Οδηγίες για τον Εκπαιδευτικό

Εκπαιδευτική Μεθοδολογία

Διδακτικοί στόχοι

Απαντήσεις ασκήσεων

Η κεντρική ιδέα ανάπτυξης των σεναρίων είναι η προσέγγιση της εκάστοτε θεματικής ενότητας μέσω της ιστορικά καταξιωμένης επιστημονικής / ερευνητικής μεθόδου, αυτής που όχι μόνο απετέλεσε - και αποτελεί - το εργαλείο του ανθρώπου / ερευνητή / επιστήμονα για την κατανόηση και περιγραφή του κόσμου του και εξοικειώνει / ασκεί το μαθητή με / στην επιστημονική σκέψη, αλλά - τελικά - και οριοθετεί (μαζί με την επιστημονική δεοντολογία) και αυτή την ίδια την επιστήμη από τις άλλες γνωσιακές περιοχές. Η επιστημονική / ερευνητική μέθοδος έχει διαμορφωθεί κατάλληλα σε εκπαιδευτική μέθοδο με τα παρακάτω βήματα:

1. Έναυσμα ενδιαφέροντος Παρατηρώ, Πληροφορούμαι, Ενδιαφέρομαι

- χρησιμοποιείται για την πρόκληση του ενδιαφέροντος του εκπαιδευτικού / μαθητή, σε αναλογία με την πρόκληση της περιέργειας του επιστήμονα / ερευνητή ανθρώπου για την έρευνα του φυσικού κόσμου,

2. Διατύπωση Υποθέσεων Προβληματίζομαι, Συζητώ, Υποθέτω

- προβληματισμός για το συγκεκριμένο θέμα, όπως έχει προκύψει από την πρόκληση του εναύσματος και συζήτηση που οδηγεί στη διατύπωση - καταρχήν - υποθέσεων για τα αίτια, αρχές λειτουργίας και τις παραμέτρους που το επηρεάζουν - ή που επηρεάζονται από αυτό -,

- διερεύνηση των όποιων προαντιλήψεων των μαθητών ώστε στη συνέχεια, κατά τον πειραματισμό, να ενισχυθούν εποικοδομητικά οι ακριβείς προαντιλήψεις και να αρθούν οι εσφαλμένες,

3. Πειραματισμός Ερευνώ, Ενεργώ, Πειραματίζομαι

- η διατύπωση ερωτημάτων και υποθέσεων και η διαμόρφωση της επιστημο-κεντρικής / διαθεματικής αντιμετώπισης του θέματος αναδεικνύει την αναγκαιότητα περαιτέρω έρευνας, η ποικιλότητα της οποίας μάλιστα - συχνά - επιβάλει τον χωρισμό των μαθητών σε ομάδες και τον καταμερισμό / εξειδίκευση της εργασίας,

- η εργασία πεδίου, ο πειραματισμός, η μέτρηση, η στατιστική επεξεργασία, ο υπολογισμός σφαλμάτων και ανοχών, οι ποσοτικοί συσχετισμοί - όταν υπάρχουν ποσοτικές μετρήσεις-, η αξιολόγηση αποτελεσμάτων,... είναι επίσης χαρακτηριστικά της επιστημονικής μεθοδολογίας, και βέβαια δεξιότητες που επιδιώκονται και επιτυγχάνονται με τη χρήση της,

- ο συντονισμός των ομάδων που πειραματίζονται, ο χρονισμός και η τήρηση χρονοδιαγράμματος αλλά και η ανάδραση της πληροφορίας είναι βασικές συνιστώσες της επιτυχίας μιας συλλογικής προσπάθειας, στην οποία - με την καθοδήγηση του εκπαιδευτικού - ασκούνται οι εκπαιδευόμενοι μαθητές,

4. Διατύπωση Θεωρίας Συμπεραίνω, Καταγράφω, Ερμηνεύω

- την επεξεργασία, αξιολόγηση, επιλογή και σύνθεση του συγκεντρωθέντος υλικού, των πειραματικών παρατηρήσεων, των μετρήσεων και των δεδομένων, αλλά και τον όποιο ποσοτικό ή ποιοτικό συσχετισμό παραμέτρων, ακολουθεί (με ενεργοποίηση όλων των ομάδων - με συντονιστή τον εκπαιδευτικό -) η διατύπωση των συμπερασμάτων της πειραματικής μελέτης,

5. Συνεχής Έλεγχος Εμπεδώνω, Γενικεύω

- μετά την εξαγωγή των συμπερασμάτων γίνεται προσπάθεια εφαρμογής τους και σε άλλες παρόμοιες διαδικασίες και φαινόμενα του κόσμου μας

