ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Επισημάνσεις

Νίκος Παπασταματίου, επίτιμος Σχολικός Σύμβουλος κλΠΕ04

npapastam @ yahoo . gr http :// nikosictedu . blogspot . com

Φεβρουάριος 2011

ΜικροίοδηγοίΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α.

ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α. Επισημάνσεις

1. Γενικά

Το λογισµικό Φυσική Γυμνασίου-Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α. (από τα αρχικά των λέξεων Μηχανική, Ανάκλαση-Διάθλαση, Θερμότητα, Ηλεκτρισμός, Μοντέλα & Άτομα) είναι ένα ολοκλη-ρωμένο μαθησιακό περιβάλλον, που αποσκοπεί στην υποβοήθηση της διδασκαλίας της Φυσικής στο Γυμνάσιο. Δίνει έμφαση στις έννοιες που οι μαθητές φαίνεται ότι αντιμετω-πίζουν ιδιαίτερες γνωστικές δυσκολίες στην κατανόησή τους. Με τις κατάλληλες επιλογές το λογισμικό μπορεί να αξιοποιηθεί και για τη διδασκαλία της Φυσικής στο Λύκειο (ελεύ-θερη πτώση, Ηλεκτρισμός, Οπτική) και στο Δημοτικό σε αντίστοιχα θέματα. Αποτελείται από τέσσερις θεματικές ενότητες - μικρόκοσμους με στοιχεία διερευνητικού περιβάλλοντος - που υποστηρίζονται από δραστηριότητες (σενάρια) για διδακτική αξιοποίηση και τα οποία συνοδεύονται από τα αντίστοιχα φύλλα εργασίας για το μαθητή. Οι τέσσερις θεματικές ενότητες/ εικονικά εργαστήρια είναι: 1.Ηλεκτρισμός (ηλεκτρικά κυκλώματα, σύνδεση αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα). 2.Θερμότητα (διαστολή στερεών, υγρών, αερίου, αλλαγή φυσικής κατάστασης νερού). 3.Οπτική (ανάκλαση και διάθλαση του φωτός, χρώματα). 4.Μηχανική (πτώση σωμάτων στη Γη, στον αέρα και στο κενό). Κάθε ένα από τα εικονικά εργαστήρια αποτελεί και ένα προσομοιωμένο μικρόκοσμο της φυσικής (αλλά με περιορισμένο αριθμό δυνατοτήτων) με τον καθηγητή ή το μαθητή να επιλέγει τα εικονικά όργανα για να συνθέτει ο ίδιος την πειραματική/ εικονική διάταξη.

Παρουσίαση του λογισμικού, ανάλυση και διδακτικοί στόχοι καθεμιάς από τις τέσσερις ενότητες υπάρχουν στο CD-Rom που έχει σταλεί στα σχολεία στο αρχείο «Εισαγωγικό σημείωμα.doc» [ΜΑΘΗΜΑ > docs > Εισαγωγικό σημείωμα. doc ]. Το λογισμικό μπορεί να μεταφορτωθεί (download) και από εδώ: http://goo.gl/6IsTLs

2. Κατηγοριοποίηση λογισμικού

Το λογισµικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α. ανήκει σε δύο διαφορετικές κατηγορίες :

3. Εγκατάσταση

Ανοίγουμε το φάκελο ΜΑΘΗΜΑ_ Φυσική γυμνασίου του CD-Rom και εγκαθιστούμε το λογισμικό με διπλό κλικ στο εικονίδιο Setup.exe (Εικ. 1). Ακολουθώντας τις οδηγίες, η εγκατάσταση ολοκληρώνεται. Λειτουργεί σε Windows XP, Windows Vista, Windows 7.

Νίκος Παπασταματίου, Εκπαιδευτικό λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α., Φεβρουάριος 2011 2

Λογισμικά πρακτικής και

εξάσκησης

Υπερκείμενα & ηλεκτρονικά

βιβλία πολυμέσων

Περιβάλλοντα προσομοι-

ώσεων

Ανοικτά περιβάλλοντα διερεύνησης

Προγραμματι-ζόμενα

περιβάλλοντα

Συστήματα μοντελοποί-

ησης

Χ Χ

ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

Εικόνα 1.

