procesare îi ajută pe elevi să facă faţă solicitărilor cognitive

asociate cu învăţarea bazată pe resurse. Instrumente precum sistemele de învăţare

auto-direcţionată, de exemplu, permit elevilor să lucreze cu idei, consolidându-le

abilităţile cognitive şi reducând nevoia de „a memora” sau de a se angaja în

demersuri intelectuale inutile [vezi Jonassen şi Reeves, 1996 pentru o discuţie

despre instrumentele cognitive].

Instrumentele de căutare (de ex., căutări după cuvinte cheie, indexuri de

subiecte, motoare de căutare) contribuie la localizarea şi accesare resurselor.

Instrumentele de căutare pot fi adaptate şi unui context concret. De exemplu,

„Sustainable Table” pune la dispoziţie un portal educaţional care oferă acces la

numeroase resurse, activităţi şi jocuri şi care promovează tranziţia către agricultura

durabilă, locală, pe scară mică. „Sustainable Table” a fost conceput în scopul de a

oferi consumatorilor o educaţie pe teme de alimentaţie şi de a contribui la

consolidarea comunităţilor cu ajutorul alimentelor.

(http://www.sustainabletable.org/intro/)

Instrumentele de colectare date variază de la fişele de lucru clasice la PDA-urile

de ultimă generaţie şi servesc la acumularea de resurse şi date de studiu. Elevii pot

folosit instrumente de culegere date în timp ce explorează un spaţiu de învăţare sau

după ce au efectuat un tur de familiarizare. Spre exemplu, site-ul MEATRIX,

(http://www.themeatrix.com/interactive/), cuprinde macheta animată şi interactivă a

unei ferme industriale de vaci, oferind elevilor o modalitate atractivă de a înţelege

problematică asociată cu fermele industriale.

http://www.sustainabletable.org/intro/

http://www.themeatrix.com/interactive/



Instrumentele de organizare se folosesc la reprezentarea şi definirea relaţiilor

dintre idei, concepte sau „noduri”. Ca şi în cazul instrumentelor de colectare date,

instrumentele de organizare cuprind atât dispozitive electronice, cât şi ne-

electronice. Instrumentele de realizare a hărţilor conceptuale (de ex.,

http://www.inspiration.com/ sau https://bubbl.us/) sunt dispozitive puternice, care

permit utilizatorilor să demonstreze relaţiile şi legăturile dintre idei.

Instrumentele de integrare ajută elevii să asocieze cunoştinţele noi cu cele

existente, contribuind la organizarea şi integrarea ideilor. Instrumentele de integrare

variată de la programe de tehnoredactare la site-uri web. Profunzimea şi anvergura

a ceea ce poate fi reprezentat cu un singur instrument sau cu un set de instrumente

variază în funcţie de nevoile şi abilităţilor utilizatorului.

Instrumentele de generare variază de la cele simple, precum site-urile web, la

cele sofisticate, precum aplicaţiile de modelare (de ex., SimEarth), şi îi ajută pe elevi

să creeze „obiecte” de înţelegere.

Instrumentele de manipulare variază, de asemenea, în complexitate şi servesc la

studierea concepţiilor şi teoriilor transpuse în practică.

Instrumentele de comunicare, atât cele sincrone, cât şi cele asincrone, susţin

eforturile de a iniţia sau desfăşura schimburi între elevi, profesori şi experţi.

Elevii pot folosit diferite tipuri de instrumente, în funcţie de etapele proiectului. Instrumentele de procesare şi căutare pot fi folosite în primele etape ale proiectului, cu ocazia cercetării iniţiale şi căutării de informaţii de bază, efectuate de echipă. Instrumentele de colectare date şi de generare pot fi folosite în etapa în care se adună date şi se analizează concluziile. Celelalte tipuri de instrumente (de comunicare, de organizare etc.) pot fi folosite pe durata întregului proiect, în scopul de a facilita desfăşurarea acestuia. De exemplu, elevii pot folosi instrumentele de realizare a hărţilor conceptuale pentru a-şi organiza rolurile, iar instrumentele de comunicare precum forumurile sau chat-urile pentru a-şi putea comunica şi înregistra ideile şi comentariile, chiar şi atunci când au loc în aceleaşi loc.

Eşafodajul

Eşafodajul, definit ca sprijinul oferit elevilor şi ulterior atenuat (Vygotsky, 1980),

variază în funcţie de problemele întâmpinate şi de cerinţele contextului facilitator. În

vederea căutării unor modalităţi de a introduce învăţarea bazată pe resurse în

mediile educaţionale formale, patru tipuri de eşafodaj îşi dovedesc utilitatea:

eşafodajul conceptual, metacognitiv, procedural şi strategic.

Eşafodajele conceptuale ghidează demersurile reflexive ale elevilor, identificând

cunoştinţele legate de o problemă sau evidenţiind structura lor. În mod tradiţional,

http://www.inspiration.com/

https://bubbl.us/



fişele de lucru au fost folosite în mediile de învăţare formale, având rolul de a-i ajuta

pe elevi să descopere un concept sau un subiect nou. Eşafodajul conceptual poate fi

extins cu ajutorul instrumentelor de comunicare, luând forma unor întrebări sau

scenarii sugestive, care conturează contextul de învăţare pe un site. Învăţarea

bazată pe probleme foloseşte în foarte mare măsură eşafodajul conceptual pentru a

ghida eforturile elevilor de a descoperi noi domenii şi de a creşte gradul de

înţelegere (Knowlton şi Sharp, 2003).

Întrebările ştiinţifice adresate de profesori la început, în timp ce elevii încearcă să

definească subiectul proiectului, constituie eşafodajul conceptual al proiectului. Ele

definesc contextul iniţial la care se raportează elevii.

Eşafodajele metacognitive susţin cerinţele cognitive fundamentale ale învăţării

bazate pe resurse, ajutându-i pe elevi să iniţieze, să compare şi să-şi revizuiască

strategiile. Pentru a ghida eforturile de explorare şi de înţelegere ale elevilor, cel mai

adesea se folosesc scenariile şi cazurile. Acestea supun atenţiei elevilor atât idei, cât

şi puncte de verificare, în care elevii îşi evaluează gradul de înţelegere, într-un efort

de a elucida ceea ce ştiu şi ceea ce nu ştiu sau nu înţeleg (Kolodner, 1993).

Şi profesorul-coordonator apelează la eşafodajul metacognitiv atunci când îi ghidează

pe elevi în timp ce aceştia se documentează. În acest caz, îndrumarea nu trebuie să

se limiteze doar la instrucţiuni verbale, ci se poate concretiza şi sub forma unor

reprezentări schematice sau reprezentări care demonstrează elevilor cum pot lucra.

Eşafodajul procedural îl ajută pe elev în timp ce navighează şi atrage atenţia

asupra modului de utilizare a caracteristicilor şi funcţiilor mediului de învăţare. De

exemplu, WebQuest-urile folosesc eşafodajul procedural pe scară largă şi sunt

utilizate într-o gamă variată de contexte şi domenii de conţinut. Potrivit lui Bernie

Dodge, cel care a creat conceptul de WebQuest, „acestea au fost concepute pentru

folosi timpul elevilor într-o manieră optimă, pentru a se axa pe utilizarea informaţiilor

şi mai puţin pe căutarea acestora şi pentru a susţine gândirea elevilor la nivel

analitic, sintetic şi de evaluare”. Axându-se pe aspectele practice, eşafodajele

procedurale alocă resurse cognitive altor activităţi de învăţare importante (de ex.,

soluţionare de probleme, gândire de ordin superior).

În principiu, eşafodajul procedural schiţează paşii ce vor fi urmaţi în timpul analizei şi

evaluării datelor adunate în timpul documentării. Acesta este pus la dispoziţie de

profesorul-coordonator cu scopul de a-şi ajuta echipa să-şi organizeze şi să

efectueze analiza datelor acumulate.

Eşafodajul strategic oferă modalităţi de analiză, planificare şi răspuns, precum

identificarea şi selectarea informaţiilor, evaluarea resurselor şi integrarea



cunoştinţelor şi experienţei. Mai multe modele s-au dovedit extrem de utile în

selectarea şi evaluarea resurselor. Eşafodajul strategic al procesului I-Search (Joyce

şi Tallmann, 1997) se axează pe integrarea cunoştinţelor într-o experienţă. I-Search

permite elevilor să aleagă un subiect de interes personal, apoi le ghidează eforturile

de căutare şi utilizare a informaţiilor şi de concepere a unui produs final.

„Fişa de proiect”, propusă a fi rezultatul principal al proiectelor, reprezintă eşafodajul

strategic. Aceasta se concretizează printr-un plan clar de redactare a proiectului,

urmat de instrucţiuni şi recomandări pentru căutarea şi utilizarea eficientă a

informaţiilor. Fişa are rolul de a facilita eforturile echipelor de a realiza un proiect cu

o structură bine organizată, ale cărui segmente să fie prezentate într-o manieră bine

structurată şi coerentă. Obiectivul său principal este de a-i familiariza pe elevi cu

metodologia specifică cercetării ştiinţifice, de a-i ajuta să-şi structureze gândurile şi

acţiunile în timp ce lucrează la proiect şi să înveţe cum să transmită rezultatele şi

concluziile într-o manieră eficientă, cu ajutorul unor argumente ştiinţifice solide.

Cum să vă pregătiţi pentru a vă susţine echipa eficient

Deşi elevii realizează toate etapele proiectului prin efort propriu, îndrumarea

profesorului-coordonator este esenţială la fiecare etapă. În contextul concursului,

şablonul IBSE poate fi folosit pentru a-i ajuta pe profesori să se pregătească pentru

rolul de coordonatori, responsabili cu implementarea proiectului echipei lor.

Profesorul poate crea un plan de lecţie care va servi drept principal instrument

îndrumător pe parcursul proiectului.

Conceperea unui plan de lecţie le va permite profesorilor-coordonatori să realizeze o

documentare preliminară asupra subiectului în cauză, pentru a fi astfel capabili să-şi

ghideze elevii şi să-i îndrume în direcţia bună. Graţie acestui plan, profesorul îşi va

face o idee asupra gradului de complexitate al proiectului, va depista în avans

segmentele sale dificile, va identifica dificultăţile cu care se pot confrunta elevii şi

modalităţile de surmontare ale acestora şi, nu în ultimul rând, dacă întregul demers

este fezabil sau dacă vor putea apărea unele aspecte cărora elevii nu le vor putea

face faţă. În timp ce redactează planul de lecţie, profesorul-coordonator are ocazia

de a aduna resurse şi instrumente, facilitând astfel eforturile echipei de accesare a

informaţiilor.

Planul de lecţie al profesorilor-coordonatori se poate baza pe şablonul IBSE, care

încorporează toate caracteristicile RBL. Tabelul 3 prezintă şablonul IBSE, adaptat la

nevoile profesorilor participanţi la concursul Odysseus, şi cuprinde caracteristicile

RBL.



Tabelul 3. Şablonul IBSE-RBL Odysseus

Faza 1: activităţi care dau naştere la întrebări

Manifestarea curiozităţii

Începeţi prin a căuta subiecte care ar putea interesa echipa. Încercaţi să găsiţi

subiecte legate de programa şcolară. Astfel, proiectul va facilita activitatea

didactică formală şi le va permite elevilor să realizeze corespondenţe între

ceea ce învaţă la şcoală, chestiuni ştiinţifice autentice şi viaţa cotidiană.

Prezentaţi pe scurt fiecare subiect pentru a afla care îi entuziasmează cel mai

mult pe elevi.

Definirea întrebărilor pe baza cunoştinţelor actuale

Introduceţi întrebări care vă vor permite să estimaţi cunoştinţele teoretice ale

elevilor despre subiectul ales. Asiguraţi-vă că volumul de cunoştinţe pentru

proiect nu le depăşeşte posibilităţile. În funcţie de subiectul ales de elevi,

propuneţi o serie de întrebări iniţiale, cu care să-şi înceapă activitatea de

documentare. Aceste întrebări ştiinţifice le vor îndrepta cercetările preliminare

în direcţia optimă. Pe baza cercetării preliminare, ajutaţi-i pe elevi să-şi

definească propriile întrebări, pe care, mai apoi, să le cerceteze. Întrebările lor

de cercetare trebuie să fie clare şi precise.

E posibil să fiţi nevoiţi să prezentaţi teoria aferentă subiectului. Verificaţi

noţiunile teoretice expuse în manual şi recomandaţi-le surse suplimentare de

informare. Discutaţi cu echipa noţiunile teoretice aferente subiectului şi

prezentaţi-le elevilor conceptul de referinţe şi importanţa acestora. Explicaţi-le

cum să ţină evidenţa acestora şi cum să le integreze în proiect.

La finalul acestei etape, elevii vor fi stabilit cu precizie subiectul şi obiectivele

concrete (întrebările de cercetare) ale proiectului.

Componente RBL

Context

Indus: Echipa alege subiectul şi întrebările de cercetare

pe baza preferinţelor membrilor. Profesorul-coordonator

facilitează acest proces propunând câteva subiecte

iniţiale, circumscrise programei şcolare, apoi îi ajută pe

elevi să aleagă un subiect accesibil.



Resurse

Site-uri cu ştiri, clipuri video, articole etc. despre

realizările actuale din domeniul explorării spaţiului şi cel al

spaţului, în general.

Arhive de resurse educaţionale gratuite şi biblioteci

digitale. Există arhive şi biblioteci digitale care dispun de

numeroase planuri de lecţie ce s-ar putea dovedi

relevante pentru subiectul ales de către echipă. Aceste

planuri de lecţie se pot dovedi o sursă utilă de informare:

prin intermediul lor puteţi afla ce au făcut alte cadre

didactice în cadrul unor demersuri educaţionale similare şi

pe ce întrebări ştiinţifice s-au axat.

Instrumente

Instrumente de căutare: motoare de căutare, indexuri

de subiecte, site-ul Odysseus, portaluri educaţionale

Instrumente de integrare: prezentarea variantelor de

subiecte şi a întrebărilor de cercetare cu ajutorul

prezentărilor PowerPoint, a clipurilor video sau a site-

urilor

Eşafodaj

Eşafodaj conceptual: Fiecare subiect prezentat va fi

urmat de o scurtă descriere a ideii de bază şi a

obiectivului principal, astfel încât elevii să înţeleagă clar

care este specificul fiecărui subiect. În prezentarea

fiecărui subiect, integraţi câteva întrebări de cercetare, ce

ar putea servi drept puncte de plecare ale proiectului.

Aceste întrebări vă vor permite să aflaţi ce ştiu deja elevii

despre subiect şi vor constitui fundamentul proiectului.

Încercaţi să formulaţi întrebări de cercetare simple şi

legate de programa şcolară. Încurajaţi elevii să adapteze

întrebările şi să le personalizeze conform preferinţelor lor

sau să formuleze întrebări proprii. Ajutaţi-i să înţeleagă

importanţa întrebărilor de cercetare şi faptul că vor

concepe proiectul în jurul acestora.

Faza 2: cercetarea activă

Propunerea unor explicaţii sau ipoteze preliminare



Îndrumaţi echipa astfel încât, prin intermediul discuţiilor şi întrebărilor

aferente, elevii să poată face unele predicţii preliminare şi să poată propune

unele explicaţii posibile pentru subiectul în cauză. Îndrumaţi elevii să fie

precişi şi să consemneze toate ideile. Identificaţi concepţiile greşite care apar

şi clarificaţi-le.

Planificarea şi realizarea unei cercetări simple

Ajutaţi echipa să conceapă un plan de analiză, care să le permită să ofere

explicaţii la întrebările cu conţinut ştiinţific vizând problema studiată. Se

recomandă ca echipa să noteze toate aspectele ce ţin de analiza lor, precum

şi membrii care se vor ocupa de fiecare sarcină. De asemenea, este esenţial

să se stabilească un calendar, astfel încât proiectul să poată fi predat la timp.

Nu uitaţi să alocaţi puţin timp pentru corectura şi reglajul fin al proiectului.

În perioada în care echipa îşi planifică cercetarea, îi puteţi ajuta pe elevi cu

propuneri de instrumente, aplicaţii sau proceduri experimentale interesante,

care să contribuie la realizarea cercetării.

La finalul acestei etape, echipele vor fi făcut predicţii clare despre subiectul în

cauză şi vor avea un plan foarte clar de desfăşurare a analizei sau a

experimentului.

Componente RBL

Context

Indus: elevii propun explicaţii preliminare şi întocmesc

planul investigaţiei. Profesorul-coordonator facilitează

desfăşurarea activităţii, ghidându-le eforturile elevilor de

pregătire a experimentului, şi îi ajută să ia în consideraţie

toate aspectele problemei.

Resurse

Site-uri cu ştiri, clipuri video, articole, experimente

practice, manuale sau cărţi cu experimente despre

subiectul abordat. În funcţie de ţară, elevii pot veni cu

idei şi informaţii în urma unei vizite într-un muzeu de

ştiinţe sau într-un centru ştiinţific.

Instrumente Instrumente de căutare: motoare de căutare, indexuri

de subiecte, site-ul Odysseus, arhive



Instrumente de organizare: încurajaţi-vă elevii să

folosească un instrument de realizare a hărţilor

conceptuale, cu ajutorul căruia să-şi organizeze

cercetarea sau experimentul într-un mod eficient şi să-şi

facă o idee de ansamblu asupra rolului fiecărui membru şi

asupra ordinii în care trebuie efectuat fiecare pas.

Instrumente de integrare: îndrumaţi-vă elevii să pună

la punct modalităţi de înregistrare şi descriere a

activităţilor.

