Colorimetrie
CUPRINS
ARGUMENT
Colorimetria este orice tehnică prin care o culoare necunoscută este evaluată în termeni de culori standard; tehnica poate fi vizuală, fotoelectrice sau indirect prin spectrofotometrie. Colorimetria, este un domeniu al opticii și studiază determinarea și clasificarea culorilor.
Colorimetria este disciplina care se ocupă cu standardizarea măsurării culorii, prin studierea modelelor de culoare. Există trei factori care trebuie să fie luați în considerare de către o măsurare colorimetrică: spectrul de lumină de emisie, spectrul de reflectanță a obiectelor și sensibilitatea spectrală.
Senzația cromatică este elementul cel mai puțin cunoscut al funcției vizuale iar testele existente nu sunt suficient de performante pentru a pune în evidență suficient de precoce și precis o modificare de simț cromatic.
Din punct de vedere fizic, lumina nu este decât o radiație electromagnetică cu o lungime de undă cuprinsă între 380 și 770 nm. Din același punct de vedere, culoare este o radiație electromagnetică de o anume lungime de undă. Pentru un spectrofotomentru culoarea nu este decât un parametru fizic. Din punct de vedere senzorial, lumina, ca și culoarea de altfel, nu este decât o senzație dată de către receptorul vizual.
Stimulul înregistrat de celulele vizuale (conuri) este transmis celulelor ganglionare, unde informația este codificată pentru a fi transmisă spre creier prin două canale: unul pentru culorile roșu și verde și altul pentru culorile galben și albastru.
Sunt trei tipuri de conuri – celulele retiniene specializate în percepția cromatică – care permit percepția fiecăreia din cele trei culori fundamentale: roșu, verde și albastru. Cele aproximativ 150 tonalități percepute de un ochi normal sunt realizate prin amestecul celor trei culori fundamentale. Dacă adăugăm și nivelele de luminozitate și saturație se consideră că ochiul uman este capabil de a diferenția aproximativ 15.000 de culori diferite, cu o oarecare variabilitate, în funcție de vârsta cât și de la un individ la altul. Persoanele care lucrează cu culori – pictură, industria textilă, imprimerie, etc, – măresc capacitatea lor de a diferenția culorile. Este cunoscut că vânzătorii de țesături pot diferenția peste 100 nuanțe de negru.
Observatorul vizual diferențiază corpurile după senzațiile produse de stimulii de lumină provenind din puncte ale corpurilor. Informațiile care se obțin pe aceasta cale se referă la forma corpurilor, poziția lor în spațiu, la aspectul vizual al suprafețelor acestora. Ochiul omenesc deosebește obiectele din mediul ambiant atât prin contur, cât și prin culoare. Aspectul vizual care poate fi diferențiat prin nuanță, luminozitate și saturație se numește culoare. Prin definiție nuanța de culoare este un atribut care poate fi exprimat prin cuvintele; roșu, galben, verde, albastru, verde-albăstrui, etc. Nuanțele gri formează culorile neutre. Culorile neutre se caracterizează prin luminozitate, astfel încât putem deosebi griuri aproape de negru și griuri aproape de alb. Două culori de aceeași luminozitate și nuanță se pot deosebi prin saturație. Pentru a caracteriza o culoare trebuie stabilite cele trei atribute mai sus amintite, nuanță, luminozitate și saturație. Culoarea este deci o mărime tridimensională.
Începutul mileniului trei se caracterizează printr-o schimbare de proporții la nivelul tehnologiilor de comunicație ale sistemului de calcul și informaționale. Potențialul acestora este capabil să revoluționeze întregul sistem social. În acest context, sistemul de învățământ trebuie să preia rolul de promotor al tehnologiilor informaționale, pentru a le face accesibile întregii societăți. Internetul, e-mail-ul, multimedia, tehnologii informaționale, biblioteci virtuale, educație electronică, (e-education sau e-learning), sistem inteligent de învățare (Intelligent Tutoring System), mediu inteligent de învățare (Intelligent Learning Evironment), învățământ la distanță, în timp real (IDD), au devenit termeni elementari în limbajul universal al pedagogilor mileniului trei.
În ultimul timp calculatorul este utilizat tot mai des în procesul de predare – învățare a fizicii în învățământul liceal. Deosebit de efectivă este utilizarea calculatorului pentru simularea experimentelor și lucrărilor de laborator de fizică. Aceste activități nici într-un caz nu diminuează rolul foarte important al experimentului real în procesul de studiere a fizicii. Scopul lor constă în consolidarea cunoștințelor teoretice prin obținerea datelor experimentale, utilizând instalații virtuale și realizând manipulări similare cu cele reale.
Simularea pe calculator a experimentelor de fizică posedă un șir de avantaje în procesul de instruire :
compensează lipsa de echipament și aparate foarte costisitoare;
posibilități de multiplicare nelimitată a echipamentelor virtuale de laborator;
posibilități de obținere în timp limitat a seturilor de date experimentale mult mai voluminoase decât în cazurile experimentelor reale;
posibilități de realizare a experimentelor fără risc de influențe nocive (radiație, tensiuni înalte, substanțe toxice, etc.)
Laboratorul virtual de fizică se constituie ca o resursă alternativă sau complementară în studiul experimental al fenomenelor fizice. Soft-urile educaționale aplicate specifice fizicii pot fi: Interactive Physics, Crocodile Physics, PhET, Open Physics etc
CAPITOLUL 1
Noțiuni de teoria culorii
Aspectele fizicii culorii
Senzația de culoare, denumită simplu culoare, reprezintă senzația vizuală produsă de lumina care atinge retina ochiului uman. Ea este determinată de variația sensibilității sistemului vizual uman la lumina din mediul înconjurător. Razele de lumină care ating ochiul generează culoarea văzută de om. Soarele, sursa primordială de lumină, emite raze de lumină.
Obiectele din mediul înconjurător, naturale sau construite de om, care produc și emit, ca și soarele, raze de lumină sunt numite surse de lumină sau iluminanți. Culoarea obiectelor sau materialelor din mediul înconjurător care nu produc și nu emit raze de lumină, este vizibilă numai dacă sunt iluminate de o sursă de lumină.
Crearea senzației de culoare implică lumina emisă de o sursă către obiectul de vizualizat, care reflectă o parte din această lumină pe direcția ochiului uman și, ca reacție, acesta transmite către creier stimulii interpretați drept culoare la acest nivel.
Figura 1.1. Crearea senzației de culoare
Prin urmare, senzația de culoare a omului este determinată de următorii factori:
– proprietățile fizice ale luminii și caracteristicile surselor care-o generează;
– proprietățile optice ale materialelor care formează obiectele luminate;
– construcția fiziologică a ochiului și psihologia creierului uman.
