Μετάβαση στο κύριο περιεχόμενο

Δυσκολίες στη διδασκαλία της Φυσικής.

Η Φυσική θεωρείται από τα δυσκολότερα μαθήματα για τους περισσότερους μαθητές σ’ όλο τον κόσμο. Κατά τον Carey (1985) υπάρχει ιδιαίτερη δυσκολία για την κατανόηση του μαθήματος των φυσικών επιστημών.  Όμως σ’ αυτήν την δύσκολη επιστήμη οφείλουν την ύπαρξή τους τα αυτοκίνητα, τα τρένα, τα αεροπλάνα, τα τηλέφωνα, οι τηλεοράσεις  και τόσα άλλα που κάνουν τη ζωή μας εύκολη. Είναι η βάση των θετικών επιστημών και για πολύ κόσμο είναι μαγική. Για τον κόσμο που ασχολείται μαζί της βέβαια δεν αποτελεί κάτι μαγικό, πλην όμως τους έχει μαγέψει. Όμως τι ειρωνεία, με τη Φυσική καταφέραμε να μετατρέψουμε τους άχαρους πολέμους του περασμένου αιώνα σε πολέμους θεαματικούς με τεράστιες δυνατότητες μαζικής καταστροφής.

Η εισαγωγή των μαθηματικών στη Φυσική ήταν σημαντική στην πορεία της εξέλιξής της και ήταν αυτό που της έδωσε την τεράστια ανάπτυξη. Κατάφερε να περιγράψει τα διάφορα φυσικά φαινόμενα με τη χρήση μαθηματικών τύπων. Δεν θα πρέπει όμως όσοι ασχολούμαστε με τη Φυσική, να μένουμε στη χρήση των μαθηματικών τύπων, διότι τότε δε θα ξέρουμε τι πραγματικά σημαίνουν αυτοί οι τύποι ή θα αδυνατούμε να εκφράσουμε με μαθηματικούς τύπους ένα φυσικό φαινόμενο. Αυτό που συνδέει το φυσικό φαινόμενο με τους τύπους των μαθηματικών είναι το πείραμα και η μοντελοποίησή του.
Το πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί στο φυσικό περιβάλλον, στο εργαστήριο ή  αντί του πραγματικού πειράματος να κάνουμε χρήση του ηλεκτρονικού υπολογιστή για την προσομοίωσή του.

Η διδασκαλία της Φυσικής.

Η διδασκαλία της Φυσικής παρουσιάζει πολύ μεγάλα προβλήματα διεθνώς. Τα προβλήματα εντοπίζονται στο ίδιο το μάθημα, στον τρόπο διδασκαλίας και στους μαθητές. Κατά τη διδασκαλία εισάγονται έννοιες της Φυσικής μερικές των οποίων είναι δύσκολες ακόμη και για μας τους δασκάλους που ασχολούμαστε με τη Φυσική επί σειρά ετών. Η παραδοσιακή διδακτική προσέγγιση και η συμβολική αναπαράσταση  της Φυσικής που ακολουθείται στα Πανεπιστήμια τείνει να υιοθετηθεί από τους περισσότερους δασκάλους της Φυσικής. Αυτοί διδάσκουν τους μαθητές όπως οι ίδιοι διδάχτηκαν στα Πανεπιστήμια. Αλλά και από μεριάς  των μαθητών το μάθημα της Φυσικής απαιτεί ένα αρκετά καλό επίπεδο γλώσσας, αρκετή ευχέρεια στη χρήση των μαθηματικών και αφαιρετική ικανότητα. Κατά τον Carey τα βιβλία των φυσικών συχνά εισάγουν περισσότερες λέξεις ανά σελίδα από ότι τα εγχειρίδια των ξένων γλωσσών. Πάρα πολλοί μαθητές στερούνται των παραπάνω ικανοτήτων με αποτέλεσμα να μην μπορούν να κατανοήσουν τη Φυσική οπότε την κατατάσσουν στα δύσκολα μαθήματα και προσπαθούν να την αποφύγουν. Η θεραπεία των ανωτέρω δυσκολιών μπορεί να επιτευχθεί με τον κατάλληλο δάσκαλο και την πειραματική διδασκαλία του μαθήματος.