Instrumente de comunicare: de îndată ce încep să

lucreze pe un anumit subiect, elevii trebuie să găsească

instrumentele de comunicare cele mai convenabile.

Printre instrumentele de comunicare se pot număra e-

mail-urile trimise pe adresa unei liste de corespondenţă

care cuprinde toţi membrii echipei, Skype sau alte aplicaţii

de mesagerie instantanee, un forum sau un spaţiu de

lucru în care pot să-şi stocheze toate materialele.

Încurajaţi elevii să folosească o linie de comunicare care

să le permită să lucreze cu uşurinţă chiar şi atunci când

nu sunt împreună.

Eşafodaj

Eşafodaj procedural: îndrumaţi echipa să conceapă un

eşafodaj procedural, care să indice direcţia de desfăşurare

a activităţilor şi care să-i ajute să-şi planifice investigaţia.

Eşafodajul poate lua forma unei scheme de lucru sau a

unei hărţi conceptuale şi le va permite elevilor să

identifice rolurile fiecărui membru şi astfel să lucreze într-

o manieră mai organizată. O altă variantă ar fi ca

profesorii-coordonatori să aloce câte un rol fiecărui elev

pe baza competenţelor şi abilităţilor acestora.

Eşafodaj metacognitiv: Este foarte important, cu

precădere în această etapă a proiectului, ca elevii să

înţeleagă cum să-şi consemneze acţiunile şi cum să-şi

prezinte observaţiile. Eşafodajul metacognitiv îi va învăţa

să-şi consemneze acţiunile şi datele într-un mod eficient

în timp ce se derulează cercetarea sau experimentul. La

nivelul concursului, poate fi redactat un jurnal de echipă.



Se recomandă ca propunerile şi indicaţiile de pregătire a

experimentului sau cercetării să nu fie acordate într-o

formă verbală, ci una grafică, schematică. Astfel, elevii

vor putea să o consulte mult mai uşor, în orice moment.

Faza 3: creaţia

Strângerea de probe pe baza observaţiilor

În urma investigaţiei, grupul de elevi va aduna probe, pe baza cărora vor

formula şi evalua explicaţiile, cu scopul de a răspunde la întrebările cu specific

ştiinţific.

Ajutaţi echipa să consemneze şi să descrie etapele parcurse în timpul

investigaţiei. Asiguraţi-vă că sunt foarte meticuloşi în consemnarea

activităţilor. Notaţi dificultăţile întâmpinate, ideile apărute şi motivaţia fiecărei

etape a investigaţiei. Înregistraţi datele adunate într-o manieră organizată. Nu

uitaţi să inseraţi şi o scurtă descriere a instrumentelor sau aplicaţiilor folosite.

Experimentele, activităţile practice şi demonstraţiile sunt foarte utile pentru a

vă face proiectul mai atrăgător. De asemenea, puteţi concepe propriile

materiale video, ca mai apoi să le integraţi în proiect.

La finalul acestei etape, elevii trebuie să fi finalizat investigaţia sau cercetarea

şi trebuie să fi adunat şi înregistrate toate datele şi observaţiile.

Componente RBL

Context

Indus: Echipa desfăşoară întreaga investigaţie sau

experiment. Cadrele didactice oferă răspunsuri la

întrebările elevilor şi fac sugestii cu privire la sursele de

informare, facilitând astfel activitatea.

Resurse Site-uri ştiri, clipuri video, articole, baze de date (de ex.,

galerii de imagini cu spaţiul), biblioteci digitale

Instrumente


de subiecte, site-ul Odysseus

Instrumente de integrare: instrumente de

consemnare a datelor şi observaţiilor (de ex., caiet, MS

Office, spaţiul interior), instrumente de editare video,



procesor de imagini

Instrumente de colectare date: telescoape robotice,

simulări, laboratoare la distanţă, instrumente specifice

laboratorului de ştiinţe, unelte şi piese pentru construirea

de machete

Eşafodaj

Eşafodaj procedural: Cu ajutorul lui, echipa va folosi

toate resursele şi instrumentele pe care le are la

dispoziţie. Ajutaţi-i pe elevi să-şi respecte planul,

asiguraţi-vă că înţeleg procedurile pe care trebuie să le

urmeze şi că îşi înregistrează acţiunile şi observaţiile.

Faza 4: discuţie

Explicaţii bazate pe probe

Îndrumaţi echipa să realizeze o analiză a datelor culese şi să nu omită nicio

informaţie. Propuneţi metode diferite de analiză. Încurajaţi elevii să folosească

grafice, imagine şi resurse digitale diverse. Ajutaţi-i să-şi îndrepte analiza în

direcţia corectă şi să vizeze ideile/problemele iniţiale, întrebările ştiinţifice în

cauză şi ipotezele iniţiale. Explicaţiile iniţiale trebuie revizuite şi comentate pe

baza analizei şi a noilor concluzii. Încurajaţi elevii să-şi consemneze detaliat

ideile, gândurile şi explicaţiile.

Luarea în consideraţie a altor explicaţii

Încercaţi să găsiţi şi să sugeraţi explicaţii alternative pentru subiectul în cauză.

Solicitaţi-le elevilor să caute explicaţii alternative viabile (în cazul în care

echipele au realizat un experiment sau au construit o machetă, această etapă

ar putea presupune sugestii pentru decelări ulterioare) pentru subiectul în

cauză. Mai există şi alte modalităţi de abordare a subiectului? Mai sunt

aspecte pe care nu le-au luat în considerare?

La finalul acestei etape, elevii trebuie să fi terminat de analizat datele şi de

revizuit ipotezele iniţiale. De asemenea, trebuie să fi ajuns la anumite

concluzii şi să fi răspuns la întrebările de cercetare propuse.

Componente RBL

Context Indus: elevii analizează datele culese, pentru a putea



răspunde la întrebările de cercetare. Profesorul facilitează

activitatea.

Resurse

Site-uri cu ştiri, clipuri video, articole, studii ştiinţifice,

baze de date (de ex., galerii de imagini despre spaţiu),

biblioteci digitale

Instrumente



Instrumente de integrare: instrumente de

consemnare a datelor şi observaţiilor (de ex., caiet, MS

Office, spaţiul interior), instrumente de editare video şi

foto

Instrumente de organizare: încurajaţi-vă elevii să

folosească în mod constant un instrument de realizare a

hărţilor conceptuale, cu ajutorul căruia să consemneze

progresul cercetării sau experimentului şi să aibă o

imagine de ansamblu clară asupra activităţii fiecărui

membru şi asupra aspectelor restante.

Instrumente de procesare: instrumente de procesare

a imaginilor, instrumente MS Office (de ex., Excel pentru

realizarea diagramelor), instrumentele matematice (de

ex., Mathematica), simulări

Eşafodaj

Eşafodaf conceptual: ajutaţi-i pe elevi să-şi amintească

întrebările de cercetare şi ipotezele iniţiale şi să le

raporteze la cercetarea lor.

Faza 5: reflecţie

Prezentarea explicaţiilor

Ajutaţi-i pe elevi să completeze fişa de proiect şi să prezinte concluziile care

susţin explicaţiile propuse. Îndrumaţi-le eforturile, astfel încât să prezinte

explicaţii valabile. Ajutaţi-i să redacteze texte simple şi de efect şi, de

asemenea, să-şi îmbogăţească proiectul cu ajutorul fotografiilor, diagramelor



şi a altor materiale. Încurajaţi-i în mod constant să-şi folosească imaginaţia şi

inventivitatea.

Pentru ca prezentarea proiectului să fie cât mai aerisită, elevii pot alege să

redacteze anumite secţiuni ale acestuia sub forma unor fişiere separate. De

exemplu, dacă elevii au fişiere cu date sau dacă au redactat un jurnal de

activitate în PowerPoint, acestea pot fi păstrate separat. În cazul în care elevii

au conceput astfel de fişiere auxiliare, nu uitaţi să le includeţi în fişa de

proiect, sub formă de referinţe bine clasificate, astfel încât cititorul să

înţeleagă cărei părţi a proiectului aparţine respectivul fişier auxiliar.

Aceasta e ultima etapă a parcursului educaţional. Produsul final al acestei

etape este versiunea finală a proiectului, care cuprinde tot ce au făcut elevii,

precum şi materialele adunate de aceştia, prezentate într-o formă coerentă şi

organizată.

Componente RBL

Context

Indus: echipa redactează proiectul final, care cuprinde

cercetarea preliminară, ipotezele iniţiale, cercetarea sau

experimentul, analiza datelor şi observaţiilor şi concluziile.

Profesorul-coordonator facilitează procesul.

Resurse Site-uri cu ştiri, clipuri video, imagini etc.

Instrumente



Instrumente de integrare: prezentarea proiectului

folosind drept punct de referinţă „fişa de proiect”

Eşafodaj

Eşafodaj metacognitiv: sprijiniţi-vă elevii în timpul

prezentării proiectului şi asiguraţi-vă că au răspuns la

întrebările de cercetare.

Eşafodaj strategic: constă în „fişa de proiect”, propusă

a fi rezultatul principal al proiectelor. Îndrumaţi elevii să o

folosească drept reper de bază în timp ce prezintă

proiectul. Ajutaţi-i să-i dea un aspect atractiv cu ajutorul

imaginilor, fotografiilor, graficelor, capturilor de ecran şi

adreselor de site-uri folosite în proiect.



Prezentarea proiectului: fişa de proiect Toate segmentele şablonului descris mai sus corespund cu segmentele „fişei de

proiect” pe care elevii sunt rugaţi să o completeze pentru a-şi redacta proiectul

(figura 3). Astfel, fiecare parte a cursului pe care profesorul- coordonator a pregătit-

o în avans cu ajutorul şablonului IBSE-RBL Odysseus îl va ajuta să îndrume eficient

eforturile elevilor de a completa fiecare segment al fişei de lucru şi de a redacta un

proiect bine organizat.

Figura 2. Legătura dintre şablonul IBSE-RBL Odysseus şi „fişa de proiect”



„Fişa de proiect” are la bază structura studiilor ştiinţifice şi corespunde strategiei

didactice IBSE. Acest instrument îşi propune să-i ajute pe elevi să înţeleagă cum se

realizează cercetarea ştiinţifică: elevii parcurg aceeaşi paşi pe care îi parcurg oamenii

de ştiinţă implicaţi în activităţi de cercetare. În plus, fişa de lucru caută să le

faciliteze elevilor eforturile de organizare a gândurilor şi de prezentare a activităţii

într-o manieră structurată. Tabelul de mai jos prezintă „fişa de proiect”. Fiecare

segment este însoţit de instrucţiunile transmise elevilor şi de un set suplimentar de

instrucţiuni, adresate profesorului-coordonator.

Tabelul 4. „Fişa de proiect”

Rezumat

Instrucţiuni pentru elevi

Redactaţi un rezumat care să prezinte în mod concis

conţinutul proiectului vostru. Prin intermediul acestui

document, comitetul de jurizare trebuie să înţeleagă

foarte clar ideea de proiect şi informaţiile pe care le

conţine acesta. Aspectul cel mai important este

subiectul proiectului şi contribuția pe care o aduc

activităţile desfăşurate. Nu uitaţi să realizaţi şi o scurtă

descriere a concluziilor. Rezumatul trebuie să fie de

sine stătător, adică persoana care îl citeşte să poată

percepe esenţa proiectului fără a fi nevoie să lectureze

întregul formular.

Recomandare: Cel mai bine e să scrieţi rezumatul la

final, după ce aveţi o idee generală despre proiect.

(maxim 200 de cuvinte)

Instrucţiuni pentru profesorul-coordonator

Solicitaţi elevilor să completeze această parte la final.

Asiguraţi-vă că menţionează întrebările de cercetare şi

concluziile la care au ajuns. Conţinutul rezumatului vă

arată cât de clar le este şi lor proiectul.

Introducere – Descrierea problemei


Introducerea va cuprinde două secţiuni (structurate

sub formă de paragrafe, fără subdiviziuni ulterioare).

Prima parte va expune aspecte generale ale problemei

studiate, va prezenta starea ei actuală şi cunoştinţele

care există despre ea şi poate chiar referinţe din



literatura de specialitate, cu ajutorul cărora cititorul să

se familiarizeze cu subiectul. În partea a doua, se va

prezenta aspectul care face obiectul proiectului,

întrebările la care urmăreşte să răspundă sau

obiectivele pe care caută să le atingă. (maxim 200 de

cuvinte)


Încurajaţi elevii să scrie câteva rânduri despre

motivaţia alegerii subiectului respectiv (ce problemă

abordează) şi să definească întrebările de cercetare în

mod clar. Utilizarea unor date teoretice de bază

(referinţe şi definiţii) s-ar putea dovedit un demers util,

dat fiind că ar demonstra că elevii s-au documentat

suficient în prealabil.

(Legătura cu şablonul IBSE-RBL Odysseus: Activităţi

care dau naştere la întrebări – Definirea întrebărilor pe

baza cunoştinţelor actuale)

Ipoteza – Idei iniţiale


Secţiunea ipotezei şi ideilor iniţiale trebuie să prezinte

ipoteza preliminară despre subiectul proiectului,

ipoteză bazată pe cunoştinţele curente. De asemenea,

trebuie să detalieze termenii şi conceptele necesare

pentru a înţelege problema studiată şi să descrie un set

de idei sau acţiuni recomandate pentru a ajunge la o

soluţie.



Încurajaţi elevii să-şi folosească imaginaţia şi

cunoştinţele teoretice despre subiect pentru a avansa

unele ipoteze. De obicei, elevii sunt sceptici cu privire

la ideea de a face predicţii, de frică să nu greşească.

Încurajaţi-i să facă predicţii şi explicaţi-le că greşelile

fac parte din procesul în sine. Eliminaţi concepţiile

greşite pe care le identificaţi de-a lungul procesului şi

solicitaţi-le elevilor să-şi reconsidere ideile.

(Legătură cu şablonul IBSE-RBL Odysseus: Cercetare



activă – Propunerea unor explicaţii sau ipoteze

preliminare)

Metodologia de proiect


Faza pregătitoare a proiectului descrie, de obicei,

procedura urmărită în vederea atingerii obiectivelor.

Descrieţi metodele folosite pentru a cerceta ipoteza şi

ideile iniţiale descrise mai sus, cu scopul de a vă atinge

scopurile. Dacă folosiţi experimente în cadrul

proiectului, va trebui să descrieţi echipamentul şi

coordonatele experimentelor.



Rugaţi elevii să descrie procedeul pe care-l vor urma

pentru a efectua cercetarea. O idee bună ar fi să

realizeze o schemă cu acţiunile pe care vor să le

efectueze (ar fi excelent să puteţi folosi un instrument

de realizare a hărţilor conceptuale, dar e bună şi o

schemă realizată pe o coală mare de hârtie). Mai întâi,

ar putea elabora o simplă listă care să evidenţieze

direcţia de acţiune a cercetării lor, după care să

evidenţieze şi să detalieze fiecare activitate în parte şi

să împartă roluri membrilor. Schema de lucru finală ar

putea fi inclusă în această secţiune, sub forma unei

imagini.

Propuneţi-le diferite instrumente de lucru care i-ar

putea ajuta. Se recomandă menţionarea mijloacelor şi

instrumentelor folosite în derularea activităţii de

cercetare.

(Legătura cu şablonul IBSE-RBL Odysseus: Cercetare

activă – Planificarea şi realizarea unei cercetări simple)

Efectuarea cercetării

Instrucţiuni pentru elevi Această secţiune cuprinde descrierea analitică a

activităţii voastre de cercetare. Descrieţi detaliat cum

s-a desfăşurat activitatea de cercetare şi explicaţi



motivaţia fiecărei etape şi relaţia cu etapa următoare.

Menţionaţi seturile de date, informaţiile şi toate

resursele folosite şi descrieţi modul de utilizare al

fiecăreia.



Toţi membrii de echipă trebuie să-şi consemneze

acţiunile şi să descrie cum s-au achitat de sarcina

atribuită. Ajutaţi elevii să folosească instrumentele de

lucru într-un mod eficient. Atrageţi-le atenţia că nu

trebuie să piardă niciodată din vedere întrebările de

cercetare.

(Legătura cu şablonul IBSE-RBL Odysseus: Creaţie –

Strângerea de probe pe baza observaţiilor)

Analiza datelor


În această secţiune, vă puteţi prezenta datele şi

măsurătorile şi, de asemenea, puteţi procesa şi analiza

datele. Folosiţi grafice şi tabele pentru a prezenta

rezultatele şi aveţi grijă care analiza voastră să fie

prezentată clar, fără pierderi de conţinut. Asiguraţi-vă

că respectă raţionamentul descris şi corespunde cu

structura proiectului. Figurile şi tablele vor fi

numerotate (de ex., Figura 1 sau Tabelul 1).



Încurajaţi-vă elevii să-şi folosească imaginaţia şi să-şi

axeze cercetarea pe găsirea unor răspunsuri la

întrebările de cercetare. Graficele, imaginile şi alte

forme de reprezentare sunt foarte utile pentru

prezentarea rezultatelor într-o manieră elegantă, însă

elevii trebuie să fie pregătiţi să explice de ce şi cum le-

au obţinut. În cazul diagramelor, este important să se

descrie figura.

(Legătura cu şablonul IBSE-RBL Odysseus: Discuţie –



Explicaţii bazate pe probe)

Discuţii pe marginea rezultatelor


Prezentați-vă observaţiile bazate pe concluzii şi

comentaţi rezultatele obţinute. Aveţi ocazia să explicaţi

şi să evaluaţi concluziile şi să le raportaţi la ipotezele şi

ideile iniţiale. De asemenea, comparaţi concluziile

voastre cu cele din bibliografia curentă (dacă este

cazul). Structuraţi-vă discuţiile pe întrebările adresate

în introducere. Verificaţi cât de complete şi

mulţumitoare sunt răspunsurile voastre.