Având în vedere complexitatea factorilor care afectează senzația de culoare, reproducerea culorilor din natură necesită înțelegerea conceptelor de lumină, a modului de
comportare a materialelor din natură în contact cu lumina și a mecanismelor de creare a culorii la nivelul creierului uman, lucru care implică cunoștințe aprofundate cu privire la:
– fizica culorii: lumină, spectru vizibil, culoare;
– conceptele care exprimă cantitatea de lumină emisă de o sursă: flux luminos, emitanță, iluminanță, intensitate luminoasă exprimată prin temperatura culorii, luminanță;
– proprietățile optice ale materialelor: reflexia, transmisia, absorbția;
– interpretarea culorii: indexul de interpretare CRI (Colour Rendering Index)
– percepția vizuală a culorii: percepție fizică, fiziologică și psihologică;
– culoarea obiectelor din natură: surse de lumină și obiecte colorate;
– caracteristicile culorilor: nuanța, saturația, strălucirea
– tipuri de culori: culori acromatice / monocromatice / policromatice, primare / secundare, aditive / substractive.
Lumina este o formă de energie radiantă, numită radiație electromagnetică. Maxwell (1831-1879) a definit lumina ca fiind o undă electromagnetică care se propagă cu viteza de 300.000 Km / secundă. Domeniul undelor de radiație electromagnetică formează spectrul de radiație electromagnetică. Diferitele tipuri de radiații electromagnetice creează unde de lungimi diferite, unele foarte scurte, altele foarte lungi.
Lumina este radiația electromagnetică caracterizată prin:
– lungime de undă sau frecvență (numărul de oscilații realizate/ secundă), percepută de om ca fiind culoarea luminii;
– intensitate sau amplitudine, care este asociată percepției umane de strălucire (brightness) a culorii.
Lungimea unei unde de lumină se măsoară în metri, cu multiplii și submultiplii acestuia, iar frecvența sa se măsoară în Hertz (Hz). Unitatea de măsură pentru intensitatea unei unde de lumină este candela (cd).
unde:
λ = lungimea undei de lumină, măsurată în metri;
λ0 = lungimea undei de lumină, măsurată în metri;
n = indexul de refracție al mediului de propagare a undei de lumină;
c = 3 x108 metri/secundă, viteza de propagare a undei de lumină în vid;
f = frecvența undei de lumină măsurată în hertzi, Hz= 1/ secundă.
Culoarea este proprietatea luminii determinată de:
– lungimea sa de undă, care-i definește parametrii de cromaticitate, percepuți de om drept culoare;
– intensitatea sa, care-i definește parametrul luminanță, perceput de om ca strălucire a culorii.
Cele două proprietăți fizice ale luminii definesc culoarea prin parametri de culoare independenți, cromaticitatea unei culori fiind determinată numai de lungimea de undă, iar luminanța numai de intensitatea acesteia.
Generic vorbind, orice combinație de unde de energie electromagnetică care impresionează, în mod specific, retina ochiului uman, definește o culoare care este mai întunecată sau mai strălucitoare, în funcție de intensitatea lungimilor de undă componente.
Spectrul vizibil reprezintă domeniul lungimilor de unde electromagnetice care poate fi detectat de ochiul omului. Este format din undele de lumină vizibile, cu lungimi cuprinse aproximativ între 380 nm (lumină ultravioletă) și 760 nm (lumină infraroșu).
Spectrul vizibil este inclus în spectrul de radiație electromagnetică deoarece ochiul omului nu poate detecta decât o mică parte din undele radiației electromagnetice pe care creierul le interpretează ca lumină colorată care poate fi:
– monocromatică, dacă este formată dintr-o singură lungime de undă vizibilă;
– policromatică, dacă este o combinație de mai multe lungimi de undă vizibile.
Spectrul vizibil, văzut ca lungimi de undă separate, se întâlnește în natură, sub formă de curcubeu. Lumina albă, compusă din toate culorile spectrului vizibil, se poate descompune în toate componentele sale, culorile curcubeului.
Figura 1.2. Lungimea de undă din spectrul vizibil (n,m)
Culoarea violet, cea mai scurtă lungime de undă vizibilă, se află la o extremitate a spectrului vizibil, iar culoarea roșu, cea mai lungă lungime de undă vizibilă, se află la cealaltă extremitate a sa. Dacă se reprezintă pe o axă, în funcție de lungimea lor de undă, ordinea culorilor spectrului vizibil este Violet, Albastru (Blue), Verde (Green), Galben (Yellow), Orange și Roșu (Red). Cea mai scurtă lungime de undă situată în exteriorul spectrului vizibil este UltraViolet – UV, iar cea mai lungă InfraRed – IR. Deși nu sunt direct percepute de om, undele ultraviolete pot determina unele materiale să emită lumină vizibilă, iar undele infraroșii pot fi detectate de unele echipamente (camere) și convertite în lumină vizibilă.
Cu ajutorul unei prisme, orice rază de lumină emisă de o sursă se descompune în componentele sale color, culorile curcubeului, cunoscute sub denumirea de culori spectrale sau monocromatice. Cunoscând compoziția spectrală a luminii astfel determinată, se pot afla parametrii de cromaticitate care definesc culoarea suprafețelor iluminate de aceasta.
Figura 1.3. Distribuția spectrală a ltrală a luminii
Factorii care contribuie la formarea culorii sunt:
– distribuția energiei în iluminarea sub care culoarea este percepută;
– modul în care obiectul colorat modifică această distribuție;
– mecanismul de transformare a acestei iluminări, transpuse în culoare de către ochiul normal.
Sursa de lumină sau iluminanții reprezintă corpurile care emit lumină prin natura lor. Pentru definirea și măsurarea culorii se folosesc iluminanți standardizați dintre care cei mai importanți sunt:
– iluminantul standard A este desemnat ca reprezentativ pentru iluminarea artificială din interior și este obținut de lămpile cu filament de wolfram în gaz inert. Acesta posedă o culoare relativ gălbuie având putere scăzută în domeniul albastru al spectrului vizibil și putere mai mare pentru lungimile de undă din domeniul roșu;
– iluminantul standard B reprezintă lumina zilei în condiții însorite;
– iluminantul C, corespunzător luminii diurne medie a zilei;
– iluminantul D, este un iluminant standard des folosit și reprezintă o bună aproximare a luminii diurne luând în considerație variația luminii de dimineață în zori până seara târziu, variația luminii de la un cer albastru până la unul complet acoperit precum și variația de latitudine.