Κατάλληλος δάσκαλος.

Κατάλληλος δάσκαλος είναι εκείνος που ξέρει πολύ καλά το αντικείμενο που θα διδάξει, αλλά και έχει αρκετά μεγάλη μεταδοτικότητα. Η ευρηματικότητα και η φαντασία είναι επίσης προτερήματα που πρέπει απαραίτητα να έχει ο δάσκαλος της Φυσικής, αφού καλείται να διδάξει στους μαθητές του άλλοτε πράγματα καινούργια και άλλοτε πράγματα που αντιστέκονται. Ο τελευταίος όρος έχει την έννοια ότι οι μαθητές πριν τη διδασκαλία είχαν μια λαθεμένη άποψη για την ερμηνεία ενός Φυσικού φαινομένου, αυτή που θεωρεί σωστή το πλατύ κοινό, πείθονται κατά τη διάρκεια του μαθήματος για τη σωστή άποψη, αλλά μετά την παρέλευση κάποιου χρονικού διαστήματος επανέρχονται μόνοι τους στην προηγούμενη άποψη, αυτή που κοινώς επικρατεί. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι εκείνο της ελεύθερης πτώσης. Επικρατεί η άποψη ότι τα βαρύτερα σώματα πέφτουν γρηγορότερα. Πάρα πολλοί μαθητές, ενώ πείθονται κατά τη διάρκεια του μαθήματος ότι η πρόταση αυτή δεν είναι σωστή, μετά από κάποιο διάστημα επανέρχονται στην επικρατούσα άποψη.

Ο καθηγητής ο Φυσικός φέρνει τους μαθητές κοντά στη Φυσική, κάνει το    μάθημά του μάθημά τους.

Θα πρέπει ο καθηγητής να επιστρατεύσει την ευρηματικότητα και τη φαντασία του για να κεντρίσει το ενδιαφέρον των μαθητών του. Να τους κάνει να πιστέψουν ότι το μάθημα της  Φυσικής δεν είναι ένα μάθημα ξεκομμένο από την πραγματικότητα, φτιαγμένο για λίγους, αλλά εκείνο το μάθημα που μελετά αυτά που οι άνθρωποι είπαν και σκέφτηκαν για τη φύση και ασχολείται με την καθημερινή πραγματικότητα. Πρέπει να πείσει τους μαθητές του ότι η Φυσική ασχολείται με ότι πιο μοντέρνο υπάρχει στον κόσμο και άρα είναι το μάθημα εκείνο που ταιριάζει περισσότερο στους νέους.

Μπορεί ν’ αρχίσει  το μάθημα με παραδείγματα από την καθημερινή ζωή που ο κοινός πολίτης τα εξηγεί ή τα ονομάζει με διαφορετικό τρόπο απ’ ότι η Φυσική. Ένας πρόσφορος τρόπος είναι ν’ αρχίζει το μάθημα, κάνοντας μια ανάλυση μαζί με τους μαθητές τους σε μια πρόταση που γράφει στον πίνακα όπως οι παρακάτω:
  • Είναι επικίνδυνο να αποκρούσεις την μπάλα όταν αυτή έχει πολλή φόρα.
  • Η φυγόκεντρη δύναμη τον έβγαλε έξω στην στροφή.
  • Και τα δυο αυτοκίνητα πιάνουν την ίδια τελική ταχύτητα αλλά το ένα είναι πιο γρήγορο από το άλλο.
  • Γιατί τόσα χρόνια στέλνουμε στο φεγγάρι πυραύλους και δεν στέλνουμε ελικοφόρα αεροπλάνα με μεγάλη μηχανή;
  • Δεν πήγε στο πάρτι που σχεδίαζε τόσο καιρό γιατί όταν σιδέρωσε το μεταξωτό της φόρεμα άνοιξε σαν αλεξίπτωτο.
  • Δεν έπαιρνε μπροστά το αυτοκίνητο γιατί είχαν μείνει από μπαταρία. Ο Κωστάκης πρότεινε στον πατέρα του να φέρει 8 μπαταρίες του 1.5 V από τα παιγνίδια του για να βοηθήσει την κατάσταση.
  • Στον παγωμένο δρόμο ρίχνουμε αλάτι. Στο νερό του ψυγείου του αυτοκινήτου ζάχαρη. Στη βενζίνα δε ρίχνουμε ούτε αλάτι ούτε ζάχαρη.