În această etapă, echipa trebuie să realizeze o legătură

clară între concluziile lor, ipotezele iniţiale (verificaţi

dacă ipotezele au fost corecte sau nu şi care ar fi

explicaţia) şi întrebările de cercetare. Rugaţi elevii să

verifice ce au făcut. Răspund analiza şi concluziile lor la

întrebările de cercetare? Există teorii care să le sprijine

concluziile? Este foarte important să subliniaţi că toate

concluziile lor trebuie însoţite de argumente ştiinţifice

solide.

(Legătura cu şablonul IBSE-RBL Odysseus: Discuţie –

Explicaţii bazate pe probe şi Luarea în consideraţie a

altor explicaţii)

Concluzii


Secţiunea de concluzii trebuie să rezume definirea

problemei şi conţinutul general al proiectului. Această

secţiune trebuie să fie de sine stătătoare, adică

persoana care o citeşte să poată percepe esenţa

concluziei fără a fi nevoie să lectureze întregul proiect.

De obicei, concluziile se încheie cu prezentarea unor

posibile continuări ale abordărilor curente şi chiar cu

sugestii de activităţi viitoare.





Concluzia trebuie să rezume întregul proiect. Pentru a

testa gradul de eficienţă al concluziei, o idee bună ar fi

să rugaţi o persoană din afara proiectului să o

lectureze şi să spună dacă a înţeles ideea proiectului.

(Legătura cu şablonul IBSE-RBL Odysseus: Discuţie – Explicaţii bazate pe probe şi Luarea în consideraţie a altor explicaţii)

Referinţe


La finalul proiectului trebuie menţionate toate sursele

de informare. Dacă sursa este un site web, adresa

acestuia trebuie inserată aici. În cazul în care sursa

este o carte, referinţa va conţine titlul, autorul şi

editura volumului. Referinţele vor fi structurate uniform

(numele autorului, titlu sau URL), iar autorii în ordine

alfabetică. Toate referinţele menţionate trebuie să aibă

corespondent în text, iar fiecare referinţă din text va

trebui inclusă în lista de la final.


Reamintiţi-le elevilor să ţină mereu evidenţa surselor

de informare. Fiecare elev îţi poate ţine singur

evidenţa, consemnând secţiunile în care au folosit

sursele. După finalizarea cercetării, adunaţi toate

referinţele şi structuraţi-le corespunzător.

Recomandări pentru succes

Pentru a facilita şi mai mult activitatea cadrelor didactice, am alcătuit o listă de recomandări de ordin general. De asemenea, am pregătit şi recomandări pentru elevi.

Recomandări pentru profesorul-coordonator

În calitate de coordonator, aveţi rolul de a îndruma elevii. Pentru a învăţa mai

eficient, elevii trebuie să găsească singuri răspunsurile. Puneţi accentul pe oferirea

de sfaturi şi pe sugerarea unor instrumente de lucru şi referinţe.



Elevii pot începe să lucreze fie pe „fişa de proiect”, fie cu fişiere separate, urmând ca la final să insereze toate informaţiile în fişă. Indiferent de variantă, este foarte important să folosiţi un spaţiu de lucru comun pentru implementarea proiectului, astfel încât elevii să fie la curent cu activităţile desfăşurate, iar profesorul-coordonator să poate verifica uşor evoluția proiectului. Pentru a facilita activitatea echipei, puteţi folosit instrumente de colaborare online precum http://moodle.org/, http://pbworks.com/ sau https://www.dropbox.com/home. Alegeţi instrumentul cu care vă înţelegeţi cel mai bine şi prezentaţi-l elevilor de la bun început.

Încurajaţi elevii să facă o schemă a activităţii lor, pe care să o actualizeze pe parcurs. La început, pot trece întrebările de cercetare, după care pot consemna acţiunile pe care le vor întreprinde pentru a răspunde la aceste întrebări. De asemenea, pot nota cele mai importante secvenţe ale cercetării. Schema poate lua forma unei liste cu marcatori, la care să adauge informaţii pe parcurs.

Încurajaţi-i să se fotografieze în timp ce lucrează la proiect. Fotografiile vor putea fi mai apoi folosite pentru a îmbogăţi proiectul. Un alt material auxiliar util se dovedeşte a fi jurnalul de proiect. Funcţia de jurnal o poate îndeplini şi un blog creat de elevi, în care aceştia pot să consemneze evoluţia proiectului.

Atrageţi-le atenţia că nu trebuie să ia nimic ca pe ceva de la sine înţeles. Atunci când explică demersul lor, trebuie să aibă în vedere că persoanele care le citesc proiectul nu au de unde să ştie ce tratează proiectul.

Ţineţi un mic jurnal în care consemnaţi performanţele elevilor. Veţi putea astfel să le evaluaţi cunoştinţele acumulate şi progresul realizat.

Încurajaţi-i să-şi îmbogăţească proiectul cu propriile imagini, clipuri video şi

fotografii. O variantă optimă ar fi să redacteze o parte a proiectului în fişiere

separate, care să figureze sub formă de referinţe în fişa de lucru. De exemplu, pot

ţine un mic jurnal de proiect, într-un fişier separat, pe care apoi să-l menţioneze în

secţiunea metodologică a fişei de proiect.

Ajutaţi-i pe elevi să folosească termeni ştiinţifici corecţi atât în timpul discuţiilor,

cât şi la redactarea proiectului. Corectaţi greşelile de scriere şi de exprimare.

Să nu vă fie frică să spuneţi „Nu ştiu”. Nu pierdeţi ocazia de a învăţa alături de

elevii dumneavoastră. Contactaţi cercetători sau alţi profesori care ar putea să vă

ajute.

În etapa de organizare a proiectului, stabiliţi un calendar al acţiunilor. Nu pierdeţi

din vedere factorul timp şi asiguraţi-vă că proiectul se desfăşoară în parametrii

calendarului stabilit.

Dacă aveţi nevoie de clarificări, trimiteţi întrebări organizatorilor pe adresa

[email protected].

http://moodle.org/

http://pbworks.com/

https://www.dropbox.com/home




Recomandări pentru elevi

Înţelegeţi concursul

Citiţi cu atenţie descrierea generală şi a componentelor concursului. Înţelegeţi

spiritul concursului? Înainte de a propune subiecte pentru proiect, documentaţi-vă

pe mai multe teme.

Încercaţi să găsiţi subiecte interesante, de actualitate, care se înscriu în limita

cunoştinţelor voastre.

Aveţi grijă ca subiectul propus să corespundă cu unul din cele ale concursului.

Axaţi-vă eforturile pe direcţia îndeplinirii criteriilor de evaluare

Comitetul ştiinţific este format din oameni de ştiinţă, cercetători şi cadre didactice.

Aceştia vor evalua fiecare lucrare pe baza criteriilor de evaluare ale concursului.

Factorul determinant al deciziilor lor va fi conţinutul şi exactitatea ştiinţifică a

acestuia.

Citiţi cu atenţie criteriile de evaluare. Acestea vă vor ajuta să înţelegeţi spiritul

concursului.

Încercaţi să fiţi concreţi, nu scrieţi nimic până nu i-aţi verificat exactitatea şi mai

ales nu scrieţi ceva ce nu înţelegeţi.

Folosiţi diagrame şi grafice pentru analiza datelor. Folosiţi imagini relevante în

raport.

Căutaţi site-uri utile despre spaţiu şi surse cu materiale relevante pentru proiect.

Aveţi grijă să le notaţi, ca să nu pierdeţi din vedere vreo sursă de informare.

Folosiţi cuvinte cheie pentru a căuta pe Internet informaţii relevante, însă alegeţi

surse de încredere şi care se bucură de reputaţie (de ex., site-urile ESA sau NASA şi

site-urile cu terminaţia .edu).

Proiectele concentrate au şanse mai mare de succes pentru că sunt minuţioase şi

mai explicite.

Încercaţi să concepeţi o lucrare cu un aspect atractiv. Poate fi factorul

determinant în cazul a două lucrări excelente, însă nu el numeşte câştigătorul. Nu se

câştigă din oficiu. Câştigătorii trebuie să dea dovadă de excelenţă.

Axaţi-vă pe aspectele de bază

Ghidaţi-vă după fişa de proiect pusă la dispoziţie. Cu ajutorul ei veţi descrie

proiectul şi veţi face referire la celelalte fişiere. Deşi echipa voastră nu va fi eliminată

dacă nu-l folosiţi, vă veţi limita foarte mult şansele de a câştiga. Studiaţi

instrucţiunile din fişa de proiect şi exemplele oferite ca să vă faceţi o idee asupra

modului de a concepe un proiect de succes.



De multe ori, aspectul unei lucrări este un indicator al eforturilor depuse de elevi.

O lucrare aerisită, bine redactată, cu un text lizibil, fără greşeli ortografice are şanse

de câştig mai mari. Proiectele trebuie verificate de alte persoane decât autorii lor.

Lucrările redactate pe computer trebuie verificate ortografic.

Înainte de a trimite lucrarea, revizuiţi-o şi corectaţi-o. Nu trebuie să apelaţi la un

expert pentru asta. Oricine e dispus să vă citească lucrarea va puncta greșelile

ortografice, lacunele de logică, propoziţiile confuze, informaţiile lipsă, vorbitorii

neclari etc.

Recitiţi proiectul

Rugaţi pe altcineva să verifice dacă formularul este complet şi dacă totul, inclusiv

numele vostru, este lizibil.

Planificaţi-vă activităţile

La începutul proiectului, planificaţi-vă fiecare pas şi stabiliţi termene-limită

concrete. Faceţi o schiţă a proiectului, evidenţiind principala direcţie de acţiune şi

rolurile fiecărui membru.

Planificaţi-vă activităţile astfel încât să alocaţi în programul vostru timp pentru

corectura şi revizuirea lucrării. Acest pas poate face diferenţa dintre a participa şi a fi

descalificat.

Exemple de cursuri educaţionale În secţiunea de mai jos vă prezentăm o serie de cursuri educaţionale. Aceste exemple vă vor ajuta să înţelegeţi cum poate fi iniţiat un proiect şi cum poate facilita planul de lecţie conceput de profesorul-coordonator acest proces. La fiecare categorie, veţi avea la dispoziţie planul de lecţie redactat de profesorul-coordonator.

Curs educaţional pentru categoria tematică „Sistemul solar”

Calcularea temperaturii efective a soarelui

Informaţii generale: Acest proiect oferă informaţii şi materiale despre studiul experimental al temperaturii efective a soarelui. Elevii for desfăşura o documentare organizată cu scopul de a se familiariza cu termenii esenţiali pentru înţelegerea temperaturii efective. Vor efectua o activitate experimentală pentru a adunate date necesare la calculul temperaturii efective, după care vor efectua calculele cu ajutorul MS Excel. Obiectivul principal al proiectului: calcularea temperaturii efective a soarelui pe baza experimentelor Obiective didactice: - să utilizeze şi să combine numeroase ecuaţii matematice; - să afle ce este temperatura efectivă şi cum se calculează; - să înveţe despre legea lui Wien şi legea Stefan – Boltzmann;



- să înveţe cum să folosească foile de calcul Ms Excel.



În imaginile de mai jos apare acelaşi obiect?

Ce temperatură credeţi că are obiectul din fiecare imagine?

În toate imaginile apare soarele. În funcţie de filtrul folosit în timpul observaţiei, putem vedea diferite caracteristici şi învelişuri ale acestuia. Materiale recomandate: - http://www.amnh.org/education/resources/rfl/web/sunscapes/sunscapes.xml.html - http://brierleyhillsolar.blogspot.gr/2012_01_01_archive.html


Discutaţi cu elevii despre imaginile prezentate. Arătaţi-le elevilor materiale video în care se manifestă activitatea solară şi adresaţi-le câteva întrebări preliminare:

Ce vedeţi în imagini şi în clipurile video? Soarele are mai multe învelișuri?

De unde provine lumina pe care o vedem pe Pământ? Ce înseamnă temperatură efectivă?

Rugaţi-i să efectueze o cercetare preliminară pe aceste subiecte. În timpul cercetării preliminare, elevii se familiarizează cu termeni precum „temperatură efectivă” sau „constantă solară”. Asiguraţi-vă că au înţeles termenii noi şi insistaţi să-i folosească pe viitor. O activitate plăcută ar fi să întocmească o listă cu termenii noi şi explicaţiile acestora. După finalizarea documentării iniţiale, informaţi elevii că trebuie să-şi fixeze obiective concrete (întrebări de cercetare), cărora vor trebui să le găsească răspunsuri. Puteţi introduce câteva întrebări de cercetare proprii.

Credit: SOHO

(ESA & NASA) Credit: NASA/JAXA SOHO (ESA & NASA)

http://www.amnh.org/education/resources/rfl/web/sunscapes/sunscapes.xml.html

http://brierleyhillsolar.blogspot.gr/2012_01_01_archive.html



Studiul nostru:

Care este temperatura efectivă a soarelui? O putem calcula?

Materiale recomandate:

- http://www.youtube.com/watch?v=EATDvxnLXyc&feature=related

- http://www.youtube.com/watch?v=dvxpha1_FjI&feature=related

- http://www.astronomynotes.com/starsun/s2.htm

- http://bartonpaullevenson.com/Albedos.html

- http://planetfacts.org/temperature-of-the-sun/

- http://sohowww.nascom.nasa.gov/home.html

Faza 2: cercetare activă


Rugaţi elevii să estimeze temperatura fotosferei. Pentru a putea face această estimare, sugeraţi-le să studieze următoarele aspecte:

- Ce afectează temperatura fotosferei? - Temperatura fotosferei este omogenă sau nu? - Ce simplificări trebuie luate în consideraţie pentru a putea măsura temperatura efectivă prin intermediul unui experiment simplu? - Care este relaţia dintre temperatură şi căldura primită de Pământ? - Ce este constanta solară?


http://www.youtube.com/watch?v=EATDvxnLXyc&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=dvxpha1_FjI&feature=related

http://www.astronomynotes.com/starsun/s2.htm

http://bartonpaullevenson.com/Albedos.html

http://planetfacts.org/temperature-of-the-sun/

http://sohowww.nascom.nasa.gov/home.html



- http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_constant

- http://www.ehow.com/how-does_4566644_earth-receive-heat-sun.html

- http://en.wikipedia.org/wiki/Effect_of_sun_angle_on_climate

- http://fusedweb.llnl.gov/cpep/chart_pages/5.plasmas/sunlayers.html


Rugaţi elevii să-şi întocmească planul. Vor trebui să afle mărimile şi ecuaţiile

matematice pe care le presupune temperatura efectivă a soarelui. Putem măsura

vreuna din aceste cantităţi?

Demersul lor de cercetare va trebui să cuprindă următoarele repere:

- temperatura efectivă (Teff) a soarelui este asociată cu cantitatea totală de

energie (L ) emisă de soare: 2 4

effL 4 R T

- cantitatea totală de energie emisă de soare este raportată la constanta solară

(S ): 2

LS

4 r

( r este distanţa de la suprafaţa soarelui la cea a Pământului)

- constanta solară poate fi calculată dacă se cunoaşte radiaţia primită de la soare

pe unitate de suprafaţă (Q): eff

QS

A X , unde Aeff este suprafaţa reală, iar X

este factorul de transmisie, care poate fi calculat cu ajutorul unui grafic precum

cel de mai jos:

- radiaţia primită de la soare pe unitate de suprafaţă (Q) poate fi calculată cu

ajutorul formulei căldurii specifice Q=m∙c∙ΔΤ dacă putem măsura modificarea

temperaturii unei substanţe într-un interval anume de timp.

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_constant

http://www.ehow.com/how-does_4566644_earth-receive-heat-sun.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Effect_of_sun_angle_on_climate

http://fusedweb.llnl.gov/cpep/chart_pages/5.plasmas/sunlayers.html



- Putem realiza un experiment pentru a măsura cum se modifică temperatura

unei substanţe?

Partea experimentală a proiectului presupune încălzirea unui balon cu apă şi

măsurarea schimbărilor de temperatură a apei.

- Echipa va pregăti experimentul. Elevii vor pune un balon de sticlă, cu apă la

soare, timp de 20 de minute, vor măsura temperatura apei (din minut în minut) şi

vor nota valorile acesteia, împreună cu ora, în fişa lor.

- Apoi vor folosi aceste date pentru a calcula constata solară. Ulterior, vor folosi

constanta solară pentru a calcula cantitatea totală de energie emisă de soare şi

temperatura efectivă a soarelui.

Elevii vor întocmi o schemă care evidenţiază principala direcţie de acţiune, care este complet opusă celei descrise mai sus:


- http://www.eaae-astronomy.org/WG3-SS/WorkShops/SunLuminosity.html

- http://bartonpaullevenson.com/Albedos.html

- https://www.math.duke.edu//education/prep02/teams/prep-15/index.html

- http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/spht.html

- http://www.ehow.com/info_8715383_projects-water-heating-earths-surface.html

Încălziţi un balon

cu apă şi măsuraţi

variaţia temperaturii(ΔΤ)

Măsuraţi energia necesară acestei

variaţii de temperatură (Q)

Q=m∙c∙ΔΤ

Măsuraţi constanta solară

totală (So) pe

baza energiei măsurate

eff

QS

A

Calculaţi

luminozitatea solară (Lo) cu

ajutorul constantei solare

2

LS

4 r

Folosiţi

luminozitatea solară (Lo) pentru

a calcula

temperatura efectivă (Teff) cu

ajutorul legii Stefan-Boltzman

2 4L 4 R T

http://www.eaae-astronomy.org/WG3-SS/WorkShops/SunLuminosity.html


https://www.math.duke.edu/education/prep02/teams/prep-15/index.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/spht.html

http://www.ehow.com/info_8715383_projects-water-heating-earths-surface.html



Faza 3: creaţia


Echipa realizează experimentul şi înregistrează variaţia temperaturii într-un interval

de 20 de minute. De asemenea, elevii vor măsura:

- diametrul balonului;

- volumul apei;

- diferenţa medie de temperatură;

- lungimea umbrei.