Energia luminoasă primită de obiect pentru o lungime de undă dată se notează cu E(). Corpul colorat modifică lumina pe care o primește printr-un proces de absorbție selectivă. În ceea ce privește culoarea, nu interesează lumina absorbită, ci cea remisă, sau lăsată de corpul colorat să treacă, lucru notabil și pentru materialele textile, considerate drept corpuri opace. De exemplu un material textil apare roșu dacă absoarbe toate radiațiile spectrului vizibil și le remite numai pe cele roșii.
Fluxul luminos (Φ)
Dacă fluxul energetic radiant al sursei de lumina este monocromatic, cu lungimea de unda λ, atunci se definește fluxul luminos monocromatic corespunzător:
,
unde K este echivalentul fotometric al radiației, mărime care în cazul vederii diurne are valoarea 683 lm/W.
Dacă fluxul energetic radiant al sursei de lumina este complex, adică este suma unor fluxuri radiante monocromatice, atunci fluxul luminos corespunzător este :
Dacă la descompunerea spectrala, fluxul radiant are un spectru continuu între două lungimi de unda λ1 si λ2, atunci fluxul luminos va fi dat de relația :
,
unitatea de măsură a fluxului luminos este lumenul (lm).
Intensitatea luminoasă a unei surse punctiforme de lumina într-o direcție dată, se definește ca fiind egală cu raportul dintre fluxul luminos emis în unghiul solid elementar din jurul acelei direcții și aliura acelui unghi solid:
I
Unitatea de măsură a intensității luminoase este candela (cd). Ea este o unitate fundamentala a sistemului internațional de unități de măsură.
Luminanța (L)
Luminanța unei surse de lumină într-un punct al sau și într-o direcție dată care formează cu normală la suprafață în acel punct unghiul θ este:
unde este fluxul luminos emis în unghiul solid dΩ, dS este aria elementului de suprafață a sursei ( este aria aparentă, egală cu proiecția elementului de suprafață dS pe planul normal pe direcția de observare).
Exista și o alta relație de definiție echivalentă, des utilizată în fotometrie :
unde dI este intensitatea luminoasa a sursei de lumină în punctul dat și în direcția considerată. Unitatea de măsură pentru luminanță este cd/m2, cu denumirea anterioară nit(nt).
În general luminanța unei surse depinde de direcția de observație. Sursele de lumină a căror luminanță nu depinde de direcția de observație se numesc surse perfect difuzante.
Iluminarea (E)
Iluminarea unei suprafețe, intr-un punct dat, este raportul dintre fluxul luminos primit de o suprafață elementară din jurul acelui punct și aria suprafeței:
sau ținând cont de definiția intensității luminoase I:
,
unde r este distanța de la sursa de lumină până la punctul în care calculam iluminarea, iar i este unghiul de incidență al luminii pe suprafață. Unitatea de măsură pentru iluminare este luxul(lx).
Emitanța (excitanța) luminoasă (M)
Emitanța luminoasă a unei surse întinse, intr-un punct al său, este raportul dintre fluxul luminos emis de către un element de suprafața din jurul acelui punct și aria acelui element de suprafață:
,
unitatea de măsură a emitanței este lm/m2.
În cazul corpurilor perfect difuzante între emitanță și luminanța sursei de lumină există relația:
M = πL
Eficacitatea luminoasă (η)
Eficacitatea luminoasă a unei surse este raportul dintre fluxul luminos emis de o sursă și puterea consumată de aceasta:
, unitatea de măsură este lm/W.
Percepția culorii de către ochi
Din punct de vedere anatomic, ochiul este un organ deosebit de complex, prin intermediul căruia imaginile corpurilor se transformă în senzații vizuale.
Din punct de vedere optic, ochiul poate fi considerat un sistem optic centrat, deoarece are țesuturi transparente care conduc lumina și formează imagini reale pe retină. El poate fi asimilat cu o cameră obscură în care lumina pătrunde printr-o lentilă – cristalinul – și imaginea se formează pe un ecran – retina. Imaginea formată este reală, mai mică decât obiectul și răsturnată.
Figura 1.4. Formarea imaginii pe retină
Instrumentele ce dau imagini reale reprezintă instrumentele optice ce dau imagini care pot fi prinse pe un ecran, pe o placă sau pe un film fotografic sunt: aparatul fotografic, diaproiectorul, retroproiectorul, epiproiectorul, aparatul de proiecție cinematografică și videoproiectorul, prezentate detaliat în anexei 1.
Instrumentele ce dau imagini virtuale reprezintă instrumentele optice ce dau imagini care pot fi văzute direct, cu ochiul liber. Ele sunt: lupa, microscopul, luneta, telescopul și binoclul, prezentate detaliat în anexa 2.
Ochiul nu distinge, ca având culori diferite, orice surse luminoase cu distribuții spectrale diferite. Explicația este că pe retină se găsesc trei tipuri de receptori, receptorii din fiecare tip fiind sensibili în mod diferit la diferitele componente din spectrul luminii. Răspunsul fiecărui senzor este un nivel de excitație, care poate fi reprezentat ca un număr real. Două culori sunt percepute identic dacă oricare dintre ele declanșează același răspuns din partea fiecărui tip de receptor.
Figura 1.5. Curbele de sensibilitate ale celor trei tipuri de celule cu conuri (L, M, S) implicate în vederea diurnă și ale celulelor cu bastonașe (R) implicate în vederea nocturnă
Fiecare tip de celule se caracterizează printr-o curbă de sensibilitate spectrală — o funcție definită pe intervalul de lungimi de undă ale luminii vizibile și cu valori reale pozitive. Răspunsul fiecărui tip de receptor este dat de produsul scalar al distribuției spectrale a luminii incidente cu curba de sensibilitate a receptorului respectiv:
unde I este intervalul de lungimi de undă ale luminii vizibile, este distribuția spectrală a puterii luminii incidente, iar și sunt curbele de sensibilitate ale celor trei tipuri de receptori, reprezentate în figura anterioară.
Două culori sunt percepute identic dacă răspunsul la ele, pentru fiecare tip de receptori, (rL, rM și rS) este identic.
Globul ocular are formă aproape sferică având diametrul de aproximativ 2,5 cm.
Figura 1.6. Ochiul omenesc – secțiune
Ochiul este compus din sclerotică si coroidă, țesuturi subțiri , rezistente, în care se găsesc următoarele „piese optice”:
cornee
umoare apoasă
cristalinul
irisul
umoare sticloasă (vitroasă)
retina
nervul optic.
Membrana exterioară a ochiului – sclerotica, este opacă peste tot cu excepția porțiunii din față, care este un țesut transparent de forma unei calote sferice, numită cornee. Ea protejează cristalinul de corpurile străine: praf, fum, ceață, etc.