4. Συνοδευτικό υλικό-Περιήγηση

Το συνοδευτικό υλικό του λογισμικού βρίσκεται στον (υπο)φάκελο docs (Εικ. 1). Ανοίγοντάς τον εμφανίζονται τρία αρχεία: manual. doc, Εισαγωγικό σημείωμα. doc και Τετράδιο μαθητή. doc (Εικ. 2).

Εικόνα 2.

- Το αρχείο manual. doc (σελ. 1-60) είναι ο Οδηγός χρήσης του λογισμικού και περιλαμ-βάνει τη βασική εργαλειοθήκη όλων των ενοτήτων/εικονικών εργαστηρίων (Εικ. 3), το

Εικόνα 3.

Νίκος Παπασταματίου, Εκπαιδευτικό λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α., Φεβρουάριος 2011 3

Ανανέωση

Πίνακας εργαστηρίου

Έξοδος από πρόγραμμα

Σημειωματάριο

Βοήθεια ΉχοςΈξοδος από εργαστήριο

Ευρετήριο όρων

Δραστηριότητες: Οδηγίες για την πραγματοποίηση

του πειράματος

ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

περιβάλλον εργασίας του κάθε εργαστηρίου με τις αντίστοιχες οδηγίες (σενάρια χρήσης) συν τα δυναμικά μοντέλα και τις γραφικές παραστάσεις όπου κρίνεται απαραίτητο.- Το αρχείο Εισαγωγικό σημείωμα. doc (σελ. 1-20) περιλαμβάνει τις διδακτικές αρχές και τους εκπαιδευτικούς στόχους της κάθε ενότητας/ εικονικού εργαστηρίου και τα αντίστοιχα πειράματα.- Το αρχείο Τετράδιο μαθητή. doc ( σελ. 1-40) περιλαμβάνει 23 φύλλα εργασίας έτοιμα για εκτύπωση.

Συνιστάται η αντιγραφή-επικόλληση, λ.χ., στα Έγγραφά μας, του φακέλου docs .

5. Επισημάνσεις

Το λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α. αν και ευκολόχρηστο, σε κάποια σημεία του παρουσιάζει δυσκολίες για τον πρωτόπειρο χρήστη- μαθητή. Παρακάτω παρουσιάζονται ορισμένες επισημάνσεις ανά εικονικό εργαστήριο προς διευκόλυνση των χρηστών.

1 Εργαστήριο Μηχανικής

1.1 Ελεύθερη πτώση

Νύχτα-ημέρα

Άνοιγμα χειριστηρίου

- Με κλικ στο κουμπί Μοντέλο κίνησης εμφανί-ζονται σε ξεχωριστό παράθυρο οι δυνάμεις που επιδρούν στο σώμα, η ταχύτητά του και η επιτάχυνσή του κατά τη διάρκεια της κίνησης. - Οι γραφικές παραστάσεις (s-t), (u-t), (a-t) εμφανίζονται αν κατά την εκτέλεση έχουμε επιλέξει (κάθε φορά) ένα από τα τρία

αντικείμενα ( κουμπί Γραφική παράσταση ).- Με κλικ στο κουμπί Ερωτήσεις του παραθύρου Μοντέλο κίνησης ανοίγει το παράθυρο με τις ερωτήσεις αξιολόγησης.

Αναλυτικές οδηγίες για την εκτέλεση του εικονικού πειράματος στις σελ. 39-45 του αρχείου manual. doc

2 Εργαστήριο Θερμότητας

2.1 Διαστολή στερεών

-Για το άναμμα του λύχνου πρώτα επιλέγω ένταση της φλόγας (0,1,2,3) με δεξί κλικ στο λύχνο και κατόπιν, στο χειριστήριο πάν δεξι, αριστερό κλικ στη φλόγα (…)

- Με κλικ στο κουμπί Μοντέλο εμφανίζεται σε ξεχωριστό παράθυρο το αντίστοιχο σωματιδιακό μοντέλο (…)

Νίκος Παπασταματίου, Εκπαιδευτικό λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α., Φεβρουάριος 2011 4

ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

2.2 Διαστολή υγρών

- Εμφάνιση μεγέθυνσης θερμομέτρου με κλικ στο «μεγεθυντικό φακό» του χειριστηρίου(…)

- Με κλικ στο κουμπί Μοντέλο εμφανίζεται σε ξεχωριστό παράθυρο το αντίστοιχο σωματιδιακό μοντέλο (…)

- Για να ανάψει η φλόγα πρέπει να έχει τοποθετηθεί πάνω από αυτή, στο τρίποδα, κάποιο δοχείο με υγρό για θέρμανση.