Faza 4: discuţie


Echipa adună datele şi efectuează calculele necesare cu ajutorul ecuaţiilor

matematice menţionate mai sus. Îi puteţi sfătui să creeze un fişier Excel care să

calculeze automat constanta solară pe baza ecuaţiilor matematice.

După ce elevii calculează temperatura efectivă, rugaţi-i să o compare cu ipoteza lor

iniţială şi cu valoarea teoretică adevărată. Interesant ar fi să se calculeze şi factorul

de eroare.




Încurajaţi elevii să comenteze pe marginea factorilor care ar fi putut afecta

experimentul:

- încălzirea balonului;

- efectele de reflexie;

- latitudinea.


- http://www.kidsgeo.com/geography-for-kids/0074-latitude-effects-

temperature.php

- http://www.kidsgeo.com/geography-for-kids/0067-heat-reflection.php

Faza 5: Reflecţie


Elevii adună toate materialele produse (rezultatele cercetării, imagini, grafice, fotografii, capturi de ecran, texte) şi întocmesc proiectul cu ajutorul „fişei de proiect”.

Încurajaţi echipa să propună modalităţi inovatoare şi amuzante de prezentare a proiectului.

http://www.kidsgeo.com/geography-for-kids/0074-latitude-effects-temperature.php

http://www.kidsgeo.com/geography-for-kids/0074-latitude-effects-temperature.php

http://www.kidsgeo.com/geography-for-kids/0067-heat-reflection.php



Proiectul realizat de elevi

Rezumat

Cercetarea noastră oferă informaţii şi materiale despre studiul experimental al

temperaturii efective a soarelui. Ne-am documentat pe marginea terminologiei

esenţiale, pentru a înţelege ce este temperatura efectivă, şi am realizat o

activitate experimentală pentru a culege date şi a calcula temperatura efectivă

a soarelui. Obiectivul principal al experimentului nostru a fost să măsurăm

cantitatea de energie emisă de soare şi absorbită de un balon cu apă într-un

anumit interval de timp. Am folosit datele obţinute în urma experimentului şi

am calculat temperatura efectivă a soarelui cu ajutorul teoriei radiaţiei unui

corp negru şi a legii Stefan-Boltzmann.


Temperatura efectivă1 (Teff) a unui corp

(precum o stea sau o planetă) este egală

cu temperatura unui corp negru2 care ar

emite acelaşi volum de radiaţii

electromagnetice. Temperatura efectivă

se foloseşte la estimarea temperaturii

unui corp atunci când nu se cunoaşte

curba de emisii a respectivului corp.

Aproximând soarele cu un corp negru,

atunci temperatura sa efectivă este

foarte apropiată de temperatura reală a

suprafeţei soarelui şi poate fi calculată

cu ajutorul teoriei radiaţiilor unui corp negru şi a legii Stefan-Boltzmann. Pe

baza acestei teorii, se poate afla temperatura efectivă, dacă se calculează

constanta solară mai întâi. Constanta solară este egală cu căldura primită de

la soare pe unitate de suprafaţă. Astfel, o putem calcula cu ajutorul ecuaţiei

căldurii specifice. Conform acestei ecuaţii, dacă se cunoaşte variaţia de

temperatură a unui anumit volum de apă într-un interval de timp definit, se

poate calcula volumul de căldură necesar pentru producerea acestei variaţii

de temperatură. Dacă împărţim această căldură (cu condiţia să provină doar

de la soare) la suprafaţa reală a volumului de apă, obţinem valoarea

constantei solare.

În cadrul proiectului nostru, vom folosi această metodologie pentru a calcula

Figura 2. Soarele observat cu un filtru Ha

Credit: NASA



temperatura efectivă a soarelui cu ajutorul unor mijloace simple, demonstrând

astfel că şi cele mai complicate măsurători se pot realiza cu ajutorul unor

experimente simple, artizanale.

Ipoteza – Idei iniţiale

Soarele nostru este un corp foarte fierbinte. Obiectivul nostru este să aflăm

cu aproximaţie cât de fierbinte este. În cadrul proiectului nostru, vom face

estimări pe baza căldurii primite de la soare. Soarele radiază energie în toate

direcţiile, în sistemul nostru solar, asemenea unui bec care radiază lumină

într-o cameră. O parte din această energie ajunge pe Pământ. Obiectivul

nostru este să captăm o parte din această căldură şi să o măsurăm. Dacă se

cunoaşte o parte din energia emisă, se poate calcula întreaga energie solară

emisă. Odată cunoscut volumul de energie emis, se poate calcula temperatura

efectivă a soarelui cu ajutorul teoriei radiaţiei unui corp negru.

Primul etapă a tentativei noastre este să captăm căldura soarelui. Pentru

aceasta, vom folosi un balon cu apă. Apa se va încălzi exclusiv sub acţiunea

căldurii solare. Pe parcursul acestui proces, vom măsura variaţia de

temperatură a apei, iar pe baza acestei variaţii vom calcula cantitatea de

energie captată de apă.

După ce am măsurat cantitatea de energie captată de apă, în partea a doua a

cercetării noastre, vom folosi teoria radiaţiei unui corp negru şi legea Stefan-

Boltzmann pentru a calcula temperatura efectivă.

Pentru a realiza experimentul corect, ne-am documentat pe marginea

parametrilor care ne afectează calculele. Aceştia sunt:

Unghiul zenital: Atunci când razele solare nu sunt perpendiculare pe

suprafaţa balonului cu apă, cantitatea de energie primită pe metru pătrat este

mai mică3. Pentru a măsura unghiul zenital, va trebui să măsurăm lungimea

umbrei unui băţ la momentul efectuării experimentului.

Transmisia atmosferică: În funcţie de condiţiile meteo, cantitatea de

energie absorbită de atmosferă variază. Astfel, cantitatea de energie captată

de apă la un moment dat depinde şi de transmisia atmosferică4.




Cea mai importantă parte a experimentului nostru presupune încălzirea unui balon

cu apă şi măsurarea variaţiei de temperatură a apei.

Instrumente:

balon de sticlă (de formă sferică şi cu dop de plută)

stativ

metru (2 bucăţi)

apă

termometru

cerneală neagră

material izolator (bandă adezivă şi staniol)

cronometru

Date de cules:

temperatura apei din minut în minut

diferenţa de temperatură dintre două măsurători

diferenţa de temperatură totală în cele 20 de minute

diametrul balonului de sticlă

volumul apei

lungimea umbrei

Desfăşurare:

Mai întâi, vom măsura diametrul balonului de sticlă. Apoi, practicăm un mic

orificiu în dopul de plută pentru a putea introduce şi fixa termometrul. Vom

introduce forţat termometrul prin dop, asigurându-ne că este fixat bine. Orificiul

trebuie să fie cât mai mic, altfel termometrul nu va sta fix, iar apa va ieşi din

balon.

Apoi vom umple balonul cu apă şi îi vom măsura volumul. Vom pune puţină

cerneală neagră în apă, ca să absoarbă mai bine lumina solară, apoi vom sigila

balonul cu ajutorul dopului de plută. Pentru a fi siguri că apa va fi încălzită doar

de către energia solară primită din partea superioară a balonului, vom acoperi

partea perpendiculară a balonului cu staniol.

Vom aştepta puţin, până ce termometrul va indica temperatura iniţială corectă a

apei, apoi vom expune balonul de sticlă la soare, cu dopul în jos. Trei membri ai

echipei se vor ocupa cu măsurarea temperaturii apei. Vom face măsurători din

minut în minut.

Ceilalţi doi membri vor măsura unghiul zenital. Vom folosi un metru, pe care-l



vom aşeza vertical faţă de sol, după care îi vom măsura umbra. Experimentul

trebuie realizat într-o zi însorită, fără nori, astfel încât să nu fim nevoiţi să luăm în

considerare rata de absorbţie a luminii prin nori.

Figura 3. Montajul nostru experimental


Mai întâi, am introdus termometrul în dopul de plută, după care am aşezat balonul cu dopul în jos. Pentru a fixa termometrul şi a sigila dopul, am folosit plastilină.

Figura 4. Realizarea experimentului în laboratorul de fizică

Apoi, am dus montajul afară şi am urmat procedura descrisă mai sus pentru a măsura creşterea de temperatură. De asemenea, am folosit metrul pentru a măsura unghiul zenital.



Figura 5. Măsurarea umbrei metrului în timpul experimentului nostru

Datele culese în timpul experimentului sunt prezentate mai jos, în tabelul 1:

Tabelul 1

Măsurătoare Interval

(sec) Temperatură (oC)

Diferenţă de temperatură

1 0 25 0

2 60 25,2 0,2

3 120 25,4 0,2

4 180 25,7 0,3

5 240 26 0,3

6 300 26,4 0,4

7 360 26,8 0,4

8 420 27,2 0,4

9 480 27,7 0,5

10 540 28,2 0,5

11 600 28,8 0,6

12 660 29,4 0,6

13 720 29,9 0,5

14 780 30,3 0,4

15 840 30,7 0,4

16 900 31 0,3

17 960 31,2 0,2

18 1020 31,4 0,2

19 1080 31,6 0,2

20 1140 31,9 0,3



Diametrul balonului de sticlă:

7 cm

Volumul de apă:

100 cm3

Diferenţa de temperatură:

6,9 oC

Lungimea umbrei:

10,5 cm

Analiza datelor

După ce am finalizat experimentul, am trecut la analiza datelor înregistrate, pentru

a putea calcula variaţia temperaturii apei. Vă prezentăm mai jos ecuaţiile folosite la

efectuarea analizei.

Pentru a modifica temperatura unei substanţe, trebuie consumată o anumită

cantitate de energie sub formă de căldură. Căldura necesară pentru obţinerea

diferenţei de temperatură se obţine cu formula căldurii specifice (eq. 1):

(eq. 1)

Q m c T

unde Q este cantitatea de căldură, m este masa substanţei (în cazul nostru 1 gr de

apă = 1 cm3), c este căldura specifică a substanţei, iar ΔT este variaţia de

temperatură. În cadrul experimentului nostru, pe lângă diferenţa de temperatură,

am mai măsurat şi volumul apei şi dimensiunile balonului de sticlă. Căldura

specifică a apei5 este de 4,187 J∙cm-3∙oC-1.

În timpul experimentului, soarele nu s-a aflat deasupra balonului de sticlă. Astfel,

am calculat suprafaţa reală (Aeff) a balonului cu ajutorul unghiului zenital (θ) şi a

ariei suprafeţei balonului (A) (eq. 2), (eq. 3), (eq. 4)).

Figura 6. Reprezentarea modelului folosit la măsurare umbrei

Figura 7. Diferenţa dintre suprafaţa balonului şi suprafaţa reală



(eq. 2) S

tanL

(eq. 3) 2

flaskA R

(eq. 4) effA A cos

Dat fiind că am încălzit apa din balon cu energia solară, Q împărţit la suprafaţa

reală a balonului (Aeff) este egal cu radiaţia primită de la soare pe unitate de

suprafaţă. Însă radiaţia solară pe unitate de suprafaţă şi timp se numeşte

constanta solară (S ) (figura 8). Prin urmare, cantitatea de căldură (Q) calculată

cu ajutorul acestei ecuaţii (1), împărţită la suprafaţa reală a balonului (Aeff) şi la

intervalul de timp (Δt) în care a avut loc variaţia de temperatură, este egală cu

constanta solară (eq. 5). Pentru a calcula însă corect constanta solară, trebuie să

luăm în considerare şi energia absorbită în atmosferă. În ecuaţia de mai jos, X este

factorul de transmisie atmosferică, calculat pe baza unghiului zenital şi cu ajutorul

graficului de mai jos.

(eq. 5)

eff

QS X

A t

Figura 8. Graficul pentru calculul factorului de absorbţie atmosferică

După ce am calculat constanta solară, putem folosi ecuaţia sa (eq. 6) pentru a

calcula cantitatea totală de energie emisă de soare (L๏):

(eq. 6)

2L 4 r S

r este distanţa de la suprafaţa soarelui la cea a Pământului (1 unitate astronomică)



Figura 9. Reprezentarea schematică a fluxului energetic solar

Având în vedere că putem aproxima soarele cu un corp negru, putem folosi teoria

radiaţiei unui corp negru şi legea Stefan – Boltzmann pentru a calcula

temperatura efectivă a soarelui (eq. 7).

(eq. 7) 2 4

effL 4 R T

În plus, odată calculată temperatura efectivă, putem folosi legea lui Wien (eq. 8),

(eq. 8) max

b

T

pentru a calcula maximul lungimii de undă.

Din dorinţa de a repeta experimentul ori de câte ori vrem, pentru a calcula valorile

menţionate mai sus, am creat o foaie calcul Excel în loc să efectuăm calculele pe

hârtie. Graţie acestei foi de calcul, odată valorile iniţiale modificate, calculele se

efectuează automat şi se obţin noile valori experimentale. Valorile de intrare ale

foii noastre de calcul sunt următoarele:



Valori de intrare:

Valori obţinute experimental

ΔΤ: creşterea totală a temperaturii

Δt: timpul necesar pentru respectiva creştere a temperaturii

Rbalon: raza balonului de sticlă

V: volumul de apă

X: factorul de transmisie

L: lungimea băţului

S: umbra băţului

Constante obţinute din literatura de specialitate:

C: căldura specifică a apei

r : distanţa de la suprafaţa soarelui la cea a Pământului

A : suprafaţa soarelui

Fişierul Excel care conţine toate calculele noastre, prezentate analitic, este fişierul

auxiliar „ Data and Analysis.xlsx”. Merită subliniat faptul că, în timpul analizei,

am avut grijă ca unităţile de măsură să fie corecte şi în aceeaşi scală.

În urma experimentului nostru şi a analizei datelor obținute, am aflat că

temperatura efectivă a soarelui este:

Maximul lungimii de undă este:

Discuţii pe marginea rezultatelor obţinute

Am căutat valorile teoretice ale temperaturii efective şi ale maximului lungimii

de undă în bibliografia de specialitate şi le-am comparat cu valorile noastre

experimentale cu ajutorul formulei erorii relative, exprimată procentual:

theoretical experimental

theoretical

x xx 100%

x

Valoarea teoretică a temperaturii efective7,1 este de 5777 oK (5504 oC), prin

Teff=5.343 oC

λmax=515,979 nm



urmare, devierea valorii obţinute de noi este de

theoretical experimental o oeff eff

eff theoretical o

eff

T T 5504 C 5343 CT 100% 100% 2,9%

T 5504 C

Valoarea teoretică a maximului lungimii de undă este 550nm8,9, prin urmare,

devierea valorii obţinute de noi este de

theoretical experimental

max maxmax theoretical

max

550nm 516nm100% 100% 6,2%

550nm

Pe baza erorii relative, deşi experimentul nostru a obţinut valori care deviază

de la cele teoretice, valorile mici ale erorilor ne îndreptăţesc să spunem că a

fost un experiment încununat de succes. Deviaţia de la valorile teoretice sunt

rezultatul mai multor factori:

Încălzirea balonului de sticlă: O parte din energia primită este absorbită

de balon. Acest lucru afectează temperatura apei, indicată de termometru.

Efectul de reflexie joacă un rol semnificativ în cantitatea de energie primită

de apă. Razele de lumină sunt reflectate de suprafaţa apei şi a balonului de

sticlă, reducând astfel cantitatea de energie primită.

Latitudine: Razele de soare cad vertical doar dacă experimentul este

efectuat la tropice. Măsurarea umbrei compensează acest fapt, însă există şi

alţi factori de eroare.

În ciuda acestor erori, care ar putea fi luate în consideraţie cu ocazia unui nou

experiment, eforturile noastre au fost încununate de succes: valorile noastre

experimentale sunt foarte apropiate de cele teoretice.

Concluzii

În cadrul acestui proiect, ne-am propus să studiem principiile fizice asociate

cu temperatura efectivă a soarelui. Am realizat o activitate de cercetare

pentru a vedea care este legătura dintre temperatura efectivă a soarelui şi

energia emisă de acesta şi cum putem să o măsurăm cu ajutorul unui

experiment simplu şi a unor ecuaţii matematice. După ce am adunat

informaţii, am realizat un experiment plecând de la ideea că putem calcula



temperatura efectivă a soarelui dacă măsurăm cantitatea de energie primită

de la soare într-un interval anume de timp, pe o suprafaţă anume şi folosim

teoria radiaţiilor unui corp negru şi legea Stefan-Boltzmann. Am realizat

experimentul şi am măsurat variația de temperatură dintr-un balon cu apă, pe

durata a 20 de minute. Apoi, am conceput o foaie calcul Excel, prin

intermediul căreia am procesat datele, folosind ecuaţii matematice şi legi ale

fizicii. Rezultatele obţinute au arătat că experimentul s-a bucurat de succes:

deviaţia de la valorile teoretice s-a situat sub 10%.