Κάνοντας μία ολιγόλεπτη αναφορά σε θέματα όπως τα ανωτέρω ανάλογα με την εκάστοτε θεματική ενότητα που θα διδάξουμε, το μάθημα δε γίνεται μονότονο, ενώ οι μαθητές μας συνειδητοποιούν ότι η Φυσική ασχολείται με την επίλυση καθημερινών προβλημάτων που τους αφορούν άμεσα.

Όντως η διδασκαλία της Φυσικής παρουσιάζει αρκετές δυσκολίες αλλά με τον «κατάλληλο» εκπαιδευτικό o οποίος χρησιμοποιεί πρόσφορες για τη Φυσική εκπαιδευτικές προσεγγίσεις θα κάνουμε το μάθημα της Φυσικής προσιτό στους μαθητές μας, θα τους κάνουμε να το αγαπήσουν και όταν το αγαπήσουν η επιτυχία της διδασκαλίας θα είναι εξασφαλισμένη.

Δ. Τσαούσης Σχολικός Σύμβουλος.




Σχόλια

Δημοφιλείς αναρτήσεις από αυτό το ιστολόγιο

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) Εξισώσεις κίνησης

Περιοδικά ονομάζονται τα φαινόμενα που επαναλαμβάνονται με τον ίδιο τρόπο σε ίσα χρονικά διαστήματα. Π.χ. ομαλή κυκλική κίνηση, κίνηση εκκρεμούς, περιστροφή γης γύρω από τον ήλιο κ.ά. (Σκέψου μερικά ακόμη …) Στοιχεία περιοδικής κίνησης Κάθε περιοδική κίνηση χαρακτηρίζεται από τα παρακάτω τρία στοιχειά: Περίοδος (Τ) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται ο χρόνος που απαιτείται για μια πλήρη επανάληψη του φαινομένου ή ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών επαναλήψεων του φαινομένου. Η περίοδος είναι μονόμετρο μέγεθος και η μονάδα μέτρησής της είναι το 1 sec . Συχνότητα (f) ενός περιοδικού φαινομένου ονομάζεται το φυσικό μέγεθος του οποίου το μέτρο θα δίνεται από το σταθερό πηλίκο του αριθμού Ν των επαναλήψεων του φαινομένου σε κάποιο χρόνο t, προς το χρόνο αυτό.Δηλαδή:        Η συχνότητα είναι μονόμετρο μέγεθος και έχει μονάδα μέτρησης το 1 sec -1 ή 1 κύκλος/sec ή 1 Hz (Hertz) . Σχέση μεταξύ περιόδου – συχνότητας Επειδή σε χρόν