Αναλυτικές οδηγίες για την εκτέλεση των εικονικών πειραμάτων Θερμότητας στις σελ. 19-26 του αρχείου manual. doc

3 Εργαστήριο οπτικής

3.1 Ανάκλαση σε κάτοπτρο

- Με αριστερό κλικ στην αναμμένη λάμπα η δέσμη κινείται από πάνω προς τα κάτω και με δεξί κλικ από κάτω προς τα πάνω (…)

- Με κλικ στο κουμπί Γεωμετρικό Μοντέλο εμφανίζεται ο γωνιομετρικός δίσκος και η τιμή των γωνιών πρόσπτωσης και ανάκλασης (…)- Με κλικ στο κουμπί Ερωτήσεις του παραθύρου

Γεωμετρικό Μοντέλο ανοίγει το παράθυρο με τις ερωτήσεις αξιολόγησης.

3.2 Ανάκλαση-διάθλαση σε υγρόα) Από αραιότερο σε πυκνότερο (…)- Άναμμα της λάμπας από το κουμπί on-off (κάτω αριστερά)…β) Από πυκνότερο σε αραιότερο υλικό (ολική ανάκλαση)- Η δέσμη κινείται με δεξί κλικ στη λάμπα και τράβηγμά της (επίσυρση) προς τα δεξιά (…)

3.3 Παιγνίδι

- Επιλέξτε από το μενού επιλογής - τον Πίνακα εργαστηρίου- Οπτικής «Παιγνίδι» και καλή διασκέδαση!

Αναλυτικές οδηγίες για την εκτέλεση των εικονικών πειραμάτων Οπτικής στις σελ. 27-38 του αρχείου manual. doc

Νίκος Παπασταματίου, Εκπαιδευτικό λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α., Φεβρουάριος 2011 5

ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

4 Εργαστήριο ηλεκτρισμού

4.1 Γενικά

- Το εικονικό εργαστήριο Ηλεκτρισμού αφενός είναι συγκεκριμένων δυνατοτήτων, που προσδιορίζονται από το λογισμικό, κι αφετέρου παρουσιάζει «δυσκολίες» στη συναρ-μολόγηση της εικονικής πειραματικής διάταξης, η οποία απαιτεί ακριβείς χειρισμούς ιδίως κατά τη σύνδεση στο κύκλωμα των οργάνων μέτρησης.

4.2 Απλό κύκλωμα με λαμπάκι, αμπερόμετρο και βολτόμετρο

-Πρώτο βήμα: Με δεξί «κλικ» επάνω στην μπα- ταρία επιλέγουμε τιμή 6 V και με drag & drop τη σύρουμε πάνω στον πάγκο εργασίας (τραπέζι).

Δεν μπορούμε να κατεβάσουμε την ηλ. πηγή στο τραπέζι, αν πρώτα δεν έχουμε επιλέξει την τιμή της (6 V ή 12 V). Το ίδιο ισχύει και για τους αντιστάτες.

- Δεύτερο βήμα: Κατεβάζουμε από την οργανο-θήκη στον πάγκο εργασίας το λαμπάκι και το δια-κόπτη και πραγματοποιούμε τη συνδεσμολογία (Εικ. 4.2.1).

Για να συνδέσουμε τα αντικείμενα κάνουμε κλικ στο «καλώδιο» στην οργανοθήκη,

οπότε ο κέρσορας του ποντικιού αλλάζει σε «ακροδέκτη» ( ). Στη συνέχεια περνώντας τον κέρσορα του ποντικιού πάνω από τα σημεία σύνδεσης των αντικειμένων, αλλάζει σε

«χέρι» ( ). Κάνοντας «κλικ» στα σημεία σύνδεσης που επιλέγουμε, ενώνονται με καλώδιο το κάθε ζεύγος σημείων που επιθυμούμε να συνδέσουμε.