Συγκεκριμένα στο κάθε σενάριο περιλαμβάνονται εναύσματα ώστε να προκληθεί το ενδιαφέρον των μαθητών, ερωτήσεις προβληματισμού που προτρέπουν τους μαθητές να διατυπώνουν υποθέσεις, δραστηριότητες (συγκέντρωσης πληροφοριών, καταγραφής παρατηρήσεων από πειράματα στο εργαστήριο ή από αλληλεπιδραστικές ασκήσεις λογισμικού, κατασκευής μοντέλων, ) για την καταγραφή παρατηρήσεων, υποστηρίζεται η διεύρυνση των παρατηρήσεων και η εξαγωγή συμπερασμάτων και, τέλος, εξασφαλίζεται η εμπέδωση με τη σταδιακή καθοδήγηση των μαθητών στη γενίκευση, στη μεταφορά και εφαρμογή της γνώσης στα φαινόμενα και τις καταστάσεις της καθημερινής ζωής.

Οι στόχοι που εξυπηρετούνται από το παραπάνω πλαίσιο είναι οι εξής:

· ορθή χρήση της επιστημονικής και τεχνικής ορολογίας (δεξιότητες κατανόησης και ερμηνείας συμβολικών αναπαραστάσεων)

· χρησιμοποίηση των γνώσεων που αποκτούν οι μαθητές στην ερμηνεία φαινομένων

· διερευνητική προσέγγιση των προς μελέτη εννοιών (διαδικασίες μοντελοποίησης και επίλυσης πραγματικών προβλημάτων)

· σύνδεση των διδασκόμενων εννοιών με φαινόμενα και καταστάσεις της καθημερινής ζωής, τα προβλήματα του περιβάλλοντος και τις εφαρμογές αυτών.

· μελέτη και πειραματισμός κατασκευής αρχέτυπων μοντέλων, τόσο πραγματικών όσο και εικονικών

Επιμέρους Διδακτικοί στόχοι:

- Να εξηγούν τη πλεύση σωμάτων ΅ε σύγκριση δυνάμεων (άνωσης βάρους) αλλά και ΅ε σύγκριση πυκνοτήτων.
- Να εφαρμόζουν αρχή πλεύσης προκειμένου να προβλέπουν την πλεύση ή τη βύθιση ενός σώματος.
- Να διατυπώνουν τον ορισμό του έργου και να προσδιορίζουν τις προϋποθέσεις κάτω από τις οποίες μια δύναμη παράγει έργο.
- Να διατυπώνουν τη σχέση ανάμεσα στο παραγόμενο έργο και τη μεταφερόμενη ή μετατρεπόμενη ενέργεια.
- Να εξηγούν ΅ε παραδείγματα ότι οι δυνάμεις προκαλούν ΅μεταβολή στην ταχύτητα των σωμάτων (μέτρο, κατεύθυνση), μεταβολή στο σχήμα τους και να μπορούν να σχεδιάζουν αυτές τις δυνάμεις.
- Να συνδέουν τις μεταβολές που συμβαίνουν στη φύση ΅ε τη μεταφορά ή το μετασχηματισμό της ενέργειας έτσι ώστε να αποκτήσουν τη δυνατότητα ενιαίας περιγραφής των φυσικών, χημικών και βιολογικών φαινόμενων.
- Να γνωρίζουν ότι η ενέργεια συναντάται σε διάφορες ΅μορφές και ότι είναι ένα μέγεθος που διατηρείται δίνοντας απλά παραδείγματα από τα οποία να προκύπτει η ύπαρξη διαφόρων μορφών ενέργειας. Να διαπιστώνουν σε συγκεκριμένα φαινόμενα την μετατροπή π.χ της κινητικής ενέργειας σε δυναμική και αντίστροφα.
- Να διακρίνουν τη συνολική ενέργεια που διατηρείται από τη χρήσιμη σε μια μετατροπή, μέσω της έννοιας της απόδοσης.
- Να αντιληφθούν ότι η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας και ότι μετασχηματίζεται σε άλλες μορφές (π.χ. κινητική). Να συνδέουν ΅ε παραδείγματα τους παραπάνω μετασχηματισμούς ΅ε τεχνολογικά προϊόντα (π.χ. ατμομηχανή, αερόστατο, αερόπλοιο, μηχανές εσωτερικής καύσης κλπ).
- Να αναγνωρίζουν τα θερμικά φαινόμενα (θερμικές διαστολές, αλλαγές κατάστασης, μεταφορά θερμότητας) και να τα ερμηνεύουν ΅ε απλό τρόπο.
- Να συνδέουν τη θερμότητα που προσφέρεται στα υλικά ΅ε τη μεταβολή της θερμοκρασίας τους.
- Να μπορούν να δείξουν με παραδείγματα τη διαφορά πίεσης και δύναμης.
- Να διατυπώνουν και να εφαρμόζουν τον 3ο νόμο του Νεύτωνα.
- Να γνωρίζουν τις μονάδες μέτρησης εμβαδού στο δεκαδικό σύστημα, το διεθνή συμβολισμό τους και τις μεταξύ τους σχέσεις.
- Να αναγνωρίζουν και να είναι ικανοί να μετρήσουν επιφάνειες διαφόρων γεωμετρικών σχημάτων.