Referinţe

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Effective_temperature 2. http://en.wikipedia.org/wiki/Black_body 3. http://www.elic.ucl.ac.be/textbook/chapter2_node5_2.xml 4. http://www.everythingweather.com/atmospheric-

radiation/absorption.shtml 5. http://www.engineeringtoolbox.com/water-thermal-properties-

d_162.html 6. http://bartonpaullevenson.com/Albedos.html 7. http://adsabs.harvard.edu/abs/2006A%26A...450..735M 8. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/wien.html 9. http://en.wikipedia.org/wiki/Wien's_displacement_law 10. http://www.pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/air-mass

http://en.wikipedia.org/wiki/Effective_temperature

http://en.wikipedia.org/wiki/Black_body

http://www.elic.ucl.ac.be/textbook/chapter2_node5_2.xml

http://www.everythingweather.com/atmospheric-radiation/absorption.shtml

http://www.everythingweather.com/atmospheric-radiation/absorption.shtml

http://www.engineeringtoolbox.com/water-thermal-properties-d_162.html

http://www.engineeringtoolbox.com/water-thermal-properties-d_162.html


http://adsabs.harvard.edu/abs/2006A%26A...450..735M

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/wien.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Wien's_displacement_law

http://www.pveducation.org/pvcdrom/properties-of-sunlight/air-mass



Curs educaţional pentru categoria tematică „Coevoluţia vieţii”

Simulare pentru detectarea exoplanetelor

Informaţii generale: Acest proiect vizează conceperea unei metode de detecţia a

exoplanetelor care ar putea susţine viaţa. Elevii adună informaţii şi materiale despre

parametrii ce trebuie luaţi în consideraţie. Apoi, proiectează un program cu ajutorul

aplicaţiei Scratch, efectuează experimente care le permit să detecteze exoplanete şi

le calculează temperatura şi raza, pentru a stabili dacă ar putea susţine viaţa.

Obiectivul principal al proiectului: identificarea exoplanetelor care ar putea susţine viaţa Obiective didactice:

- să se familiarizeze cu exoplanetele;

- să utilizeze şi să combine diferite ecuaţii matematice;

- să folosească Scratch.



Familiarizaţi elevii cu subiectul propus prin intermediul unui clip video relevant, după care adresaţi-le câteva întrebări fascinante:

Oamenii au căutat mereu viaţă pe alte planete. Credeţi că există alte planete care ar putea susţine viaţa?

Aţi auzit despre asemenea planete?

Cum se numesc?

Cu ocazia primei întâlniri cu elevii, puteţi prezenta şi alte subiecte în acelaşi mod. La fiecare etapă a planului de lecţie, aveţi posibilitatea să menţionaţi adresele online ale materialelor auxiliare care vor fi prezentate elevilor.


- http://www.youtube.com/watch?v=Sil1TZhMxBg

- http://www.brighthub.com/science/space/articles/43500.aspx

Credit: NASA

http://www.youtube.com/watch?v=Sil1TZhMxBg

http://www.brighthub.com/science/space/articles/43500.aspx




Cum putem detecta o exoplanetă?

Chiar dacă o detectăm, cum putem afla dacă poate susţine viaţa?

Care este metoda cea mai bună?

Rugaţi elevii să se documenteze asupra metodelor folosite la detectarea exoplanetelor. Ajutaţi-i să aleagă metoda optimă.

Putem realiza un experiment propriu pentru a detecta exoplanete?

Informaţi elevii despre aplicaţia „Scratch”, cu care vor efectua experimentul.

Cu ocazia acestei documentări preliminare, elevii se familiarizează cu termeni precum „stea gazdă” sau „viteză radială”. Asiguraţi-vă că au înţeles termenii noi şi insistaţi să-i folosească pe viitor. O activitate plăcută ar fi să întocmească o listă cu termenii noi şi explicaţiile acestora. După finalizarea documentării iniţiale, informaţi elevii că trebuie să-şi fixeze obiective concrete (întrebări de cercetare), cărora vor trebui să le găsească răspunsuri. Puteţi introduce câteva întrebări de cercetare proprii. Ce vom studia?

Cum putem detecta o exoplanetă prin metoda tranzitului?

Cum putem să-i definim caracteristicile principale şi să aflăm dacă are condiţii

pentru a întreţine forme de viaţă?

În acest moment, echipa poate începe să întocmească un plan de lucru.

Materiale recomandate: - http://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_detecting_extrasolar_planets#Transit_method

- http://www.planetary.org/explore/space-topics/exoplanets/

- http://scratch.mit.edu/

- http://www.brighthub.com/science/space/articles/94867.aspx?cid=parsely_rec

- http://www.brighthub.com/science/space/articles/102693.aspx?cid=parsely_rec

http://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_detecting_extrasolar_planets#Transit_method

http://www.planetary.org/explore/space-topics/exoplanets/

http://scratch.mit.edu/

http://www.brighthub.com/science/space/articles/94867.aspx?cid=parsely_rec

http://www.brighthub.com/science/space/articles/102693.aspx?cid=parsely_rec





După ce elevii au convenit asupra metodei ce o vor folosi, în

acest caz, o simulare numerică cu ajutorul aplicaţiei Scratch,

rugaţi-i să facă unele predicţii vizavi de ceea ce se aşteaptă

să descopere prin intermediul simulării. Rugaţi-i să verifice

dacă ideea lor este fezabilă.

Dacă în jurul unei stele orbitează o exoplanetă, e de aşteptat ca strălucirea stelei

să înregistreze o scădere. Această scădere ne va ajuta să calculăm orbita şi

dimensiunile planetei şi să-i determinăm temperatura. Programul pe care-l vom

concepe va înregistra strălucirea stelei gazdă în momentului în care este tranzitată

de exoplanetă.


- http://www.hao.ucar.edu/research/stare/hd209458.html

- http://planetquest.jpl.nasa.gov/

- http://exoplanets.org/


Rugaţi elevii să-şi întocmească planul. Pot începe cu o schemă, care să schiţeze direcţia de acţiune stabilită. Elevii vor crea un program Scratch şi îl vor testa în cadrul unui experiment preliminar.

Experiment preliminar, bazat pe o prezentare PowerPoint şi o placă Scratch - Prezentarea PowerPoint simulează un tranzit. Pe parcursul celor câtorva secunde ale simulării, echipa va înregistra datele emise de senzorul luminos al plăcii Scratch cu ajutorul programului creat.

- Programul va stoca datele într-un fişier .txt. Echipa va procesa datele într-un fişier Excel, obţinând astfel curbe de lumină. Curbele de lumină sunt dovada scăderii luminozităţii stelei gazdă atunci când aceasta este tranzitată de planete cu raze diferite.

http://www.hao.ucar.edu/research/stare/hd209458.html

http://planetquest.jpl.nasa.gov/

http://exoplanets.org/



Experimentul principal: - Elevii vor studia parametrii care trebuie luaţi în considerare:

În jurul cărui tip de stele orbitează exoplanetele?

Ce masă, rază şi temperatură au stelele gazdă?

Cum alegem caracteristicile exoplanetei?

Care va fi raza exoplanetei şi distanţa faţă de steaua gazdă?

Cum vor fi reprezentate steaua gazdă şi exoplaneta?

- Pe baza acestor parametri, îşi vor optimiza simularea şi o vor face mult

mai corectă din punct de vedere ştiinţific.

Materiale recomandate: - http://fysikapeiramatika.blogspot.gr/search/label/Scratchboard

Faza 3: creaţie


După ce au realizat experimentul preliminar, pentru a vedea dacă ideile lor sunt fezabile, elevii trec la partea principală a proiectului.

Mai întâi, se documentează pe marginea parametrilor menţionaţi mai sus, care trebuie luaţi în considerare atunci când îşi optimizează simularea.

Elevii se documentează pe cont propriu pentru a vedea ce parametri trebuie să ia în consideraţie, după care îi notează în schema lor. Profesorul-coordonator le oferă sugestii şi îi ghidează în direcţia bună. Fiecare membru de echipă se ocupă de un parametru.

Elevii integrează parametrii aleşi în simulare şi efectuează experimentul.

Faza 4: discuţie


http://fysikapeiramatika.blogspot.gr/search/label/Scratchboard



Elevii folosesc datele experimentale pentru a măsura perioada de revoluţie şi raza planetei. Profesorul îi ajută să folosească formulele matematice corecte.

- Programul informează elevii despre intervalul de timp alocat colectării de date. Pe baza acestei informaţii şi a graficului produs de program, elevii calculează perioada de revoluţie a exoplanetei cu ajutorul mărimilor proporţionale.

Elevii introduc perioada de revoluţie în program, iar acesta calculează distanţa de la exoplanetă la steaua gazdă (D).

- Apoi calculează procentul cu care scade luminozitatea (L) în urma tranziţiei

planetei: in

in

L LL

L

min

Pe baza respectivului rezultat, calculează raza:

2

planet

2

star

RL 100

R%

şi temperatura planetei: starplanet star

RT T

2D 214

(prezenţa factorului „214” se datorează conversiei razei stelei din raze solare în

unităţi astronomice (UA).

Pe baza calculelor şi a documentării iniţiale, elevii răspund la întrebările de cercetare şi îşi notează concluziile:

Are exoplaneta condiţii optime pentru a susţine viaţa?


Elevii vor trebuie să discute dacă metoda lor a luat în consideraţie toţi parametri sau dacă unii au fost omişi:

- Masa planetei nu poate fi calculată cu ajutorul simulării.

- Ce tipuri de factori de eroare mai există?

Faza 5: reflecţie



Încurajaţi echipa să propună modalităţi inovatoare şi amuzante de prezentare a proiectului.




Rezumat

Identificarea exoplanetelor este un proces foarte dificil din cauză că acestea

sunt obiecte foarte estompate comparativ cu planeta lor gazdă. Pe lângă

descoperirea în sine, astronomii trebuie să identifice şi anumite caracteristici

ale planetelor, precum temperatura şi masa, pentru a putea decide dacă

acestea seamănă cu Pământul şi ar putea susţine viaţa. În cadrul proiectului

nostru, echipa a conceput o metodă de detectare a exoplanetelor cu ajutorul

unei simulări şi a unei plăci Scratch. Metodologia noastră are la bază tranzitul

planetelor. Membrii echipei au realizat două experimente. Primul a urmărit să

verifice dacă simularea noastră poate reproduce curbe de lumină autentice.

Odată finalizat cu succes acest pas, am efectuat al doilea experiment, care a

luat în consideraţie tipul spectral al stelei gazdă. În acest fel, am făcut un pas

înainte în direcţia identificării exoplanetei şi, de asemenea, am estimat dacă

exoplaneta identificată ar putea susţine viaţa. Şi într-adevăr, pe baza simulării

noastre şi a datelor obţinute, am reuşit să calculăm temperatura exoplanetei

şi să-i ajutăm astfel pe astronomi să decidă dacă anumite exoplanete

întrunesc condiţiile pentru a susţine viaţa.

Pentru a ne prezenta proiectul, am creat propria diagramă Hertzsprung–

Russell, în care am surprins toate etapele şi momentele esenţiale ale

proiectului (fişierul auxiliar „Poster.ppt”).

Figura 10. Proiectul nostru pe scurt!!!


Planetele extrasolare sau exoplanetele sunt planete din afara sistemului

nostru solar. Până în acest moment, s-au descoperit aproximativ 480 de

exoplanete. Planetele sunt obiecte cu o luminozitate foarte scăzută

comparativ cu stelele în jurul orbitează (stelele gazdă). Din acest motiv, pot fi

observate doar în anumite condiţii, graţie unor metode speciale. Cele mai des



folosite metode sunt: astrometria, viteza radială sau metoda Doppler,

sincronizarea pulsarului, metoda tranzitului şi microlentilele gravitaţionale.

Atunci când o planetă traversează discul unei stele gazdă, strălucirea

observată a stelei scade puţin.

Figura 11. Metoda tranzitului1

Printre factorii care contribuie la scăderea luminozităţii stelei se numără

dimensiunile acesteia şi ale planetei care o tranzitează. Cu cât planeta este

mai mare, cu atât luminozitatea va scădea mai mult. De exemplu, în cazul

planetei care se roteşte în jurul stelei HD209458, luminozitatea stelei scade

cu 1,7%. Curba de lumină aferentă este redată în figura de mai jos:

Figura 12. Curba de lumină a stelei HD2094582

Această metodă comportă două probleme. Pentru a putea observa tranzitul,

trebuie să fim poziţionaţi astfel încât să vedem planeta tranzitând discul stelei.

Conform calculelor realizate, există o probabilitate de 0,47% ca un astfel de

eveniment să aibă loc în cazul unei stele cum este soarele nostru. În plus,

metoda generează u număr mare de detectări false din cauza numeroşilor

factori asociaţi cu tranzitul planetei. Ca atare, metoda tranzitului se foloseşte

http://3.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TIkoFqStaPI/AAAAAAAAALQ/PKYUw_OpTzY/s1600/hd209458.gif



în combinaţie cu alte metode.

Având în vedere că scăderea luminozităţii stelei depinde de mărimea planetei,

metoda tranzitului este utilă pentru aflarea razei şi dimensiunilor planetei.

Ipoteză – idei iniţiale

Ideea de testare iniţială

Pentru a produse o simulare cu ajutorul metodei tranzitului, mai întâi am

simulat tranzitul planetei prin faţa stelei gazdă cu ajutorul aplicaţiei

PowerPoint (fişier auxiliar: „Transit Sim.ppt”)

Meniul principal le oferă utilizatorilor posibilitatea de a alege şase dimensiuni

ale planetei. Începe simularea: planeta se mişcă de la stânga la dreapta.

Mişcarea sa, punctele de intrare şi ieşire au fost stabilite de echipă.

Figura 13. Două capturi de ecran din simularea noastră PPT

Apoi am folosit aplicaţia Scratch3 şi placa Scratch pentru a înregistra scăderea

luminozităţii stelei tranzitate de planetă. Placa Scratch este un circuit

imprimat, cu senzori, compatibil cu aplicaţia omonimă. Am redactat o pagină4

despre activităţile noastre pe blogul şcolii.

Pentru a asigura interacțiunea dintre placa Scratch şi simularea omonimă, am

scris o secvenţă de cod denumită „light_measure” (măsurarea luminii).

http://3.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbJWIRW9LI/AAAAAAAAAGA/sTfeF7YsEGE/s1600/pic3.bmp

http://3.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbJWIRW9LI/AAAAAAAAAGA/sTfeF7YsEGE/s1600/pic3.bmp



Figura 14. Captură de ecran cu programul Scratch scris de noi pentru a înregistra

luminozitatea stelei gazdă

Figura 15. Montajul experimental

În cadrul experimentului nostru am folosi două laptop-uri: unul pentru

derularea simulării, iar celălalt pentru înregistrarea datelor prin intermediul

plăcii Scratch. După cum se poate vedea în figura 6, placa Scratch a fost

amplasată la o distanţă de 11 cm de ecranul laptop-ului. Distanţa a fost

stabilită în urma unui număr considerabil de teste, astfel încât să fim siguri că

variaţiile luminozităţii nu depindeau de distanţa faţă de ecran şi de raza

exoplanetei.

De exemplu, am plasat placa Scratch şi mai aproape de ecran, iar raza

exoplanetei era atât de mare încât acoperea o mare parte din discul stelei.

Acest test a demonstrat că variaţiile luminozităţii nu se modificau odată cu

creşterea razei planetei. Cauza acestei situaţii a fost distanţa prea mică dintre

placa Scratch şi ecran, ceea ce nu a permis acoperirea întregului disc. În cazul

contrar, când distanţa era prea mare, datele înregistrate au fost afectate de

lumina înconjurătoare.

http://4.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbKILjj5II/AAAAAAAAAGQ/WZ5qECeYbeg/s1600/pic5.bmp




Primul nostru experiment

Vă prezentăm procedura urmată în timpul experimentului.

• Mai întâi, am ales raza planetei şi am pornit simularea PowerPoint.

• Pe durata celor câteva secunde în care s-a derulat simularea, am înregistrat

datele furnizate de senzorul luminos al plăcii Scratch cu ajutorul simulării

Scratch (light_measure).

• Simularea „light_measure” a stocat datele într-un fişier .txt, după care le-am

procesat cu ajutorul programului Excel pentru a obţine curbele de lumină.

Graficele de mai jos, (1A-1F), prezintă curbele de lumină obţinute în cazul

unor planete cu raze diferite.

Axa X reprezintă timpul (intervalele depind de rata cu care placa Scratch

primeşte datele), iar axa Y reprezintă datele primite de la senzorul luminos.

Cu cât valoarea înregistrată a fost mai mare, cu atât mai mare a fost şi

intensitatea luminoasă.

Curba de lumină 1Α Curba de lumină 1Β

Curba de lumină 1C Curba de lumină 1D

Curba de lumină 1E Curba de lumină 1F

Curbele de lumină exemplifică scăderea luminozităţii stelei în timpul tranzitului

unor planete cu raze diferite.

Deşi această valoare nu este afectată de lumina mediului înconjurător, merită

http://2.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbSKhDzXFI/AAAAAAAAAGY/BqHpcIF9e1M/s1600/pic6.bmp

http://1.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbSPAOk35I/AAAAAAAAAGg/llGzN0lWYVA/s1600/pic7.bmp

http://1.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbSTtiuZTI/AAAAAAAAAGo/6ELPyq-Z_Zs/s1600/pic8.bmp

http://1.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbSXqX6jcI/AAAAAAAAAGw/UPsxUz3F7a0/s1600/pic9.bmp

http://3.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbTFn34aSI/AAAAAAAAAG4/NX3dSkP8acE/s1600/pic10.bmp

http://4.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbTNgWJu8I/AAAAAAAAAHA/Tia3Zuj_yKA/s1600/pic11.bmp



menţionat că valoarea maximă înregistrată depinde şi de lumina din camera în

care se desfăşoară experimentul.