ΠΡΟΣΟΧΗ! Ο ένας ακροδέκτης της μπαταρίας παραμένει ασύνδετος (σε αναμονή) μέχρι να γίνει έλεγχος του κυκλώματος.

- Τρίτο βήμα: Ο έλεγχος του κυκλώματος

γίνεται πατώντας το πλήκτρο Έλεγχος. Αν οι συνδέσεις στο κύκλωμά μας δεν είναι σωστές, εμφανίζεται σχετικό μήνυμα. Αν τοκύκλωμα είναι σωστό, συνδέουμε τον ακρο-δέκτη της μπαταρίας, κάνοντας «κλικ» επάνωτου με το ποντίκι.- Με δεξί κλικ κλείνουμε το διακόπτη και ελέγχουμε αν φωτοβολεί το λαμπάκι.

- Τέταρτο βήμα: Επιλέγουμε το Αμπερόμετρο (Α) και το σύρουμε στον πάγκο εργασίας (Εικ. 4.2.2). Στη συνέχεια, δεξί κλικ πάνω του και στο παράθυρο που ανοίγει, επιλέγουμε Σύνδεση. Με αριστερό κλικ στον ένα του ακροδέκτη (+) το συνδέουμε , λ.χ., με το λαμπάκι

Νίκος Παπασταματίου, Εκπαιδευτικό λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α., Φεβρουάριος 2011 6

Εικόνα 4.2.1

Εικόνα 4.2.2

ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ ΚΑΙ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΤΠΕ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

και με κλικ στον άλλο του ακροδέκτη (-) το συνδέουμε σε σειρά με τον ανοιχτό διακόπτη (ταυτόχρονα «εξαφανίζεται το αρχικό καλώδιο σύνδεσης διακόπτη-λάμπας!) (Εικ. 4.2.3).

ΠΡΟΣΟΧΗ! Τα όργανα μέτρησης έχουν προγραμματιστεί έτσι, ώστε, να μην επιλέγονται ούτε να σύρονται στον πάγκο εργασίας, πριν ελεγχθεί ότι η συνδεσμολογία είναι η σωστή.

- Πέμπτο βήμα: Επιλέγουμε το Βολτόμετρο (V) και πανομοιότυπα το συνδέουμε παράλληλα, λ.χ., στα άκρα της ηλ. πηγής ή της λάμπας. Στη συνέχεια κλείνουμε το διακόπτη και διαβάζουμε τις ενδείξεις των οργάνων (Εικ. 4.2.4).

Με κλικ στο κουμπί Μοντέλο εμφανίζεται σε ξεχωριστό παράθυρο το σωματιδιακό μοντέλο των ελευθέρων ηλεκτρονίων και με κλικ στο κουμπί Ερωτήσεις του παραθύρου ανοίγει το παράθυρο με τις ερωτήσεις αξιολόγησης.

Στο εικονικό εργαστήριο Ηλεκτρισμού του λογισμικού η σύνδεση των οργάνων μέτρησης στο κύκλωμα παρουσιάζει τη μεγαλύτερη δυσκολία! Επειδή αυτά πρέπει να χωροθετηθούν κατά τρόπο που αφενός να μην παρεμβάλλονται (μπερδεύονται) ανάμεσα στα άλλα στοιχεία του κυκλώματος κι αφετέρου να έχει εκ των προτέρων προσδιοριστεί πού θα συνδεθεί ο κάθε ακροδέκτης τους , ώστε η όλη εργασία να μην είναι χρονοβόρα… [Για τη μελέτη των ηλεκτρικών κυκλωμάτων προτείνονται – εκτός από το πραγματικό εργαστήριο που κάνουν οι ίδιοι οι μαθητές – το λογισμικό Edison, το λογισμικό Α.Μ.Α.Π. ή οι αντίστοιχες διαδραστικές προσομοιώσεις τις ιστοσελίδες PhET, seilias . gr , κ.ά.]

Αναλυτικές οδηγίες για την εκτέλεση των εικονικών πειραμάτων Ηλεκτρισμού στις σελ. 47-60 του αρχείου manual. doc

Νίκος Παπασταματίου, Εκπαιδευτικό λογισμικό Μ.Α.Θ.Η.Μ.Α., Φεβρουάριος 2011 7

Εικόνα 4.2.3 Εικόνα 4.2.4