Ενέργεια Ταλάντωσης

Η ενέργεια της ταλάντωσης Ε (ή ολική ενέργεια) ενός συστήματος που εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση ισούται με την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα για να το θέσουμε σε κίνηση (ταλάντωση).  Η ενέργεια αυτή θα δίνεται από τη σχέση:  Από την σχέση αυτή προκύπτει ότι το πλάτος Α καθορίζεται από την ενέργεια  της ταλάντωσης, δηλαδή από την ενέργεια που προσφέραμε αρχικά στο σύστημα ώστε  να αρχίσει να ταλαντώνεται. Σε όλη την διάρκεια της ταλάντωσης η ενέργεια παραμένει  σταθερή. Η ενέργεια μιας απλής αρμονικής ταλάντωσης είναι σταθερή και ανάλογη µε το τετράγωνο του πλάτους της. Απόδειξη της παραπάνω σχέσης. Αν το σώμα βρίσκεται ακίνητο στην θέση ισορροπίας, για να μετακινηθεί σε µια άλλη θέση πρέπει να του ασκηθεί κατάλληλη εξωτερική δύναμη F εξ . Κατά την μετακίνηση αυτή θα ασκείται στο σώμα και η δύναμη επαναφοράς.  Για να μετακινηθεί το σώμα στην θέση (x) θα πρέπει το μέτρο της εξωτερικής δύναμης να είναι ίσο µε το μέτρο της δύναμης επανα

Ταλάντωση και Ελατήριο

Ελατήριο ονομάζεται ένα μηχανικό εξάρτημα το οποίο έχει την ικανότητα να αποθηκεύει μηχανική ενέργεια παραμορφώμενο προσωρινά. Συνήθως το σχήμα είναι ελικοειδές, αλλά υπάρχουν και ελατήρια σε σχήμα ράβδου, οι σούστες. Το κάθε ελατήριο μπορεί να παραμορφωθεί ως προς μία διάστασή του υπό την επίδραση δύναμης. Όταν ασκείται δύναμη σε αυτήν τη διάσταση, το ελατήριο παραμορφώνεται αποθηκεύοντας το έργο της δύναμης.   Ιδανικό ελατήριο Σε ιδανικά θεωρητικά ελατήρια ισχύει απόλυτα ο νόμος του Hook , δε χάνεται ενέργεια στο περιβάλλον και τα ελατήρια μπορούν πάντα να επιστρέψουν στο αρχικό τους μήκος. Επίσης η μάζα του ιδανικού ελατηρίου θεωρείται αμελητέα. [Στην πραγματικότητα χάνεται μικρό ποσό ενέργειας στο περιβάλλον ως θερμική ενέργεια, ενώ η παραμόρφωση μπορεί να γίνει μόνιμη. Κάθε ελατήριο έχει κάποια όρια αντοχής αν τα υπερβούν θα παραμορφωθεί ή θα σπάσει. Επιπλέον, με την επαναλαμβανόμενη χρήση το υλικό χάνει τις ιδιότητές του λόγω μηχανικής κόπωσης και αν δεν

Απλή Αρμονική Ταλάντωση (Α.Α.Τ) - Συνισταμένη Δύναμη

Από την Α΄ Λυκείου γνωρίζεις τον θεμελιώδη νόμο της Μηχανικής (2 ος νόμος του Newton), ΣF=mα . Επίσης, όπως γνωρίζεις για να υπάρχει επιτάχυνση πρέπει να υπάρχει και δύναμη που ασκείται σε κάποιο σώμα. Στην Α.Α.Τ. ισχύει α=-ω 2 x, ο συνδυασμός αυτών των δυο σχέσεων δίνει τη σχέση:  Σ F=-m ω 2 x     Από τη σχέση αυτή φαίνεται ότι όταν ένα σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση η συνολική δύναμη που δέχεται είναι ανάλογη με την απομάκρυνση του σώματος από την Θ.Ι. της τροχιάς του και έχει αντίθετη φορά από αυτήν. Όταν το σώμα περνά από την Θ.Ι. η συνολική δύναμη που δέχεται ισούται με μηδέν. (Για το λόγο αυτό, ονομάζεται θέση ισορροπίας της ταλάντωσης). Επίσης, στις ακραίες θέσεις της ταλάντωσης η ΣF είναι μεγίστη. Στο βίντεο δες το διάνυσμα της δύναμης επαναφοράς (είναι πάντα προς την θέση ισορροπίας).      Αν συμβολίσουμε το γινόμενο mω 2 με D (που είναι σταθερό για κάθε ταλαντωτή), δηλαδή D = mω 2 Τότε θα έχουμε τη σχέση που δίνει τ