Figura 1.7. Modul de pătrundere a luminii
Lumina pătrunde în ochi prin cornee și străbate cele trei medii transparente:
umoarea apoasă – lichid situat în spatele corneei ,cu indice de refracție n=1,33;
cristalinul – țesut transparent situat la 4 mm în spatele corneei, cu n=1,405 are formă lenticulară și îndeplinește aceleași funcții ca și o lentilă convergentă , deosebindu-se de cele de sticlă prin aceea că are distanța focală variabilă. Mușchii ciliari ai cristalinului prin contracție sau extensie pot modifica raza de curbură și deci distanța focală. Cristalinul este elementul esențial din punct de vedere optic.
umoarea sticloasă(vitroasă) – mediu optic cu n=1,33 ce conduce lumina pe retină.
Retina este o membrană subțire formată din celule senzoriale (terminații ale nervului optic), care percep lumina , numite conuri și bastonașe. Conurile sunt specializate în perceperea luminii din timpul zilei, capabile să dea senzații diferite pentru diferite culori. Bastonașele sunt specializate în perceperea luminii de intensitate slabă practic incapabile să distingă culorile.
Irisul este o membrană (ai cărei pigmenți dau culoarea ochilor) care în centru are o deschidere circulară de diametru variabil numită pupilă. La lumină mai intensă irisul îșî micșorează pupila pentru a proteja retina.
Vedem obiecte aflate la distanțe diferite față de ochi datorită capacității de acomodare a cristalinului.
La ochiul normal, emetrop, imaginea unui obiect situat la infinit se formează pe retină la 15 mm de cristalin, distanță egală cu distanța focală a acestuia:
f = 0,015 m
C = 1/0,015 = 66,66 D (convergența minimă a cristalinului).
Figura 1.8. Formarea imaginii la ochiul emetrop
Când privim un obiect mai apropiat, cristalinul își micșorează distanța focală. Modificarea distanței focale (deci și a convergenței C’) în scopul aducerii pe retină a imaginii se numește acomodare.
Figura 1.9. Acomodarea ochiului
Valorile maximă și minimă ale distanței focale produsă de mușchii oculari în scopul aducerii pe retină a imaginii caracterizează o mărime numită putere de acomodare (notată cu A sau cu ΔC):
Figura 1.10. Mărirea convergenței cristalinului la maxim
Pentru ΔC = 4D, puterea de acomodare este normală.
Cristalinul nu se poate bomba oricât și de aceea obiectul poate fi adus doar până la o anumită distanță minimă – distanța minimă de vedere – sub care ochiul nu mai poate forma imaginea pe retină.
Acomodarea ochiului este deci posibilă între:
un punct situat la o distanță maximă-punctul remotum XR care, pentru ochiul normal, este la infinit (practic, peste 15m ochiul privește fără acomodare).
un punct situat la o distanță minimă-punctul proximum XP este de 10-15 cm la tineri și aproximativ 25 cm la adulți ( ochiul privește cu acomodare maximă).
Un ochi normal distinge cele mai multe detalii ale unui obiect dacă acesta se află la o distanță de aproximativ 25 cm, numită distanța vederii optime δ.
Oamenii cu putere de acomodare mică se plâng că au vederea slăbită, înțelegând o vedere scurtă (miopia) sau lungă (hipermetropia sau prezbitismul).
La ochiul prezbit ca și la cel hipermetrop sau miop, această putere de acomodare este mică, de una, două dioptrii.
Ochiul miop nu vede clar obiectele îndepărtate, imaginea punctelor de la”infinit” se formează în fața retinei, fie fiindcă ochiul e mai alungit, fie datorită bombării remanente a cristalinului.
Figura 1.11. Formarea imaginii la ochiul miop
Distanța focală mai mică decât la ochiul normal este rezultatul unei activități îndelungate, încă din copilărie, la distanță mică de ochi ; uneori se moștenește și mai rar se capătă prin boală.
Ochiul miop are și punctul remotum și punctul proximum mai apropiate decât ochiul normal. El nu poate vedea clar obiecte mai depărtate decât punctul său remotum. Deci miopii nu văd bine la depărtare , dar văd foarte bine obiectele situate la distanță mică de ochi. Acesta este un inconvenient major și se corectează cu lentile divergente.
Figura 1.12. Corectarea ochiului miop
Lentilele divergente trebuie să aibă distanța focala f0 și să formeze în punctul remontum imaginea obiectului aflat la infinit.
Pentru o lentilă de contact: a = 0
Ochiul hipermetrop este mai “turtit” decât cel normal astfel încât focarul său se află în spatele retinei.
Figura 1.13. Formarea imaginii la ochiul hipermetrop
La defectul de prezbitism puterea de acomodare slăbește cu vârsta sau din cauza bolilor, cristalinul păstrând, datorită obișnuinței de a privi în depărtare, o distanță focală mare (slăbește capacitatea de bombare a cristalinului).
Când privește obiectele mai apropiate, imaginea se formează în spatele retinei și prezbitul nu mai vede clar; datorită sclerozării mușchilor oculari, cristalinul nu mai poate fi bombat, deci imaginea nu mai poate fi adusă pe retină.
La defectul de hipermetropie se produc aceleași efecte, dar cauza se datorează fie bolii, fie provine din naștere.
Figura 1.14. Corectarea ochiului hipermetrop
Deci hipermetropia și prezbitismul sunt defecțiuni ale cristalinului, care nu poate pune la punct pe retină imaginea obiectelor apropiate. Trebuie corectat punctul proximum.
Sistemul de lentile cristalin și ochelari trebuie să pună la punct pe retină imaginea unui obiect situat la distanța optimă de vedere, = 25 cm.
.
Pentru o lentilă de contact .
Conform analizei istoriei ochelarilor din anexei 3, în prezent, se proiectează lentile de contact computerizate. Acestea pot oferi o multitudine de aplicații ca mesagerie, jocuri, navigare pe Internet sau informații legate de date medicale ca nivelul glucozei.
Caracterizarea, măsurarea și reprezentarea culorilor
Sisteme monocromatice
Problema unei caracterizări standardizate pentru culori se pune în multe domenii, între altele, fabricarea coloranților și vopselurilor, fotografia color, televiziune, design grafic, sisteme de iluminare.
Sistemele monocromatice sunt cele mai folosite în practica vopsirii. Pentru caracterizarea culorii se folosesc trei noțiuni de bază, dar care diferă ca terminologie. Astfel, sub raport fizic se folosesc noțiunile de:
lungime de undă dominantă;
puritate de excitație;
luminozitate.
Sub aspect psihologic, noțiunile relative la culoare cu care se lucrează sunt:
nuanța;
saturația
luminozitate.
