ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ Β΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - Πρώτη επαφή
1. Η γνωριμία με το εργαστήριο μπορεί να γίνει κατά τη διάρκεια μιας διδακτικής ώρας, κοντά στην αρχή του διδακτικού έτους.
α) Κάνουμε μια σύντομη περιγραφή των κατηγοριών οργάνων (Μηχανική – Οπτική κ.λ.π.) και της θέσης τους στο χώρο του εργαστηρίου, όπως και των άλλων εγκαταστάσεων, νεροχύτης, πρίζες, εξαεριστήρες κ.α. Τονίζουμε την ανάγκη τάξης και καθαριότητας, για λειτουργικούς και αισθητικούς λόγους. Λαμβάνουμε υπόψη ότι η συμμετοχή των μαθητών στις διαδικασίες τακτοποίησης, καθαριότητας κ.ά. στο εργαστήριο αυξάνει το ενδιαφέρον τους για τις πειραματικές δραστηριότητες, και την αξιοποιούμε κατάλληλα..
β) Επισημαίνουμε ότι το εργαστήριο είναι χώρος υπεύθυνης δουλειάς και πρέπει να αντιμετωπίζεται ανάλογα. Αναφέρουμε, χωρίς να κινδυνολογούμε, ορισμένα μέτρα ασφάλειας που είναι αναγκαίο να εφαρμόζονται κατά την εργασία στο εργαστήριο. Στο τέλος της ώρας δίνουμε στους μαθητές το κείμενο με τίτλο «Ασφάλεια στο εργαστήριο»,(πρέπει να υπάρχει στο αρχείο του εργαστηρίου).
2. Απαραίτητη κρίνεται μια γρήγορη αναφορά στα σφάλματα μετρήσεων, μέσω ενός απλού πειράματος, π.χ. μετράμε με χρονόμετρο την (σταθερή για ταλαντώσεις μικρού πλάτους) περίοδο ταλάντωσης ενός απλού εκκρεμούς. Αν καλέσουμε 3-4 μαθητές να μετρήσουν θα βρουν διαφορετικά αποτελέσματα. Άρα φαίνεται αμέσως ότι υπάρχει τυχαίο σφάλμα μέτρησης και είναι ανάγκη , για τη σωστότερη καταγραφή του αποτελέσματος, να χρησιμοποιηθεί ο «μέσος όρος» των μετρήσεων. Η διαίρεση, με κομπιουτεράκι, θα παρουσιάσει πολλά δεκαδικά ψηφία και θα μας δώσει την αφορμή να μιλήσουμε , λίγο, για τα σημαντικά ψηφία στο αποτέλεσμα.
3. Επειδή διαπιστώνεται ότι υπάρχουν πολλοί μαθητές που τελειώνουν το Λύκειο και δεν γνωρίζουν πως, από τα δεδομένα ενός πίνακα, κάνουμε μια γραφική παράσταση, καλό είναι από την αρχή της εμπλοκής των μαθητών με το εργαστήριο, σε αυτή την τάξη, να ξεκαθαρίσουμε το θέμα.
Η αντιμετώπιση του προβλήματος είναι πιο αποτελεσματική αν αναπτύξουμε την όλη διαδικασία μέσω ενός πραγματικού πειράματος, ώστε οι μαθητές να παρακολουθήσουν βήμα-βήμα τις ενέργειες από την αρχή μέχρι το τέλος. Στην εισαγωγή του Εργαστηριακού Οδηγού υπάρχει αναλυτική αναφορά στο θέμα (σελ. 8-11), η οποία είναι πολλαπλά χρήσιμη.
Συνοπτικά :
Ä Καθορίζουμε το σκοπό του πειράματος .Θέλουμε π.χ. να δούμε πως μεταβάλλεται με το χρόνο η θερμοκρασία μιας ποσότητας νερού, όταν θερμαίνεται από πηγή θερμότητας σταθερής παροχής (κάτι που γίνεται στο σπίτι με μια κατσαρόλα νερού σε θερμαντική εστία).
Ä Στήνουμε την κατάλληλη πειραματική διάταξη. Ρωτάμε τους μαθητές τι χρειάζεται και (έχοντας έτοιμα όλα τα υλικά και συσκευές) βήμα – βήμα την ολοκληρώνουμε, αναφέροντας κάθε όργανο και τη χρήση του.
Ä Για την καταγραφή των μετρήσεων είναι απαραίτητος ένας πίνακας. Η διαμόρφωση του πίνακα μετρήσεων (μεγέθη – γραμμές – στήλες – μονάδες μέτρησης) γίνεται στον πίνακα και οι μαθητές τον μεταφέρουν στο τετράδιό τους.
Ä Εκτέλεση του πειράματος και καταγραφή των μετρήσεων.
Δημιουργία γραφικής παράστασης
◊ Σχεδίαση συστήματος ορθογωνίων αξόνων και γραμμών πλέγματος. Προβάλλουμε στον τοίχο μια διαφάνεια και δίνουμε στους μαθητές μισό φύλλο φωτοτυπημένου χαρτιού με ίδιο έτοιμο σχέδιο (επισυνάπτονται στο τέλος του κειμένου και σε χωριστό αρχείο)
◊ Επιλογή μεγεθών , μονάδων και τιμών των αξόνων.
Συμπληρώνουμε στη διαφάνεια και οι μαθητές στο έντυπό τους.
◊ Αντιστοίχιση ζευγών τιμών του πίνακα και σημείων του διαγράμματος
◊ Εκτίμηση για το είδος της μεταβολής (γραμμική ή όχι) και ανάλογη κατασκευή της γραμμής που εκφράζει τη σχέση των μεγεθών.
◊ Σχολιασμός της ακρίβειας των αποτελεσμάτων (από τη διασπορά των σημείων γύρω από τη σχεδιασμένη γραμμή)
Μπορείτε να αξιοποιήσετε και τις πληροφορίες που περιλαμβάνονται στην φωτογραφία (*)
ΣΗΜ. 1. Στο πείραμα που αναφέρθηκε αν οι θερμοκρασίες δεν είναι κοντά στο σημείο βρασμού και μικρού εύρους, η σχέση θερμοκρασίας – χρόνου είναι γραμμική.
2. Απλό πείραμα ( μη γραμμικής όμως σχέσης) είναι η εύρεση της σχέσης περιόδου (Τ) και μήκους (ℓ) σε ένα απλό εκκρεμές (για το Λύκειο μπορούμε να φτιάξουμε και τη στήλη Τ2, οπότε η σχέση Τ2 - ℓ είναι γραμμική)
4. Καθοριστικής σημασίας θέμα για την ομαλή και αποδοτική λειτουργία του εργαστηρίου αποτελεί ο χωρισμός των μαθητών – τριών σε ομάδες εργασίας , ο αριθμός των οποίων εξαρτάται από το μαθητικό πληθυσμό κάθε τμήματος.
Ορισμένα σημεία που καλό είναι να προσέξουμε :
Περισσότερες λεπτομέρειες , για το ζήτημα αυτό, υπάρχουν σε σχετικό σημείωμα-μελέτη που έχει σταλεί παλιότερα στα σχολεία.
(*) Από τον Εργαστηριακό Οδηγό σχολικού βιβλίου
Φυσικής Β΄ Γυμνασίου των Καραπαναγιώτη, Παπασταματίου, κ.ά. ΟΕΔΒ 1998