Πως αποδεικνύουμε ότι ένα σώμα κάνει απλή αρμόνική ταλάντωση

Το είδες εδώ , τώρα λίγο πιο αναλυτικά. Σε ασκήσεις που έχουμε ένα σώμα συνδεδεμένο με ένα ελατήριο και μας ζητείται να αποδείξουμε ότι σώμα εκτελεί απλή αρμονική ταλάντωση δουλεύουμε πάντα έχοντας στο μυαλό μας ότι αρκεί να αποδείξουμε ότι σε μιά τυχαία θέση της κίνησης του σώματος η συνισταμένη δύναμη που ασκείται σε αυτό μπορεί να γραφεί στη μορφή:  Σ F=-Dx Για το σκοπό αυτό ακολουθούμε τα παρακάτω βήματα: 1. Σχεδιάζουμε το ελατήριο στη θέση φυσικού μήκους (ΘΦΜ). 2. Σχεδιάζουμε το σύστημα ελατήριο - σώμα στη θέση ισορροπίας του (Θ.Ι.) και   σχεδιάζουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα. (γράφουμε:)  Στη θέση ισορροπίας του συστήματος ισχύει   ΣF=0 Από τη σχέση αυτή για τη συνισταμένη των δυνάμεων στη θέση ισορροπίας προκύπτει μια συνθήκη για τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα στην κατάσταση ισορροπίας. Δηλαδη:  Σ F =0  ή   mg - F ελ  =0   ή    mg = kx 1  (1) 3. Σχεδιάζουμε τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα όταν το σώμα

Ταλάντωση και πλαστική κρούση

Θυμήσου την ορμή:  Για ένα σώμα μάζας m που κινείται µε ταχύτητα u η ορμή του p δίνεται από τη σχέση: p=mu Η ορμή p είναι ένα διανυσματικό μέγεθος το ο­ποίο έχει: μέτρο p = m u , διεύθυνση και φορά ίδια µε τη διεύθυνση και τη φορά της ταχύτητας u , μονάδα μέτρησης στο S.I. το 1 kg ∙ m/s (ισοδύναμη μονάδα είναι το 1 Ν∙s). Η ορμή, ως διανυσματικό μέγεθος, έχει όλες τις ιδιότητες των διανυσμάτων. Έτσι: μπορεί ν' αναλυθεί σε άξονες, δηλαδή σε συ­νιστώσες p x και p y, μεταβάλλεται αν μεταβληθεί τουλάχιστον ένα από τα στοιχεία της, δηλαδή το μέτρο της, η διεύθυνσή της ή η φορά της. Ο ρυθμός μεταβολής της ορμής (dp/dt) ισούται με την δύναμη ή τη συνισταμένη των δυνάμεων (ΣF) που ασκούνται στο σώμα. Προσοχή: Όταν στις ασκήσεις πρέπει να υπολογίσεις την μεταβολή της ορμής τότε θα υπολογίζεις την σχέση:    Δp = p τελ – p αρχ Ενώ όταν  ζητείται ο ρυθμό μεταβολής της ορμής θα υπολογίζεις τη σχέση:  dp/dt  ή Σ F.

Θέματα πανελληνίων εξετάσεων: Ταλαντώσεις

Τα θέματα των πανελληνίων μπορείς να τα δεις κι εδώ , αλλά σ’ αυτό το αρχείο θα βρεις όλα τα θέματα από το 2001 ως το 2012 τα οποία αναφέρονται στις ταλαντώσεις, αποκλειστικά,  μηχανικές, ηλεκτρικές. Καλή δουλειά σου εύχομαι. 

Μαγνήτες πηνία και ηλεκτρικό ρεύμα.