Iar în practica tinctorială se utilizează noțiunile de:
nuanță;
strălucire (claritate);
intensitatea vopsirii.
Saturația sau puritatea de excitație a unei culori reprezintă cantitatea de culoare pură (culoare spectrală) conținută în aceasta. Astfel, un anumit roșu saturat conține numai radiații de o singură lungime de undă. Prin amestecare cu alte lungimi de undă sau cu lumina albă, culoarea spectrală suferă o denaturare. Culoarea albă are o saturație nulă.
Luminozitatea ca proprietate a culorii corpurilor care nu emit lumină proprie, reprezintă senzația vizuală conform căreia o suprafață colorată pare să emită mai mult sau mai puțină lumină. Luminozitatea este singura caracteristică a culorilor acromatice și variază de la o valoare maximă notată cu 100 pentru alb și valoarea zero pentru negru. Între aceste valori sunt situate culorile gri cu diferite valori intermediare ale luminozității. În funcție de luminozitate, culorile cromatice pot fi clasificate în serii echivalente cu seria culorilor acromatice. Pentru culoarea surselor luminoase se utilizează noțiunea de strălucire situată între nivelul „întunecat” și „foarte strălucitor”.
Nuanța reprezintă însușirea culorii care permite ochiului să distingă diferitele componente ale spectrului luminii albe (lumina zilei) și este dată de poziția în spectru a lungimii de undă. Nuanța unei culori oarecare este dată de poziția în spectrul luminii vizibile a lungimii de undă dominantă.
Strălucirea (claritatea) reprezintă o însușire a culorii determinată de cantitatea de negru conținută de aceasta și depinde de puritatea sa tinctorială. O culoare este cu atât mai strălucitoare cu cât este mai pură, adică prezintă un spectru de absorbție limitat la o zonă îngustă de lungimi de undă.
Intensitatea reprezintă o însușire a culorii determinată de cantitatea de lumină albă neabsorbită selectiv de un material colorat. Pentru un material textil vopsit, intensitatea culorii, definită ca un raport dintre cantitatea de lumină albă modificată prin absorbție selectivă și cantitatea de lumină albă remisă ca atare, este determinată de cantitatea de colorant fixată pe fibră. În funcție de cantitatea de colorant folosită se pot obține tonuri mai închise sau mai deschise, deși colorantul este același.
În esență cele trei mărimi definite pentru un sistem monocromatic caracterizează:
– nuanța – aspectul calitativ al culorii;
– strălucirea – puritatea senzației vizuale;
– intensitatea – aspectul cantitativ.
1.3.2. Sisteme tricromatice
Modelul RGB este un model aditiv care presupune că plecând de la negru (fără culoare) prin adăugarea celor trei culori de bază (primare de la cele trei surse de lumină Red, Green, Blue) se obțin celelalte nuanțe până la alb (a).
Prin combinarea a două dintre acestea în proporție egală se obțin culorile aditive secundare (complementare – Cyan, Yellow, Magenta). Într-un model substractiv culorile de bază primare sunt Cyan, Yellow și Magenta. În acest model se presupune că se pleacă de la alb (absența culorilor), iar prin scăderea (ștergerea) culorilor se ajunge la negru (b).
Figura 1.15. Sistemul RGB / CYM
În sistemul RGB reprezentăm o culoare prin trei coordonate (numere naturale) reprezentând cantitățile culorilor de bază, roșu, verde și albastru (Red, Green, Blue), deci în spațiul RGB sau cel complementar (Cyan, Yellow, Magenta). Utilizând opt bit pentru reprezentarea fiecărei coordonate (valori a componentei red, green sau blue) vom obține un spațiu al culorilor cu valori din domeniul [0..255]3, adică 224 valori distincte, deci peste 16 milioane de nuanțe.
Figura 1.16. Spațiul culorilor în modelul RGB
Spectrul este o bandă continuă de lungimi de undă emisă, reflectată sau transmisă de diverse obiecte. Ochiul uman nu poate vedea întregul spectru, doar culori cu valori din domeniul [400nm-700nm] corespunzător [albastru-roșu]. În practică, spectrul este reprezentat ca un vector de numere care măsoară intensitatea diferitelor lungimi de undă. Uzual, un spectrofotometru are o rezoluție de 1-3 nm, măsurând de la 100 la 300 de valori pentru a măsura domeniul vizibil. Presupunând că un aparat foarte simplu scanează un spectru la fiecare 3 nm (100 de puncte pentru 300 nm) și măsoară fiecare punct cu o precizie de doar 8 bit. Aceasta înseamnă că aparatul poate distinge mai mult de 10240 de spectre diferite (atâtea numere pot fi codificate pe 8 bit x 100 puncte = 800 bit de date). Dar oamenii pot distinge doar în jur de 10 milioane de culori. Aceasta se întâmplă pentru că ochiul are doar trei tipuri de conuri receptoare în retină care răspund diferitelor lungimi de undă a luminii. Astfel, creierul receptează doar trei semnale pentru fiecare spectru, acestea dându-ne percepția culorii.
Un sistem tricromatic poate defini orice culoare combinația a trei culori de bază în cantități unic precizate (culorile fundamentale sunt alese astfel încât nici una să nu poată fi obținută prin amestecul celorlaltor două).
Cel mai cunoscut sistem tricromatic este sistemul RVI (R-roșu, V-verde, I-indigo) caracterizat prin cele trei culori de bază având următoarele lungimi de undă: roșu =700 nm; verde =546,1 nm; indigo = 435 nm.
Orice culoare monocromatică spectrală, într-un sistem tricromatic este caracterizată prin trei valori numite valori spectrale sau coeficienți de distribuție. În sistemul RVI, există culori care sunt caracterizate și prin coeficienți negativi (coordonate negative ale culorilor de bază). Pentru a elimina valorile negative la precizarea unei culori, s-au definit trei culori
virtuale (notate cu X, Y, Z) care nu mai prezintă inconvenientul precizat.
Aceste culori constituie valorile fundamentale ale culorii în sistemul tricromatic CIE (Commission Internationale De L’Eclairage), fiind denumite și coordonate tricromatice sau valori tristimu.
În sistemul CIE, o culoare poate fi reprezentată grafic într-un sistem tridimensional prin punctul de coordonate (X,Y,Z). Totalitatea punctelor ce corespund tuturor culorilor posibile constituie spațiul culorilor.
Figura 1.17. Spațiul culorilor în sistemul de coordonate CIE XYZ
Măsurarea culorilor în sistemul CIE constă în determinarea valorilor X,Y,Z. În acest scop se consideră cei trei factori care caracterizează culoarea, și anume:
• iluminantul, reprezentat prin curba de distribuție a energiei E();
• corpul colorat, reprezentat prin curbele de remisiune (reflexie) R();
• ochiul omenesc caracterizat prin curbele de distribuție spectrală pentru observatorul normal (), (), ().