În ciuda eforturilor noastre de a menţine stabilitatea luminoasă, au apărut

unele variaţii. Aşa se explică apariţia unor curbe luminoase diferite. În plus,

nu am sesizat nicio diferenţă în forma curbei de lumină atunci când planeta s-

a deplasat de la dreapta la stânga.

Tabelul 1 prezintă raportul dintre raza stelei gazdă şi raza planetei. Datele au

fost obţinute în timpul derulării simulării PowerPoint. Deviaţia luminozităţii

stelei, %, s-a înregistrat cu ajutorul plăcii Scratch.

Tabelul 1

Formă Rstea/Rplanetă

% scăderea

luminozităţii

stelei

A 10.5 1.7

B 5 11.9

C 4.7 13.7

D 4.4 15

E 3.6 17.5

F 3 21.5

În urma comparării curbelor de lumină 1A - 1F cu datele reale obţinute pentru

steaua HD209458, am ajuns la concluzia că simularea noastră pentru

detectarea exoplanetelor cu ajutorul metodei tranzitului oferă date

experimentale2 apropiate de cele adevărate. Graţie acestei simulări, am reuşit

să obţinem curbe de lumină identice cu cele realizate cu date ştiinţifice

autentice, demonstrând astfel că scăderea luminozităţii stelei depinde de raza

planetei care o tranzitează. Procentul de scădere a luminozităţii este egal cu

cel observat în cazul stelei HD 209458, mai ales în cazul curbei de lumină 1A.

Acest fapt demonstrează că raportul dintre raza stelei şi raza exoplanetei care

o tranzitează este aproximativ 10, ceea ce este în concordanţă cu predicţiile

simulării noastre. Raportul adevărat este de 8,8: raza planetei este de 91.000

km, iar cea a stelei este de 800.000 km (de 1,14 ori mai mare decât raza

soarelui). Prin urmare, simularea noastră are un grad de exactitate

satisfăcător.

Au mai rămas însă unele probleme. Din cauza limitărilor PowerPoint, nu am

avut posibilitatea de controla viteza tranzitului aşa cum ne-am fi dorit. De

asemenea, nu am putut controla caracterul continuu al mişcării (numărul de



Realizarea cercetării

cadre pe secundă).

Experimentul principal

Ideea noastră s-a dovedit fezabilă, aşa că am decis să o facem mai realistă.

Am luat hotărârea de a o implementa cât mai precis din punct de vedere

ştiinţific, pentru a demonstra că metoda tranzitului poate fi folosită la

identificarea caracteristicilor unei planete şi la stabilirea capacităţii acesteia de

susţine viaţa. Cum primul nostru experiment a demonstrat că placa Scratch

poate măsura deviaţia luminozităţii unui ecran, am decis să facem tocmai aşa

ceva! De asemenea, am decis să renunţăm la simularea PowerPoint şi să

scriem un program Scratch (vezi fişierul auxiliar „Scratch Simulation.sb”.

Este necesară instalarea programului Scratch.) cu ajutorul căruia să avem

controlul deplin al simulării noastre. Pentru a obţine o simulare cât mai

precisă, ne-am documentat pe subiectul exoplanetelor, pentru a identifica

parametrii pe care trebuie să-i luăm în considerare, punctul de plecare al

proiectului nostru. Prin urmare, să începem!

În jurul căror stele orbitează exoplanetele?

Ar fi foarte tentant să discutăm despre stele neutronice şi pitice albe. Având

însă în vedere că ne interesează exoplanete care ar putea susţine viaţa, ne-

am limitat căutarea la stelele din zona habitabilă5 şi din secvenţa principală6.

Ce masă, rază şi temperatură ar trebui să aibă stelele gazdă?

Masa stelei este cea care-i determină raza şi temperatura. Pe de altă parte,

temperatura este depinde în mod direct de categoria spectrală.

Am căutat pe Internet şi am găsit categoriile spectrale de stele în jurul cărora

au fost descoperite deja exoplanete. Pentru a realiza o simulare cât mai

realistă, am hotărât să să ne limităm cercetarea noastră la următoarele tipuri

spectrale: Α5, F0, F5, G0, G5, K0, K5, M0 şi M5.

În cadrul acestor categorii, aproximativ 20-30% dintre stele au raza, masa şi

temperatura date.

Astfel, înainte de a demara simularea, alegem mai întâi categoria spectrală,

ceea ce ne oferă, indirect, raza, masa şi temperatura stelei6.



Figura 16. Pagina iniţială a simulării noastre

Utilizatorii încep prin a alege categoria spectrală.

Cum alegem caracteristicile exoplanetei?

Pasul următor este să alegem caracteristicile exoplanetei. Se pune întrebarea

dacă aceste caracteristici să fie alese de utilizator sau să fie alese aleatoriu.

Am ales varianta aleatorie, astfel încât fiecare simulare să fie diferită. În plus,

această variantă le oferă elevilor ocazia de calcula singuri datele, după cum

vom demonstra mai jos, simularea devenind astfel mai interactivă.

Care va fi raza exoplanetei şi care va fi distanţa faţă de steaua

gazdă?

Exoplanetele descoperite până acum au raze cuprinse între 1,68 – 24,6

RPământ. Simularea noastră va folosi o rază cuprinsă între 1 şi 25 RPământ,

(interval minim - 0,1 RPământ). De asemenea, exoplanetele descoperite se

situează la o distanţă de 0,1– 68 UA faţă de steaua gazdă. În marea lor

majoritate, se situează între 0,1 – 5 UA (interval minim 0,1 UA).

Cum vor fi reprezentate steaua gazdă şi exoplanetele?

Raza stelei gazdă şi cea a exoplanetei se cunosc deja de la pasul anterior. În

realitate, toate stelele sunt la o distanţă atât de mare de Pământ încât, chiar

şi cu un telescop foarte puternic, sunt reprezentate ca nişte puncte (deşi sunt

afectate de turbulenţele atmosferice). Din păcate, placa Scratch nu poate

detecta variaţii în cazul unei surse de forma unui punct. Astfel, am decis ca

dimensiunea stelei să fie atât de mare cât ne permite ecranul calculatorului.

Cum distanţa dintre Pământ şi sistemul planetar extrasolar este foarte mare în

comparaţie cu raza planetei, am decis ca raza stelei gazdă din simularea

http://1.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbWkTdzuBI/AAAAAAAAAHQ/deIGjsrIdwU/s1600/a-s.PNG



noastră să fie cât ecranul calculatorului, iar raza planetei să fie direct

proporţională cu cea a stelei.

Simularea permite alegerea unor stele cu raze între 2,2 şi 0,22RSoare. Noi însă

am decis ca steaua să aibă mereu aceeaşi rază.

Figura 17. Captură de ecran din simulare:

steaua are de fiecare dată aceeaşi rază.

Cât de repede să se deplaseze planeta?

Răspunsul ne este oferit de legile fizicii: cunoscând masa şi raza stelei gazdă,

perioada de revoluţie se obţine cu ajutorul celei de-a treia legi a lui Kepler.

Simularea a calculat perioada fără a dezvălui răspunsul utilizatorului.

Presupunând că orbita planetei este circulară, vom afla perioada de tranzitare

calculând raportul dintre diametrul stelei şi circumferinţa orbitei.

32

star

startransit

DT

M

2TRt

2 D

Cu toate acestea, literatura de specialitate indică faptul că probabilitatea de a

descoperi o exoplanetă cu o perioadă de revoluţie mai mare de doi ani prin

metoda tranzitului este foarte mică. Astfel, de fiecare dată când raza selectată

aleatoriu duce la obţinerea unei perioade mai mari de doi ani, simularea

trebuie să aleagă automat o nouă rază.

Să presupunem că perioada calculată este de 200 zile. Bineînţeles, va trebui

să găsim o modalitate de a accelera simularea, pentru a fi viabilă. Am

experimentat cu multe valori ca să aflăm cât de mult vor accelera simularea.

Am ajuns la concluzia că timpii cei mai buni se obţin dacă stabilim că 1 zi

reală este egală cu 0,02 secunde în simulare. Pe baza datelor noastre,

perioada minimă care se poate obţine este de 7,8 zile, iar cea maximă, de

730 zile. Raportat la simulare, s-ar obţine perioade de revoluţie ce variază

http://3.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbXt0iD8TI/AAAAAAAAAHY/4WZ4Bd6ZeWw/s1600/pic12.PNG



Analiza datelor

între 0,2 şi 15 secunde. Pentru a obţine simulări corecte, am hotărât să

efectuăm câte trei tranzituri la o simulare, astfel încât fiecare simulare să

dureze între 0,6 şi 45 de secunde. Per total, în ciuda simplificărilor,

preconizăm ca simularea noastră să ofere rezultate realiste.

La pasul următor, am cules datele. Mai întâi, am amplasat placa Scratch în

faţa ecranului laptop-ului pe care rula simularea. După cum am menţionat mai

sus, distanţa dintre ecran şi placa Scratch a fost de 11 cm. Programul începe

să ruleze după ce utilizatorul introduce categoria spectrală a stelei gazdă.

După cum am explicat mai sus, programul calculează diferiţii parametri în

timp ce rulează simularea. Rezultatele procesului sunt afişate pe ecran după

finalizarea simulării, fiind prezentate în figura de mai jos. Axa X (t) reprezintă

timpul, iar axa Y (L), luminozitatea stelei gazdă, aşa cum este aceasta

înregistrată de placa Scratch.

Figura 18. Scăderea luminozităţii stele gazdă

Simularea informează utilizatorul pe perioada în care adună date, iar

utilizatorul calculează perioada de revoluţie. Pentru aceasta, utilizatorul va

trebui să măsoare distanţa dintre două valori minime ale luminozităţii cu

ajutorul unei rigle. Fişierul auxiliar „Sim Representation.ppt” vă prezintă

reprezentarea simulării. Un mic material video cu experimentul nostru poate fi

urmărit pe blog4.

http://1.bp.blogspot.com/_WXAxdWjcJFk/TGbagCtgIsI/AAAAAAAAAHg/iLASkSA5Cw8/s1600/pic13.PNG



Analiza datelor obţinute ne va permite să măsurăm perioada de revoluţie şi

raza exoplanetei. În cadrul experimentului nostru, intervalul de timp necesar

culegerii datelor a fost măsurat ca fiind 600 de zile. Mai întâi, am măsurat

distanţa (D1) între primul şi ultimul minim (care depinde de ecranul

calculatorului), după care am măsurat distanţa (D2) între două minimuri

succesive. Apoi, folosind metoda de trei simplă am calculat numărul de zile ce

corespunde distanţei D2.

distanţa D1 corespunde la 600 zile

distanţa D2 corespunde la ? zile

Utilizatorul face calculele şi introduce perioada în simulare. Apoi, simularea

calculează şi prezintă distanţa dintre exoplanetă şi steaua gazdă, precum şi

factorul de eroare corespunzător (simularea ştie distanţa reală de la primul

pas, atunci când utilizatorul alege categoria spectrală).

Apoi utilizatorul calculează procentul cu care scade luminozitatea stelei

tranzitate de planetă. Calculele pot fi realizate cu ajutorul unei rigle, ca în

exemplul de mai sus, însă, de data aceasta, măsurătoarea se efectuează pe

axa Y:

in

in

L LL

L

min

Dat fiind că procentul depinde de raportul dintre pătratul razei planetei şi

pătratul razei stelei gazdă, putem afla raza planetei: 2

planet

2

star

RL 100

R%


Este exoplaneta capabilă să susţină viaţa?

Acest lucru depinde de 2 parametri: de temperatura şi masa planetei.

Temperatura trebuie să se situeze între 273K şi 373K, astfel încât apa să

poate exista sub formă lichidă. În acelaşi timp, masa planetei trebuie să fie

cuprinsă între 0,5MPământ (astfel încât planeta să poată avea atmosferă) şi

10MPământ (dacă gravitaţia ar fi mai mare, am avea o planetă gazoasă

gigantică).

Din păcate, metoda tranzitului nu ne poate ajuta să calculăm masa planetei.

Putem însă să-i calculăm temperatura aproximativă, neţinând seama de

caracteristicile principale ale atmosferei planetei (dacă există). Vom lua în

calcula temperatura stelei gazdă, distanţa dintre steaua gazdă şi planetă şi

faptul că energia este distribuită uniform pe suprafaţa unei sfere cu rază

egală cu distanţa dintre stea şi planetă (constanta solară) şi vom calcula

temperatura planetei cu ajutorul următoarei formule:



starplanet star

RT T

2D 214

(D este raza orbitei, iar factorul 214 apare ca urmare a conversiei razei stele

din raze solare în unităţi astronomice (UA).

Simularea noastră foloseşte această formulă pentru a afla temperatura

planetei. Dacă temperatura calculată nu se încadrează în limitele menţionate

mai sus (273 – 373K), exoplaneta nu întruneşte condiţii pentru a susţine

viaţa. Nu putem şti însă sigur deoarece nu cunoaştem masa planetei, însă

este un candidat bun.

Concluzii

Echipa noastră şi-a propus să realizeze o simulare Scratch care să poată

identifica exoplanetele cu ajutorul metodei tranzitului. Curbele de lumină

obţinute de noi prin intermediul datelor înregistrate de placa Scratch s-au

apropiat foarte mult de curbele de lumină obţinute cu date ştiinţifice autentice

pentru steaua HD209458. De asemenea, am calibrat simularea astfel încât să

putem calcula temperatura exoplanetei şi astfel să determinăm dacă aceasta

întruneşte condiţii pentru a susţine viaţa. Dat fiind că simularea noastră nu

poate calcula, pe lângă temperatură, şi masa exoplanetei, nu poate fi folosită

cu titlu exclusiv la identificarea tuturor caracteristicilor exoplanetei. Cu toate

acestea, poate funcţiona ca filtru în cadrul procesului de căutare a planetelor

asemănătoare Pământului.

Referinţe

1. http://en.wikipedia.org/wiki/File:Planetary_transit.svg

2. http://www.hao.ucar.edu/research/stare/hd209458.html

3. http://scratch.mit.edu/

4. http://fysikapeiramatika.blogspot.com/search/label/Scratchboard

5. http://www.astro.sunysb.edu/fwalter/AST101/habzone.html

6. http://en.wikipedia.org/wiki/Main_sequence

7. Schneider, Jean. Interactive Extra solar planets catalog. The extrasolar

planets Encyclopedia. Htto://exoplanet.eu/catalog.php

8. Charbonneau, D., Brown, M. T., Latham, W. D., Mayor, M, Detection of

planetary transits across sun-like star, The Astrophysical Journal, 529:L45-

L48, 2000 January 20. Retrieved from the internet

http://www.iop.org/EJ/article/1538-4357/529/1/L45/995832.html

9. http://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_detecting_extrasolar_planets#Tra

nsit_method

10. http://youtube.com/watch?v=FPmVf6VuJRs

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Planetary_transit.svg

http://www.hao.ucar.edu/research/stare/hd209458.html

http://scratch.mit.edu/

http://fysikapeiramatika.blogspot.com/search/label/Scratchboard

http://www.astro.sunysb.edu/fwalter/AST101/habzone.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Main_sequence



http://youtube.com/watch?v=FPmVf6VuJRs



Curs educaţional pentru categoria tematică „Nava spaţială – cooperare globală”

Coronograf pentru observarea coroanei solare exterioare

Informaţii generale: Acest proiect se axează pe construirea unui coronograf cu

ajutorul căruia să se observe coroana solară exterioară. Elevii se vor documenta pe

marginea coroanei solare şi a coronografelor, după care vor proiecta propriul

coronograf. Apoi vor folosi proiectul pentru a construi echipamentul propriu-zis.

Obiectivul principal al proiectului: Obiectivul principal al acestui proiect este de

a proiecta şi a construi un coronograf pentru studierea coroanei solare exterioare.

Coronograful ar putea constitui prototipul unui dispozitiv care să se regăsească la

bordul unei nave spaţiale trimise într-o misiune de studiere a coroanei solare.

Obiective didactice:

- să se documenteze despre coroana solară şi soare, în general;

- să folosească formule matematice;

- să proiecteze şi să construiască echipamente.



Credit:

NASA

Foto: Miloslav Druckmuller / SWNS

Foto: F. Espenak



Rugaţi elevii să privească aceste imagini ale soarelui.

- Care parte a soarelui o vedeţi?

- Ce diferenţe observaţi?

- De ce are coroana solară atât de multe forme?

- Mai sunt şi alte modalităţi de a observa coroana solară în afara

eclipselor?

Cu ocazia primei întâlniri cu elevii, puteţi prezenta şi alte subiecte într-un mod

similar.


- http://www.youtube.com/watch?v=inCkOHzwCrs

- http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/sun/corona.html

- http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/mysteries_l1/corona.html

- http://hypertextbook.com/facts/2000/CCoraThomas.shtml

- http://nineplanets.org/sol.html


Ce temperatură are coroana solară?

Cum afectează coroana solară Pământul?

Coroana interioară e mult mai luminoasă decât cea exterioară. Cum putem

studia coroana exterioară?

Rugaţi elevii să facă o documentare preliminară vizând coroana solară şi

cronografele.