Ο Michael Faraday δημιούργησε την πρώτη ηλεκτρική γεννήτρια το 1831 χρησιμοποιώντας ένα πηνίο και ένα μόνιμο μαγνήτη. Όταν ο μαγνήτης άλλαζε θέση σε σχέση με το πηνίο, αναπτυσσόταν ηλεκτρικό ρεύμα. Ένα παρόμοιο πείραμα μπορεί να πραγματοποιηθεί με ένα σωλήνα χαλκού και έναν μαγνήτη. Παρά το γεγονός ότι ο χαλκός δεν είναι μαγνητικό υλικό, κατά την πτώση του μαγνήτη μέσα από τον σωλήνα δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα την ανάπτυξη ηλεκτρικού ρεύματος. Το ρεύμα με τη σειρά του δημιουργεί μαγνητικό πεδίο το οποίο αντιτίθεται στην κίνηση του μαγνήτη καθυστερώντας την πτώση του. Η παραπάνω λειτουργία δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια η οποία στη συνέχεια διαχέεται στην ατμόσφαιρα με τη μορφή θερμότητας. Η ίδια βασική αρχή χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε όλο τον κόσμο. Απλό. Δεν είχε ιδέα τι θα ακολουθούσε .  Source:  1veritasium

Προετοιμασία Φυσικής Γ΄ Λυκείου.

Λογικά, αν είσαι απόφοιτος της Β΄ τάξης του λυκείου, θα έχεις ξεκινήσει την προετοιμασία σου για τις Πανελλαδικές. Ή τέλος πάντων τις επόμενες μέρες, όπως είθισται θα αρχίσεις να προετοιμάζεσαι. Αυτό που μπορείς να κανείς εδώ είναι να καλύψεις κάποια ενδεχόμενα κενά μελετώντας τα Μαθηματικά και τη Μηχανική που απαιτεί η Φυσική της Γ΄ Λυκείου. Επίσης, μπορείς να πας λίγο παρακάτω και να μελετήσεις την Απλή Αρμονική Ταλάντωση , τη Συνισταμένη Δύναμη , το Ελατήριο , την Ενέργεια Ταλάντωσης και  Πως αποδεικνύουμε ότι ένα σώμα κάνει απλή αρμονική ταλάντωση. Στη συνέχεια, δες το παρακάτω βίντεο το οποίο επιμελήθηκε ο συνάδελφος   Γιώργος Παναγιωτακόπουλος . Σου λέει για τα βήματα που πρέπει να ακολουθείς, γενικά, για την επίλυση ασκήσεων. Να και δυο μαθήματα ακόμη.  Αυτά, καλή αρχή σου εύχομαι και να θυμάσαι: Στα όνειρα αρχίζουν οι Ευθύνες.

Θα μπορούσε η γη να είναι επίπεδη;

Όχι, προφανώς αλλά υπάρχουν αρκετοί υποστηρικτές της επίπεδης γης, σύμφωνα με το forum the flat earth society , σαράντα χιλιάδες μη λογικοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η γη είναι επίπεδη, σήμερα, όχι πριν τρεις χιλιάδες χρόνια. Με το θέμα ασχολήθηκε ο  Μάικλ Στίβενς , όχι με τις ψεκασμένες απόψεις αλλά με την επιστημονική λογική, αν αυτή υφίσταται, σε μια επίπεδη γη.  Ένας λόγος για τον οποίο οι θεωρίες συνωμοσίας είναι δημοφιλείς είναι επειδή οι άνθρωποι έχουν μια φυσική τάση να αναζητούν νόημα σε διαφορετικά τυχαία γεγονότα. Ο νευρολόγος Klaus Konrad επινόησε τον όρο αποφένια το 1948 για να χαρακτηρίσει την έναρξη της παραληρητικές σκέψης στην ψύχωση - ως όρος σημαίνει την εμπειρία του να δει κάποιος νόημα, οικεία μοτίβα ή συνδέσεις σε τυχαία δεδομένα [...] Μια από τις πιο γνωστές θεωρίες συνωμοσίας ήταν η πρώτη προσσελήνωση (1969) και ειδικά το φαινόμενο του «κυματισμού της αμερικάνικης σημαίας». Με δεδομένο ότι στην Σελήνη δεν υπάρχει αέρας και ως εκ τούτου άνεμος, που να