Pentru o lungime de undă , energia transmisă de corpul colorat este egală cu produsul E()R().
Energia transmisă pentru toate lungimile de undă ale spectrului vizibil () este egală cu
,
și reprezintă interacțiunea iluminant-corp.
Pentru a se determina interacțiunea iluminant-corp colorat-ochi, funcția trebuie înmulțită cu fiecare din cele trei funcții (), (), ().
Figura 1.18. Reprezentarea funcțiilor (), (), () – curbele de sensibilitate ale receptorilor din ochi
Se obțin astfel pentru X, Y, și Z următoarele formule de calcul:
Dacă se dorește separarea intensității luminii de culoarea ei, intensitatea este reprezentată de componenta Y, iar culoarea se reprezintă prin valorile xy:
.
Figura 1.19. Culoarea luminii emise de un corp perfect negru, în reprezentare xy
Pentru calcule, mărimile sunt normate și înscrise în tabele, astfel încât la o măsurare rămâne de determinat doar curba de remisiune R().
Pentru sistemul CIELAB 76, coordonatele tricromatice X, Y, Z sunt transformate în alte trei coordonate: L* (coordonata luminozitate), a* (coordonata roșu-verde) și b* (coordonata galben-albastru):
unde X0, Y0 și Z0 sunt coordonatele tricromatice care se obțin în cazul unui material
cu suprafață reflectantă perfect albă:
Iar
Vizualizarea culorilor în sistemul CIE Lab se poate vedea în figura următoare. În adâncime este măsurată luminozitatea, iar pe orizontala rosu-verde, iar pe verticală galben-albastru:
Figura 1.20. CIE L a*b* văzut dinspre alb, respectiv dinspre negru
Diferența de culoare E* dintre două culori (probe) reprezintă distanța geometrică (Euclidiană) dintre punctele corespunzătoare (celor două probe) din spațiul culorilor. În sistemul CIELAB, aceasta se calculează cu ajutorul formulei:
E* = (L*2 + a*2 + b*2)1/2
unde:
L* reprezintă diferența de luminozitate dintre cele două probe,
a* reprezintă diferența dintre coordonatele roșu-verde,
b* reprezintă diferența dintre coordonatele galben-albastru.
Figura 1.21. Spațiul CIE al culorilor vizibile
Diferența de culoare, în coordonate cilindrice este dată de relația:
E* = (L*2 + C*2 + H*2)1/2
unde:
L* = L*probă – L*etalon
C* = C*probă – C*etalon
H* =
unde:
L* – indică orice diferență de luminozitate și este notată cu “+” dacă proba este mai deschisă decât etalonul (mai luminoasă), este notată cu „-”, dacă este mai închisă;
C* – indică o diferență de saturație (croma) (strălucire) notată cu “+” dacă proba are o saturație mai înaltă (mare) decât etalonul și cu „-” dacă saturația probei este mai coborâtă;
H* – indică orice diferență de nuanță. S-a convenit să se noteze cu “+H*” (H* > 0) cazul în care proba se găsește în direcția inversă acelor de ceasornic față de etalon și “H*”(H* < 0) în cazul în care proba se găsește în direcția acelor de ceasornic față de etalon.
Astfel se poate deduce natura oricărei diferențe de culoare, conform datelor prezentate în tabelul următor:
Figura 1.22. Natura diferenței de culoare funcție de semnul diferență de nuanță H*
Calcularea diferenței totale de culoare cu relația CMC a fost realizată de Comitetul de Măsurare a Culorii (CMC) a Societății Vopsitorilor și Coloriștilor (SDC) din Marea Britanie. Formula se bazează pe luminozitate, croma și nuanță și permite calculul toleranței elipsoidelor din jurul etalonului. Toleranțele diferenței de nuanță este egală cu unitatea iar toleranțele diferenței de luminozitate și cromă se exprimă prin indicele I și c. Relația CMC redă diferența totală de culoare în funcție de raportul L:C:
unde:
SL, SC, SH – constante algebrice definite matematic;
l, c – reprezintă toleranțele diferențelor de luminozitate și croma și semnifică termenii de acceptabilitate-perceptibilitate:
I=2, c=1 – acceptabilitate – iar diferența de culoare se notează (Ecmc 2:1)(toleranța de 2 unități pentru luminozitate și de o unitate pentru cromă).
I=1, c=1- perceptibilitate – iar diferența de culoare se notează (Ecmc 1:1)
Pentru calcularea diferenței de culoare s-au elaborat modele matematice care au fost transformate în programe pe calculator și care permit ca după măsurarea parametrilor culorii, orice diferență de culoare să fie descompusă în componentele: nuanță, strălucire și intensitate după cum urmează:
– se determină poziția etalonului în spațiul culorilor;
– se identifică direcțiile: mai deschis/mai intens, mai strălucitor/mai tern și direcțiile a două variații posibile a nuanței;
– se determină direcția probei de la etalon, iar distanța E este descompusă corespunzător cu mărimea vectorială nuanță, strălucire și intensitate.
Trebuie subliniat că valorile pentru diferența de culoare (E) determinate după diferite formule nu coincid. De aceea nu se poate compara diferența de culoare decât dacă rezultă din aplicarea aceleași formule. Când se indică diferențe de culoare, trebuie întotdeauna indicată și formula după care a fost calculată.
Pentru a evalua diferențele între valorile E calculate cu formula CIELAB respectiv ANLAB, s-au folosit rezultatele măsurătorilor făcute pe circa 1800 perechi etalon-probă. Rezultatele au arătat că raportul CIELAB/ANLAB nu are valori prea mari pentru componentele diferenței de culoare E când una sau alta se apropie de zero; diferența CIELAB-ANLAB are totuși valori semnificative. Valorile E CIELAB sunt în medie cu 10% mai mari decât valorile diferenței de culoare (E) calculată prin formula ANLAB 40.
Pentru obiectele care reflectă sau transmit lumina, nici o reprezentare din trei componente reale nu poate descrie suficient culoarea. Este posibil să se creeze două obiecte A și B și două surse de lumină S și R astfel încât: S și R au aceeași culoare perceptuală (aceleași valori XYZ, dar spectre distincte), iluminate de S, obiectele A și B au aceeași culoare perceptuală (lumina reflectată de cele două are aceeași descriere XYZ) iluminate de R, obiectele A și B au culori perceptuale diferite (valori XYZ diferite).