În timpul documentării preliminare, elevii se familiarizează cu termeni precum „fotosferă” sau „disc de ocultare”. Asiguraţi-vă că au înţeles termenii noi şi insistaţi să-i folosească pe viitor. O activitate plăcută ar fi să întocmească o listă cu termenii noi şi explicaţiile acestora. După finalizarea documentării iniţiale, informaţi elevii că trebuie să-şi fixeze obiective

concrete (întrebări de cercetare), cărora vor trebui să le găsească răspunsuri. Puteţi

introduce câteva întrebări de cercetare proprii.

Credit: Miloslav Druckmuller / SWNS

Credit: F. Espenak

http://www.youtube.com/watch?v=inCkOHzwCrs

http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/sun/corona.html

http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/mysteries_l1/corona.html

http://hypertextbook.com/facts/2000/CCoraThomas.shtml

http://nineplanets.org/sol.html



Putem construi un instrument pentru observarea coroanei exterioare?


- http://solarscience.msfc.nasa.gov/corona.shtml

- http://www.earthzine.org/2011/10/10/what-does-a-solar-geomagnetic-storm-

mean-for-the-earth/

- http://www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/solarstorm-tracking.html

- http://www.esa.int/esaSC/SEMLC2T1VED_index_0.html

- http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/sun/corona.html

- http://www.zam.fme.vutbr.cz/~druck/Eclipse/Ecl1995i/Outcor/0-info.htm

- http://www.aviationweek.com/



Ideea de bază este ca elevii să construiască un

coronograf care să acopere, cu ajutorul unui disc de

ocultare, nu doar discul solar, ci să diminueze

treptat şi lumina coroanei interioare, astfel încât

coroana exterioară să poate fi observată mai uşor.

Rugaţi elevii să studieze forma coronografelor

clasice şi să-şi imagineze alternative care să

faciliteze şi diminuarea graduală a luminii coroanei

interioare.

O idee ar fi să se conceapă un disc de ocultare cu două fante identice, care să

permită eliminarea luminii coroanei interioare în timp ce se roteşte.

Foto: SOHO (ESA & NASA)

http://solarscience.msfc.nasa.gov/corona.shtml

http://www.earthzine.org/2011/10/10/what-does-a-solar-geomagnetic-storm-mean-for-the-earth/

http://www.earthzine.org/2011/10/10/what-does-a-solar-geomagnetic-storm-mean-for-the-earth/

http://www.nasa.gov/mission_pages/stereo/news/solarstorm-tracking.html

http://www.esa.int/esaSC/SEMLC2T1VED_index_0.html


http://www.zam.fme.vutbr.cz/~druck/Eclipse/Ecl1995i/Outcor/0-info.htm



Elevii vor parcurge următorii paşi:

- se vor documenta pentru a defini forma celor două fante în funcţie de

luminozitatea coroanei.

- vor construi coronograful.


- http://www.lyot.org/background/coronagraphy.html

- http://en.wikipedia.org/wiki/Coronagraph

- http://www.scribd.com/doc/51097825/72/DESIGN-OF-A-LYOT-TYPE-

CORONAGRAPH


Echipa va realiza proiectul instrumentului lor, pe care mai apoi îl vor pune în

practică. Membrii echipei pot lucra separat la diferitele secţiuni ale proiectului.

Metodologia folosită de echipă poate fi rezumată în etapele următoare:

a) Proiectarea discului de ocultare

Pentru a obţine forma corectă a fantelor discului de ocultare, echipa se va

documenta asupra curbelor de lumină ale coroanei solare.

http://www.lyot.org/background/coronagraphy.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Coronagraph

http://www.scribd.com/doc/51097825/72/DESIGN-OF-A-LYOT-TYPE-CORONAGRAPH

http://www.scribd.com/doc/51097825/72/DESIGN-OF-A-LYOT-TYPE-CORONAGRAPH



b) Proiectarea coronografului

Odată proiectat discul de ocultare, echipa se va documenta pe marginea proiectului

coronografului. Aspectul cel mai important va fi proiectarea monturii luând în

consideraţie următorii parametri:

- rotaţia lină a discului;

- evitarea unor monturi care ar afecta imaginile obţinute.

Prototipul lor va putea fi testat pe un telescop. În acest scop, în momentul în care

întocmesc proiectul coronografului, elevii vor trebui să calculeze mărimea discului

central al discului de ocultare şi distanţa la care trebuie amplasat discul de ocultare

în raport cu distanţa focală a telescopului.

c) Construirea coronografului

După finalizarea proiectului de coronograf, echipa va construi instrumentul ce va

servi drept prototip pentru un dispozitiv ulterior, folosit în cadrul unei misiuni spaţiale

de studiere a soarelui.


- http://photographingtransitofvenus.wordpress.com/2012/05/31/venushowbig/

- http://www.eclipse-chasers.com/Photo4.html

- http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Corona_Brightness_Profile.png

- http://www.stsci.edu/hst/acs/documents/handbooks/cycle19/c06_pol3.html

Faza 3: creaţie


După finalizarea proiectului, echipa va trebui să identifice şi să procure materialele

necesare pentru construcţia coronografului.

Odată procurate toate materialele, pot începe construcţia instrumentului. Asiguraţi-

vă că elevii consemnează acţiunile derulate, însoţite de explicaţii ale fiecărui pas. În

timpul fazei de construcţie, echipa ar putea fi nevoită să viziteze un atelier de

prelucrare a metalelor.

Rugaţi echipa să facă multe fotografii şi clipuri video în timpul fazei de construcţie,

pentru a putea ilustra mai apoi întregul proces.

http://photographingtransitofvenus.wordpress.com/2012/05/31/venushowbig/

http://www.eclipse-chasers.com/Photo4.html

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Corona_Brightness_Profile.png

http://www.stsci.edu/hst/acs/documents/handbooks/cycle19/c06_pol3.html



Faza 4: Discuţie


Echipa va trebui să explice au ajuns la proiectul propus:

cum au ajuns la forma fantelor;

pe ce bază au ales materialele;

cum au ajuns la forma finală a construcţiei.

O idee bună ar fi ca elevii să comenteze pe marginea dificultăţilor întâmpinate şi a

modalităţilor prin care le-au surmontat.

De asemenea, se recomandă testarea prototipului şi formularea unor concluzii

despre rezultatele testelor.


Pe baza testelor echipamentului, rugaţi elevii să propună o serie de măsuri pentru

perfecţionarea coronografului.

De asemenea, pot propune idei sau variante constructive de coronograf diferite.

Faza 5: Reflecţie



Încurajaţi echipa să propună modalităţi inovatoare şi amuzante de prezentare a

proiectului.




Rezumat

Proiectul nostru vizează construirea unui coronograf cu ajutorul căruia să

observăm coroana solară exterioară. Coronograful conceput de echipă

serveşte drept prototip pentru un instrument care va face parte din

echipamentul uneia dintre misiunile de heliofizică viitoare, misiune ce-şi

propune să studieze soarele şi efectele acestuia asupra Pământului şi a

sistemului nostru solar. Prototipul nostru a fost conceput pentru un telescop

cu distanţa focală de 600 mm.

Proiectul nostru descrie metodologia folosită la proiectarea pieselor

coronografului, cu precădere a discului de ocultare, care permite observarea

coroanei exterioare prin eliminarea graduală a luminii provenite de la coroana

interioară. În acest scop, echipa a studiat luminozitatea totală a coroanei

solare şi a proiectat coronograful pe baza acestei documentări.


Coroana solară1 este învelişul exterior al soarelui.

Este vizibil doar în timpul eclipselor de soare, când

lumina care provine de la discul solar (cromosferă)

este blocată de lună. Cromosfera este mult mai

strălucitoare decât coroana, astfel că atunci când

aceasta este vizibilă, coroana solară nu poate fi

observată. Oamenii de ştiinţă şi inginerii au

conceput instrumente speciale, care le permit să

observe coroana în orice moment. Aceste

instrumente se numesc coronografe şi sunt

proiectate astfel încât să blocheze lumina de la

cromosferă asemenea unui eclipse. Observaţiile efectuate cu coronografe au

jucat un rol esenţial în înţelegerea soarelui şi au relevat comportamentul

complicat al coroanei solare.

Figura 19. Coroana solară

observată în timpul eclipsei din 2006



Obiectivul acestui proiect este de a construi un coronograf specializat pe

observarea porţiunii exterioare a coroanei solare.

Partea exterioară a coroanei este şi mai vagă

decât partea interioară. Blocând lumina care

provine de la coroana interioară, oamenii de

ştiinţă au ocazia să descopere structuri ascunse

ale coroanei, iar cu datele obţinute să răspundă

la întrebări rămase încă fără răspuns. În acest

scop, dorim să proiectăm un coronograf care să

blocheze lumina discului solar, dar şi să

estompeze treptat lumina coroanei interioare.

Ipoteză – idei iniţiale

Echipa a căutat o modalitate de a elimina lumina coroanei interioare. Unele

filtre estompează şi lumina coroanei, aşa că s-a căutat un mecanism care să

permită estomparea graduală a luminii coroanei pe măsură ce înaintăm spre

coroana externă. O soluţie ar fi crearea unui disc a cărui grosime scade

treptat (figura 3).

O astfel de soluţie ar implica mai multe erori cauzate de absorbţia luminii de

către disc.

O altă soluţie ar fi proiectarea unui dis cu două orificii triunghiulare. Deşi, în

principiu, rotaţia cauzează turbulenţe, coronograful nostru nu va fi afectat,

deoarece va fi folosit pe un satelit sau o navă spaţială, aflate pe o orbită

extraatmosferică. Pentru a se obţine o imagine uniformă, discul va trebui să

Foto: SOHO (ESA & NASA)

Figura 20. Coroana solară

observată cu ajutorul unui

coronograf

Figura 21. Vedere transversală a unui disc de ocultare,

care prezintă o grosime ce se micşorează treptat



se rotească cu o viteză foarte mare, iar pentru a obţine rezultate şi mai bune,

discul ar putea avea două orificii (figura 4).

Figura 22. Un disc de ocultare cu două orificii

Soluţia cu două orificii ar echilibra mai bine discul şi i-ar permite să se

rotească mai bine. Astfel, varianta constructivă aleasă pentru discul de

ocultare ne va permite să blocăm atât lumina discului solar, cât şi, treptat, pe

cea a coroanei solare, permiţându-ne să observăm coroana exterioară.

Conturul celor două orificii va fi finalizat graţie identificării formei laturii de

culoare roşie din figura 4. Curba acestei laturi se va obţine pe baza curbei de

lumină a coroanei.


Metodologia folosită de echipă poate fi rezumată în următoarele trei etape:


Pentru a obţine forma corectă a fantelor discului de ocultare, echipa se va

documenta asupra curbelor de lumină ale coroanei solare.

b) Proiectarea coronografului

Odată proiectat discul de ocultare, echipa se va documenta pe marginea

proiectului coronografului. Cei mai importanţi parametri ce vor fi luaţi în

consideraţie sunt rotaţia lină a discului şi evitarea unor monturi care ar afecta

imaginile obţinute.




După finalizarea proiectului de coronograf, echipa va începe să construiască

instrumentul. Principalele materiale folosite la obţinerea acestui prototip vor fi

aluminiul pentru disc şi plastic pentru restul pieselor.



Luminozitatea coroanei solare se obţine din următoarea ecuaţie empirică2:

6

18 7,8 2,5

o

I(R) 3,670 1,939 0,055110 ; R 1

I R R R

În imaginea de mai jos (figura 5), linia albastră corespunde curbei de lumină

a coroanei. Prin urmare, aceasta va fi forma folosită în cazul discului de

ocultare.

Figura 23. Profilul intensităţii medii a coroanei solare, bazat pe ecuaţia empirică de mai sus

Având în vedere că dorim să blocăm lumina coroanei interioare, forma

orificiilor trebuie să oglindească curba de lumină. Pentru a obţine curba cu

ajutorul ecuaţiei menţionate mai sus, am folosit aplicaţia de calcul

„Mathematica”. (Figura 6)



1 2 3 4

50

100

150

200

250

Figura 24. Graficul obţinut de „Mathematica” pentru proiectarea discului de ocultare

Între cele două orificii, trebuie să existe o porţiune destul de mare încât să

acopere discul solar. Diametrul unghiular maxim al soarelui este 32’ 36’’ (circa

0.543ο)3. Telescopul folosit pentru prototipul nostru are distanţa focală

f=600mm, prin urmare diametrul discului solar este

R f tan(0.543) R 5.7mm

Figura 25. Calculul diametrului discului solar

Astfel, distanţa dintre cele două orificii ale discului de ocultare trebuie să fie

de 5,7 mm. Pentru a fi însă siguri că nu vom deteriora aparatul foto folosit la

observaţii, am decis să o mărim puţin. Valoarea aleasă pentru distanţa dintre

cele două orificii este de 7,0 mm. De asemenea, plecând de la caracteristicile

coroanei1, am luat decizia ca diametrul total al discului de ocultare să fie de

cinci ori mai mare decât diametrul soarelui.



Figura 26. Forma finală a discului de ocultare.

Cercul din mijloc indică discul solar.

Pentru a testa mai bine coronograful nostru, am hotărât să mai facem două

discuri de ocultare, unul cu formă de semicerc, al doilea care să acopere doar

discul solar. Mărimea totală şi diametrul părţii centrale sunt identice în cazul

tuturor discurilor de ocultare.

Figura 27. Cele două discuri de ocultare create suplimentar

b) Montura coronografului

Am decis ca discul de ocultare să se rotească cu ajutorul a două roţi în locul

soluţiei clasice, a axului rotitor central. Ideea se inspiră din modelul

constructiv al rulmenţilor4,4, folosiţi pe scară largă la motoare. În acest fel,

discul va avea o mişcare constantă, iar piesele suplimentare ale

coronografului nu vor distorsiona imaginile obţinute de coronograf.



Figura 28. Stânga: Structura unui rulment, sursa noastră de inspiraţie

Dreapta: Montajul care asigură rotaţia discului nostru de ocultare

Ultimul lucru care ne mai rămânea de făcut era suportul coronografului. Ne

trebuia o soluţie care să susţină discul de ocultare în poziţie verticală şi să-i

permit să se rotească. Am considerat că soluţia cea mai bună este un cilindru

prevăzut cu o fantă în mijloc, unde să poată fi pus discul de ocultare. Lăţimea

cilindrului trebuie să permită vizibilitate totală discului de ocultare şi, de

asemenea, trebuie să ne permită practicarea a două găuri, pentru roţile

rotative. Coronograful va fi apoi interpus între ocularul şi corpul telescopului

prin intermediul unui tub de plastic. Coronograful a fost proiectat astfel încât

discul de ocultare să fie amplasat exact în focarul telescopului.

Figura 29. Cilindrul care susţine discul de ocultare şi îi permite să se rotească în

poziţie verticală. Imaginea a fost creată cu ajutorul aplicaţiei AutoCad.

În privinţa imprimării mişcării de rotaţie, am decis să ne inspirăm tot de la



motoare, dat fiind că acestea ne-au dat ideea sistemului de rotaţie. S-a

dovedit o decizie inspirată, pentru că soluţia a apărut imediat. Am decis să

rotim discul la fel cum sunt angrenate alternatoarele5,6 maşinilor. Am ales să

folosim un mic motor, care urma să transmită mişcarea de rotaţie discului prin

intermediul unei curele. Pentru a putea regla cureaua pe disc, am creat o

flanşă laterală.

Figura 30. Flanşa din lateralul discului de

ocultare. Imaginea a fost creată în AutoCad.

Figura 31. Stânga: Alternatorul unei maşini, sursa noastră de inspiraţie

Dreapta: Proiectul final al coronografului


Pentru a realiza coronograful nostru, am luat legătura cu un strungar,

persoana cea mai indicată în această situaţie, dat fiind că dispunea de utilaj



de debitat, pentru debitarea discurilor de ocultare metalice, şi de strung,

pentru modelarea pieselor de plastic ale monturii. Instantanee din timpul

realizării coronografului sunt redate în fişierul auxiliar „Building the

Coronagraph” (Construcţia coronografului).

Analiza datelor

Am efectuat o serie de teste cu coronograful nostru, ocazie cu care ne-am

confruntat cu foarte puţine probleme. Principala problemă care a apărut a fost

asigurarea unei rotaţii uniforme roţilor suport. Soluţia a constat în cizelarea

axurilor de susţinere. În rest, echipamentul nu s-a mai confruntat cu

probleme, nici la capitolul rotaţiei discului, nici la ajustarea acestuia pe

telescop.

O altă problemă cu care ne-am confruntat a fost creşterea rapidă a

temperaturii în interiorul coronografului. Deşi creşterea a fost semnificativă,

nu a afectat funcţionarea echipamentului. Într-o versiune perfecţionată a

coronografului nostru, fenomenul acesta poate fi contracarat cu ajutorul unor

materiale de calitate superioară, precum superaliajele7, care rezistă mai bine

la temperaturi înalte.

În timpul testelor efectuate cu echipamentul nostru, am folosit un ocular în

locul unei aparat foto CCD. Pentru a ne proteja ochii, am folosit ţinte terestre.

Cu toate acestea, am făcut câteva teste şi cu soarele, de data aceasta

purtând ochelari speciali.

Imaginea observată prin ocular, cu discul aflat în mişcare, a fost identică cu

cea observată fără disc, cu excepţia strălucirii, care se diminua către centrul

imaginii. În centrul imaginii, discul de ocultare a blocat complet lumina, după

cum ne aşteptam. Per total, imaginile observate au fost conforme cu

predicţiile şi aşteptările noastre: un punct întunecat în mijloc şi o strălucire din

ce în ce mai mare pe măsură de ne deplasam de la centru către exteriorul

imaginii.