Απαντήσεις ασκήσεων

Δραστηριότητα 1

Ερώτηση | Απάντηση
Αλλαζει ο πιλοτος για να αλλαξει την κατεύθυνση του ελικοπτερου | Κλίση πτερυγίων
Ετσι περιστρέφονται οι ροτορες του ελικοπτέρου διπλου ροτορα | αντίστροφα
Το οργανο του ελικοπτέρου που βοηθάει το ελικόπτερο να ανυψωθει | ροτορας
Εκμεταλλευομαστε για να πετάξει το ελικόπτερο | Δυναμικη ανωση

Δραστηριότητα 2

Ερώτηση | Απάντηση
Το ελικόπτερο ανυψώνεται με τη χρήση του κύριου ρότορα | Σ
Για να ανελθει το ελικόπτερο, ο πιλότος χαμηλώνει τους ταλαντευόμενους δίσκους | Λ
Όταν ο πιλότος χαμηλώνει τους ταλαντευόμενους δίσκους μικραίνει η κλίση των πτερυγίων | Σ
Η αρχη λειτουργιας του πίσω ρότορα στηρίζεται στο 2ο νόμο του Νεύτωνα | Λ
Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα είναι η λεγόμενη «δράση αντιδραση» | Λ
Τα φτερά του ελικοπτέρου είναι ίδια με τα φτερά του αεροπλάνου | Σ

Δραστηριότητα 3

Ερώτηση | Απάντηση
Ποιος κατασκεύασε το πρώτο ελικόπτερο μαζικής παραγωγής | Ιγκορ Σικόρσκι
Που γεννήθηκε ο εφευρέτης του ελικόπτερου | κίεβο
Που έγινε η πρώτη πτήση του ελικοπτέρου | κονεκτικάτ
Ποτε έγινε η πρώτη πτήση του ελικοπτέρου
1939

Δραστηριότητα 4

| Ορισμός | Λέξη
1 | Κάθε δυναμη δραση δημιουργει και ......... | αντίδραση
2 | Το σχήμα των πτερυγίων του ρότορα είναι............ | αεροδυναμικο
3 | Στα ελικόπτερα με διπλους ροτορες ασκειται μεγαλυτερη ......... ανωση | δυναμικη
4 | Το πρωτο σχεδιο ελικοπτερου έγινε απο τον... | Ντα Βιντσι
5 | Η κατευθυνση της κινησης του ελικοπτέρου εξαρτάται από τη ........... της κλίσης των πτερυγών του ροτορα | μεταβολη
6 | Το πρωτο ελικοπτερο πεταξε στο........... | κονεκτικατ
7 | Ο δημιουργος του πρώτου ελικόπτερου μαζικής παραγωγής | σικορσκι
8 | Τα πτερήγια του ρότορα έχουν το ίδι σχημα με αυτα του | Αεροπλανου
9 | Στον 3ο νόμο του Νευτωνα στηρίζεται η λειτουργια του ........... ροτορα | πίσω
10 | Ο ...... νομος του Νεύτωνα είναι η λεγόμενη «δραση αντιδαση» | τριτος

συμπεράσματα

Όπως όλα τα αντικείμενα έτσι και το ελικόπτερο έχει βάρος. Για να πεταξει θα πρέπει να ασκηθει πάνω του μια δύναμη που θα υπερνικήσει το βάρος.. Στο ελικόπτερο η δυναμη αυτή ασκειται στα φτερα και ονομαζεται δυναμικη άνωση.

Ο κύριος ρότορας του ελικοπτέρου επειδη περιστρέφεται οριζόντια ανυψώνει κατακόρυφα το ελικόπτερο, αν δεν υπαρχει ο ρότορας της ουράς το ελικόπτερο θα περιστρεφόταν σύμφωνα με την αρχη «δράσης αντίδρασης».

Μεταβάλλοντας το βήμα (κλίση) των πτερυγίων ο πιλότος μπορεί να κατευθύνει το ελικόπτερο. Όσο μεγαλύτερη κλίση έχουν τα πτερύγια τόσο μεγαλύτερη είναι η δυναμική άνωση.

Αυξάνοντας την κλίση των πτερυγίων, ανυψώνοντας τους ταλαντευόμενους δίσκους, ανυψώνει το ελικόπτερο. Όταν ο πιλότος αυξανει την κλίση των ταλαντευόμενων δίσκων προς τα πίσω, αυξάνεται η ωθηση από το μπροστινό μέρος του ρότορα συνεπώς το ελικόπτερο κινείται προς τα πίσω.