Spații de culoare
Sinteza aditivă a culorilor constă în obținerea luminii de o anumită culoare prin combinarea unor surse de lumină de diferite culori fixate, numite culori primare. Sinteza aditivă se realizează, de exemplu, în tuburile catodice ale televizoarelor și monitoarelor de calculator, precum și în monitoarele TFT și în videoproiectoare.
În cadrul sintezei aditive, intensitatea fiecărei surse individuale poate fi variată, astfel că distribuția sa spectrală a puterii se înmulțește cu un factor, iar distribuția spectrală a puterii luminii rezultate este suma funcțiilor de distribuție spectrală a puterii ale surselor individuale. Sinteza aditivă este deci un proces liniar.
În cadrul sintezei substractive, culoarea se obține prin filtrări succesive ale unei surse albe prin filtre de diferite culori și „tării” ale filtrării.
Filtrarea se face, de obicei, prin plasarea unei cerneli pe hârtie: dacă cerneala nu este aplicată, rămâne hârtia albă, care reflectă aproape în totalitate lumina incidentă; dacă se aplică cerneală, în zona respectivă cerneala absoarbe selectiv anumite lungimi de undă, culoarea hârtiei fiind dată de lungimile de undă de absorbite. Dacă mai multe cerneluri se aplică una peste alta, coeficientul de transmisie pentru fiecare lungime de undă rezultă ca produs al coeficienților de absorbție ai cernelurilor individuale. Pentru a controla „tăria” aplicării fiecărei cerneluri, cerneala se aplică în puncte mici unul lângă altul, acoperind un anumit procentaj din suprafața hârtiei.
Fenomenele care determină culoarea obținută sunt puternic neliniare. Ca urmare, modelarea obținerii culorilor prin sinteză substractivă este o problemă dificilă.
Conversia RGB CIE-Lab
Trecerea de la modelul RGB la CIE Lab se realizează prin intermediul spațiului XYZ în două etape astfel:
RGB CIE XYZ:
XYZ CIE Lab:
Unde
Conversia CIE-Lab RGB
Trecerea de la sistemul CIE Lab la modelul RGB la se tot prin spațiul intermediar XYZ:
CIE Lab XYZ :
X = Xn * (P + a*/500)3
Y = Yn * P3
Z = Zn * (P – b*/200)3
unde P = (L* + 16) / 116
CIE XYZ RGB astfel:
Conversia RGB CIE-Luv
După conversia din spațiul RGB în XYZ (descrisă anterior) se va efectua conversia în spațiul CIE Luv astfel:
L = 116 * (Y/Yn)1/3 – 16
U = 13 * L * (u – un)
V = 13 * L * (v – vn) unde:
u = 4*X / (X + 15*Y + 3*Z)
v = 9*Y / (X + 15*Y + 3*Z)
un = 4*xn / (-2*xn + 12*yn + 3)
vn = 9*yn / (-2*xn + 12*yn + 3)
Conversia CIE-Luv RGB
Mai întâi vom efectua conversia din spațiul CIE Luv în spațiul XYZ:
Y = Yn * ((L+16)/116)3
X = – 9*Y*u / ((u-4)*v – u*v)
Z = (9*Y – 15*v*Y – v*X) / 3*v
unde
u = U / (13*L) + un
v = V / (13*L) + vn
apoi se va efectua conversia în spațiul RGB.
Aparate de măsură a culorii
Pentru măsurarea culorii sunt folosite spectrofotometre și colorimetre.
Spectrofotometrul este instrument optic care servește la obținerea spectrelor de emisie sau de absorbție ale substanțelor, cu ajutorul căruia se determină atât lungimile de undă ale liniilor spectrale, cât și intensitățile acestor linii prin comparare cu liniile unui spectru cunoscut.
Spectrofotometrele permit măsurarea remisiei spectrale la orice lungime de undă. Spectrofotometrele sunt prevăzute, în multe cazuri, cu integratoare care, pe baza curbelor de remisie, permit calcularea automată a valorilor X, Y, Z, respectiv L*, a*, b* . Aparatele de calculat reprezintă în general calculatoare electronice care rezolvă ecuațiile pe baza datelor obținute la spectrofotometre sau colorimetre.
Un spectrofotometru conține o parte optică și una electrică. Componentele de bază ale părții optice sunt: sursa, monocromatorul, compartimentul probelor și detectorul împreună cu sistemul de înregistrare, conform figurii următoare.
Figura 1.23. Principalele componente ale unui spectrofotometru
Spectrofotometrele de pot clasifica astfel:
după sistemul dispersiv
spectrofotometre cu prismă,
spectrofotometre cu rețea,
spectrofotometre mixte
cât și după sistemul constructiv
spectrofotometre cu monofascicul și
cu dublu fascicul.
În anexa 4 se găsesc diverse modele de spectrofotometre portabile și de laborator.
Colorimetre tricromatice –sunt cele mai răspândite din considerente legate de factorii operativi, ușurința de corelare a rezultatelor și a interpretării lor, cum și a costului. Colorimetrele măsoară remisia în domeniul spectrului în care vopsirea manifestă absorbție maximă. Acestea permit măsurarea valorilor X, Y, Z. Rezultatele obținute sunt mai puțin precise decât cele stabilite cu spectrofotometrul, dar determinările sunt mai rapide.
O problemă importantă legată de introducerea metodelor instrumentale de măsurare a culorii este stabilirea și acceptarea toleranțelor de culoare definite numeric, adică stabilirea valorilor numerice pentru diferențele de culoare maxime între etalon și proba vopsită, acceptate ca fiind admise. Valorile numerice ale toleranțelor de culoare sunt diferite de la culoare la culoare și depind de sensibilitatea diferită a ochiului față de diferențele de culoare a culorilor situate în diferite regiuni a diagramei culorii și deci în ultima instanță de înțelegere între producătorul și beneficiarul materialului vopsit.
Formulele pentru calculul diferențelor de culoare uniforme sunt strâns legate de capacitatea ochiului de a deosebi culorile, dar nu stabilesc limitele de toleranță a diferențelor de culoare din diferite domenii ale diagramei de culoare.
Diferența de culoare tolerată între etalon și probă este de obicei de același ordin de mărime ca și precizia estimărilor vizuale ale diferenței de culoare dar în multe cazuri aprecierile vizuale pot fi imprecise. Aprecierile vizuale pot fi îmbunătățite într-o anumită măsură printr-un control atent asupra condițiilor în care sunt efectuate, prin folosirea unor limite standard sau prin acceptarea rezultatelor medii deduse din observațiile mai multor coloriști experimentați, dar precizia atinsă este limitată în mod deosebit de proprietățile ochiului.