Pe baza observaţiilor noastre, am propus unele îmbunătăţiri ale prototipului:

- într-o versiune viitoare, mecanismul de rotaţie poate fi optimizat cu

ajutorul unui motor mai puternic. Calitatea şi suportul roţilor de rotaţie pot

fi, de asemenea, îmbunătăţite.

- aluminiul din care este confecţionat discul de ocultare poate fi înlocuit cu

un superaliaj.

- şi metoda de debitare poate fi îmbunătăţită. Pentru o a obţine o precizie

mai bună, maşina de debitat cu jet de apă poate fi înlocuită cu una cu laser.

- optimizarea curbei orificiilor. O documentare mai aprofundată asupra

curbei de lumină a coroanei poate duce la obţinerea unei curbe mai bune a

discului de ocultare.

- în sfârşit, întreaga construcţie poate fi realizată cu materiale mai bune,

precum fibră de carbon şi superaliaje.

Următorul pas al proiectului nostru a fost să găsim un aparat foto CCD

adecvat pentru a testa coronograful mai eficient. Din păcate, ne-a fost

imposibil, dat fiind că aparatele foto CCD sunt destul de scumpe. Imaginile

obţinute cu coronograful pot fi procesate şi analizate, pentru a testa curbele

de lumină ale imaginilor şi a le compara cu curba de lumină a coroanei solare.

Discul de ocultare poate fi perfecţionat pe baza acestor teste. După

perfecţionarea prototipului nostru, inginerii ar putea adapta proiectul într-un

echipament mai sofisticat, care să fie folosit în cadrul unei misiuni spaţiale

viitoare de studiere a soarelui.

Concluzie

În cadrul proiectului nostru, ne-am propus să construim un coronograf

specializat pe observarea coroanei solare exterioare. Piesa cea mai importantă

a echipamentului nostru este discul de ocultare, care blochează lumina

discului solar şi estompează treptat strălucirea coroanei interioare. Pentru a

putea proiect această piesă, ne-am axat documentarea pe curba de strălucire

a coroanei solare. Celelalte piese ale modelului nostru s-au inspirat din diverse

piese ale motoarelor de maşină, copiind principiul de funcţionare al



rulmenţilor şi al alternatoarelor auto.

Produsul final a fost obţinut cu ajutorul unui strungar care a folosit utilaje

speciale precum maşină de debitat cu jet de apă şi strung. Odată finalizată

etapa de construcţie, am testat echipamentul, iar observaţiile noastre au

corespuns aşteptărilor iniţiale. Imaginea observată cu ajutorul coronografului

aveau un punct întunecat în mijloc, puţin mai mare decât discul solar. Restul

imaginii a fost caracterizat de o strălucire tot mai mare dinspre centru către

exterior.

Putem astfel concluziona că o versiune îmbunătăţită a prototipului nostru ar

putea fi folosită într-o misiune spaţială viitoare de studiere a soarelui.

Referinţe

1. http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/sun/corona.html

2. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Corona_Brightness_Profile.png

3. http://en.wikipedia.org/wiki/Angular_diameter

4. http://www.youtube.com/watch?v=eGyoMuE4gDQ http://en.wikipedia.org/wiki/Ball_bearing

5. http://www.2carpros.com/articles/how-an-alternator-works

6. http://www.youtube.com/watch?v=Zdw8JxL_diY&feature=related

7. http://en.wikipedia.org/wiki/Superalloy

8. http://www.lyot.org/background/coronagraphy.html

9. http://umbra.nascom.nasa.gov/spartan/coronagraphs.html

10. http://www-astro.unice.fr/~marcel/presentations/Natalia.Yaitskova-Coronagraph.ELT.pdf

11. http://astroforum.gr


http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Corona_Brightness_Profile.png

http://en.wikipedia.org/wiki/Angular_diameter

http://www.youtube.com/watch?v=eGyoMuE4gDQ

http://en.wikipedia.org/wiki/Ball_bearing

http://www.2carpros.com/articles/how-an-alternator-works

http://www.youtube.com/watch?v=Zdw8JxL_diY&feature=related

http://en.wikipedia.org/wiki/Superalloy

http://www.lyot.org/background/coronagraphy.html

http://umbra.nascom.nasa.gov/spartan/coronagraphs.html

http://www-astro.unice.fr/~marcel/presentations/Natalia.Yaitskova-Coronagraph.ELT.pdf

http://www-astro.unice.fr/~marcel/presentations/Natalia.Yaitskova-Coronagraph.ELT.pdf

http://astroforum.gr/



Resurse suplimentare pentru cadre didactice

Laboratoare online şi biblioteci digitale

Portalul Descoperă COSMOSUL (http://www.discoverthecosmos.eu/) Portalul „Discover the COSMOS” (Descoperă COSMOSUL) este un laborator experimental pentru elevi şi profesori, care reuneşte resurse, experimente virtuale şi laboratoare online din domeniul astronomiei şi fizicii particulelor elementare. Acesta îşi propune să extindă gama resurselor de predare-învăţare din şcoli şi să ofere experienţe de învăţare mai solicitante şi mai autentice, îmbunătăţind astfel educaţia în domeniul ştiinţelor. Portalul „Discover the Cosmos” cuprinde numeroase materiale şi scenarii didactice, planuri de lecţie, proiecte realizate de elevi, animaţii şi instrucţiuni pentru instrumente şi laboratoare online, în scopul asigurării unor experienţe interactive cu resursele de astronomie şi fizică a particulelor elementare.

Proiectul telescopul Faulkes (http://www.faulkes-telescope.com/) Proiectul Telescopul Faulkes (FTP) oferă acces la două telescoape de 2 metri, unul în Hawaii, celălalt în Australia. FTP este partener al Reţelei globale de telescoape a Observatorului Las Cumbres, care administrează o reţea de telescoape robotice de cercetare. Aceste telescoape (şi arhivele lor de date) sunt puse la dispoziţia şcolilor şi a altor grupuri educaţionale, pentru a fi folosite în activităţi curriculare sau extracurriculare.

Programul educaţional FTP beneficiază de sprijinul unei întregi game de materiale online şi al unei echipe de profesori şi astronomi profesionişti.

Observatorul naţional şcolar (NSO) (http://www.schoolsobservatory.org.uk)

Observatorul naţional şcolar (NSO) este un site

educaţional de anvergură înfiinţat de

Universitatea John Moores din Liverpool. Acesta

permite şcolilor să efectueze observaţii, alături

de astronomi profesionişti, cu cel mai mare

telescop complet robotizat din lume, telescopul

Liverpool. NSO oferă şi resurse educaţionale,

venind astfel în sprijinul lecţiilor de ştiinţe,

tehnologie şi matematică în sălile de clasă. Se

ştie că astronomia le creează elevilor de toate

Foto: Faulkes Telescopes

Foto: NSO

http://www.discoverthecosmos.eu/

http://www.faulkes-telescope.com/

http://www.schoolsobservatory.org.uk/

http://www.schoolsobservatory.org.uk/astro/tels/lt



vârstele un sentiment de încântare şi uluire. NSO exploatează aceste sentimente în

direcţia aprofundării cunoştinţelor ştiinţifice şi matematică ale elevilor, le

îmbunătăţeşte competenţele TIC şi de comunicare, le consolidează gândirea critică şi

le oferă ocazia de a descoperi aplicaţiile practice ale ştiinţei şi tehnologiei.

Componenta cea mai importantă a acestui site este oportunitatea de a folosi

telescoapele. Şcolile înscrise pe acest site au ocazia de a face observaţii cu ajutorul

telescopului Liverpool. În ultimele 12 luni, şcolile au efectuat 9.151 de observaţii.

După finalizarea observaţiilor, elevii au posibilitatea să descarce datele înregistrate

de telescop şi să analizeze imaginile rezultate cu ajutorul unei aplicaţii speciale de

procesare a imaginilor (LTImage).

Să observăm cu NASA (http://mo-www.cfa.harvard.edu/OWN/) Cercetătorii în domenii spaţiale ai NASA controlează unele dintre cele mai sofisticate sonde şi telescoape spaţiale, obţinând imagini deosebite ale obiectelor din spaţiu. Profesorii şi

elevii au ocazia să acţioneze telescoape robotice adevărate, din „microobservatoare” terestre. „Microobservatorul” este o reţea de telescoape automatizate, care pot fi controlate pe Internet. Telescoapele au fost create de către oamenii de ştiinţă şi profesorii Centrului pentru astrofizică Harvard-Smithsonian, fiind concepute pentru a permite tinerilor din toată ţara să cerceteze minunile spaţiului direct din sala de clasă. Ele sunt amplasate în observatoare afiliate Centrului pentru astrofizică, care se ocupă şi de întreţinerea lor. Printre acestea se numără Observatorul Colegiului Harvard, din Cambridge, Massachussets şi Observatorul Whipple,din Amado, Arizona. Site-urile observatoarelor cuprind şi o gamă variată de proiecte şi activităţi, precum şi instrumente de procesare a imaginilor şi materiale de instruire.

Telescopul global Microsoft (www.worldwidetelescope.org)

Telescopul global (WWT) este un mediu de vizualizare Web 2.0, care permite calculatorului utilizatorului să funcţioneze ca un telescop virtual. Acesta combină imagini de la cele mai bune telescoape terestre şi spaţiale din lume şi permite o explorare continuă a universului. Telescopul global este un sistem lansat recent (2007), creat cu ajutorul performantului motor de vizualizare Microsoft® Visual Experience Engine™, şi permite panoramarea şi focalizarea imaginilor bolţii cereşti pe timp de noapte, a planetelor şi a mediilor create din imagini. Utilizatorii au ocazia să privească cerul în spectre diferite: pot alege vizualizarea cerului în raze X, pot focaliza pe norii de radiaţie incandescenți, apoi pot trece în spectrul vizibil, ca să descopere rămăşiţele de nori ale exploziei unei supernove de acum 1.000 de ani. Utilizatorii au ocazia de a comuta în modul de vizualizare H-alfa, pentru a vedea distribuţia şi modul de iluminare al masivelor structuri nebuloase primordiale, luminate de radiaţia de înaltă energie provenind de

http://www.schoolsobservatory.org.uk/astro/tels/ltimage

http://mo-www.cfa.harvard.edu/OWN/

http://www.worldwidetelescope.org/



la stele apropiate din Calea Lactee. Acestea sunt doar două dintre posibilităţile de a vizualiza structurile ascunse ale universului oferite de Telescopul global. Graţie Microsoft Visual Experience Engine, aveţi posibilitatea să panoramaţi şi să focalizaţi continuu imagini aeriene cu Luna şi alte planete şi, de asemenea, să le descoperiţi poziţia precisă pe cer, din orice punct de pe Terra şi în orice moment din trecut sau din viitor. WWT este un portal compact şi bogat în informaţii, care combină un volum uriaş de imagini, informaţii şi reportaje din diferite surse de pe Internet şi le transformă într-o experienţă media imersivă şi fluidă. Copiii se vor simţi mult mai motivaţi să exploreze şi să înţeleagă universul cu această interfaţă simplă şi puternică.

Sun4all (http://www.mat.uc.pt/sun4all/index.php/en/)

Proiectul „Soare pentru toți”, înfiinţat de Ciência Viva, urmăreşte să promoveze ştiinţa, cu precădere astronomia, în rândul elevilor. Proiectul are la bază peste 30.000 de imagini cu soarele (spectroheliograme), aflate în observatorul astronomic al Universităţii Coimbra, rezultat al peste 80 de ani de observaţii solare, începute în 1926.

Actualmente, publicul larg are acces la circa 15.000 imagini digitizate, graţie unui alt proiect înfiinţat „Ciência Viva”, desfăşurat între 2002 şi 2004. Colecţia de observaţii solare are o valoare ştiinţifică enormă. Proiectul îşi propune să pună la dispoziţia elevilor portughezi şi străini varianta digitizată a acestei colecţii, precum şi un set de activităţi care să le permită să folosească imaginile şi astfel să-i familiarizeze cu metoda ştiinţifică prin intermediul informaţiilor despre soare şi atmosfera acestuia.

Resurse federale pentru excelenţă în educaţie

(http://free.ed.gov/subjects.cfm?subject_id=48&toplvl=41)

FREE oferă o gamă largă de resurse didactice din diferite domenii. Arhiva cuprinde peste 120 resurse despre astronomie, aeronautică şi ştiinţe spaţiale.

Resursele dispun de planuri de lecţie şi galerii de instrumente educaţionale.

Resurse didactice pentru predarea astronomiei

(http://www.phy.duke.edu/~kolena/astroteach.html)

Site-ul oferă o gamă largă de resurse pentru predarea astronomiei. Printre acestea, se numără instrumente de procesare a imaginilor, aplicaţii diverse, animaţii.

http://www.mat.uc.pt/sun4all/index.php/en/

http://free.ed.gov/subjects.cfm?subject_id=48&toplvl=41

http://www.phy.duke.edu/~kolena/astroteach.html



Expoziţie de proiecte şi experimente: astronomie şi explorarea spaţiului

(http://www.juliantrubin.com/astronomyprojects.html)

Expoziţia de proiecte şi experimente este o bibliotecă digitală care cuprinde numeroase proiecte de ştiinţă pentru şcoli primare şi secundare. Cadrele didactice au la dispoziţie diverse proiecte şi experimente vizând construcţii simple, realizarea de experimente şi utilizarea mai multor instrumente şi simulări.

Aplicaţii educaţionale

LTImage (http://www.schoolsobservatory.org.uk/astro/tels/ltimage) LTImage este un instrument de procesare a imaginilor simplificat, conceput special pentru elevi. A fost creat de Observatorul naţional şcolar şi vizează facilitarea activităţilor educaţionale care necesită analiza datelor imaginilor provenite de la observatoare astronomice. LTImage este compatibil cu formatul de imagini FITS, fiind optim pentru analiza imaginilor de la cele mai profesionale telescoape.

SalsaJ (http://www.euhou.net/)

SalsaJ este un instrument de analiză a imaginilor astronomice uşor de folosit de către elevi. Este compatibil cu formatul de imagini FITS, fiind optim pentru analiza imaginilor de la cele mai profesionale telescoape. SalsaJ este uşor de instalat şi utilizat. Aplicaţia le permite elevilor să afişeze, să analizeze şi să studieze imagini şi alte

date astronomice autentice asemenea astronomilor profesionişti, pentru a face acelaşi gen de descoperiri care stârnesc pasiunea faţă de ştiinţă. SalsaJ este disponibil în 25 de limbi europene şi este foarte folosit de cadre didactice din multe ţări europene.

Stellarium (http://www.stellarium.org/)

Stellarium este un planetariu gratuit ce poate fi rulat pe calculatorul propriu. Aplicaţia afişează un cer realist, în format 3D, asemenea celui pe care-l vedem cu ochiul liber, cu binoclul sau cu telescopul. Se foloseşte în proiectoarele din planetarii. Stellarium vă permite să exploraţi orice porţiune de cer, în orice moment.

http://www.juliantrubin.com/astronomyprojects.html

http://www.schoolsobservatory.org.uk/astro/tels/ltimage

http://www.euhou.net/

http://www.stellarium.org/



Referinţe 1. Beswick, N. (1990) Resource Based Learning. London: Heinemann.

2. Collins, A. (1986). A sample dialogue based on a theory of inquiry teaching (Tech. Rep. No. 367). Cambridge, MA: Bolt, Beranek, and Newman, Inc. ED 266 423

3. Hill, J.R. & Hannafin, M.J. (2001) Teaching and Learning in Digital Environments: The resurgence of resource-based learning environments. Educational Technology Research and Development, 49(3), 37

4. Hounsell, D. and McCune, V. (2002). Teaching-Learning Environments in Undergraduate Biology: Initial Perspectives and Findings. (ETL Occasional Reports, no. 2). Universities of Edinburgh, Durham 43 and Coventry, ETL Project

5. Joyce, M.Z. & Tallmann, J.I. (1997) Making the writing and research connections with the I-Search process. Neal-Schuman.

6. Knowlton, D.S. & Sharp, D. (Eds) (2003) Problem-based learning in the information age: New directions for teaching and learning. New York: Jossey-Bass

7. Linn, M.C., Davis, E.A., and Bell, P. (2004). Internet Environments for Science Education.

8. National Research Council (2000) Inquiry and the National Science Education Standards (Washington: National Academy Press).

9. Nickerson, R. S. (2004). Cognition and chance: The psychology of probabilistic reasoning. Mahwah, NJ: Erlbaum.

10. Rakow, S. J. (1986). Teaching science as inquiry. Fastback 246. Bloomington, IN: Phi Delta Kappa Educational Foundation. ED 275 506

11. Rocard, M. et al. (2007). Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. Brussels. Directorate General for Research, Science, Economy and Society.

12. Rocard, M. et al. (2007). Science Education Now: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. Brussels. Directorate General for Research, Science, Economy and Society.

13. Sandoval, W. A., & Bell, P. (2004). Design-Based Research Methods for Studying Learning in Context: Introduction. Educational Psychologist, 39(4), 199-201.

14. Schmidkunz H., Lindemann H. (1992). “Das forschend-entwickelnde Unterrichtsverfahren. Problemlösen im naturwissenschaftlichen Unterricht”. Westarp Wissenschaften, Essen

15. Vygotsky, L.S. (1980). Mind in society: The development of higher psychological processes. Boston: Harvard University Press.

Documents

Materiale auxiliare pentru cadre didactice · 2012-12-27 · de informaţii de înscriere, menţionate în formularul de înscriere online. Coordonatorul fiecărei echipe trebuie