Ca urmare a numeroaselor cercetări efectuate pentru stabilirea relației între mărimea valorii numerice E și decizia vizuală corespunzător-necorespunzător exprimată în procente de accesibilitate vizuală pentru perechile de probe, s-au stabilit că valoarea E depinde nu numai de limitele impuse în fiecare caz, ci și de:
– culoarea implicată (regiunea din spațiul culorii unde este situată culoarea considerată);
– natura diferenței de culoare (diferența de luminozitate, saturație sau nuanță).
Cu alte cuvinte, decizia corespunzător-necorespunzător, nu poate fi dată dacă se utilizează numai valoarea numerică a diferenței de culoare E care depinde de gradul de apropiere a celor două culori (numită aprecierea diferenței de culoare printr-un singur număr), deoarece metoda nu este suficient de precisă. Exprimarea diferenței de culoare corespunzătoare toleranței impuse, prin mai multe numere, adică prin toleranțe pentru luminozitate, saturație și nuanță are o corespondență mai bună cu datele vizuale. Astfel, s-a stabilit că seria de valori pe care o poate lua E exprimat „prin mai multe cifre„ corespunzătoare unor toleranțe admise, se situează într-un domeniu foarte larg. Raportul între valorile cele mai mari și cele mai mici admise este de cel puțin 5:1 sau 6:1 funcție de poziția culorii în spațiul culorii, iar seria maximă găsită pentru aceeași toleranță vizuală a fost de 15:1, extremele corespunzând unor culori cu saturație ridicată (valori mari pentru E) și culori pastel, care se deosebesc numai prin nuanță.
În cele mai multe cazuri, dacă E < 1, culoarea se consideră acceptabilă; dacă E > 2 se respinge. Totuși diferențe de culoare mai mici de 5 unități nu sunt relevante pentru ochiul observatorului. De aceea, se consideră că importanța componentelor individuale din formulele de calcul ale lui E variază funcție de circumstanțele de lucru.
În afară de ecuația ANLAB, respectiv CIELAB (dedusă din prima) pentru stabilirea diferențelor de culoare, pe plan mondial, sunt utilizate și alte relații de calcul, dar primele sunt cele mai des folosite.
În concordanță cu caracteristicile ale scării de gri pentru evaluarea rezistențelor culorii stabilite în standardul ISO (Organizația Internațională pentru Standardizare) diferențele de culoare sunt:
– pentru notația 5, valoarea teoretică a diferenței de culoare E este o unitate NBS cu toleranța de o unitate NBS;
– pentru notația 4 valoarea teoretică a lui E este 1,5 unități NBS cu toleranța 0,2 unități NBS;
– pentru notația 3 valoarea teoretică a lui E este 3 unități NBS cu toleranța 0,2 unități NBS;
– pentru notația 2 valoarea teoretică a lui E este 6 unități NBS cu toleranța 0,5 unități NBS;
– pentru notația 1 valoarea teoretică a lui E este 12 unități NBS cu toleranța 1,0 unități NBS
În concordanță cu utilizarea scării de gri pentru corelarea diferenței a două culori în aprecierea coloristică se considera:
– sub 0,5 unități NBS – abia perceptibil;
– 0,5-1 unități NBS, ușor perceptibil;
– 1,5-3 unități NBS diferență sensibilă;
– 3-6 unități NBS diferențe nete;
– 6-12 unități NBS, diferență mare;
– peste 12 unități NBS diferențe foarte mari.
În concluzie, se poate spune ca este dificil să se stabilească un criteriu de decizie universal pentru acceptabilitatea diferențelor de culoare și să se fixeze valori acceptat/respins ale mostrelor pe baza rezultatelor măsurătorilor bazate pe spațiile de culoare.
Calcularea diferenței de culoare are diverse aplicații în industria culorii, dintre care amintim:
– vopsirea la mostră – prin evaluarea diferenței de culoare dintre etalon și proba vopsită;
– controlul calității – prin compararea nuanței coloranților din șarje diferite cu un etalon;
– evaluarea rezistențelor vopsirilor în industria textilă;
– evaluarea modificărilor de culoare în urma diverselor tratamente la care sunt supuse materialele colorate.
CAPITOLUL 2 – Didactica fizicii
2.1. Concepte pedagogice ale teoriei instruirii fizicii
Didactica specialității orientează, precizează și concretizează la fiecare disciplină de studiu, un ansamblu de tipuri de activității și de acțiuni care:
• se raportează la principiile didacticii generale în soluționarea unor probleme specifice;
• își făurește legități proprii, pe baza valorificării experienței didactice acumulate de predarea fiecărei discipline incluse în noul curriculum național;
• abordează procesul de învățământ în funcție de obiectivele, competențele, conținuturile și activitățile de învățare, sugestiile metodologice predate prin Programa școlară la disciplina de specialitate;
• realizează adaptarea noțiunilor de principii, finalități, conținut, metode, forme de organizare, strategii de proiectare și de evaluare pentru fiecare disciplină școlară;
• face recomandări metodice de realizare a procesului de învățământ, având în vedere specificul psihopedagogic al formării noțiunilor de specialitate, precum și legătura permanentă cu realitatea științifică proprie domeniului de activitate;
• are în vedere acțiuni permanente de perfecționare a propriilor activități de predare – învățare – evaluare, activități ce vizează dobândirea acelor cunoștințe, atitudini și competențe solicitate de programele școlare, pe de o parte, cât și de științele pe care le reprezintă și de practica economico – socială, pe de altă parte.
În acest context aria de cuprindere și structura de bază a didacticii specialității fizicii se înscrie pe următoarele coordonate generale și vizează:
a. determinarea și aplicarea particularizată, la fiecare obiect de învățământ, a tuturor componentelor principale ale procesului de învățământ;
b. elaborarea concretă și operaționalizarea conținutului obiectelor de învățământ prin transpunerea lui în documente și suporturi operaționale (programe, manuale, materiale auxiliare) prin:
particularizarea ansamblului componentelor curriculumului școlar, urmărind conținuturile, activitățile de învățare, sugestiile metodologice din programa școlară de specialitate;
structurarea și stabilirea conținutului în concordanță cu evoluțiile metodologice și transformările structurale din Noul Curriculum Național, cu științele contemporane, având în vedere și cultura de specialitate;
elaborarea strategiilor specifice procesului de instruire în vederea parcurgerii conținutului și atingerii finalităților (obiective, competențe) din curriculum formal al fiecărei discipline.
c. adoptarea unei docimologii didactice specifice fiecărui obiect de învățământ prin sisteme specifice de control și de evaluare a cunoștințelor și a deprinderilor însușite de elevi, ca bază a ameliorării și a creșterii eficienței activității didactice viitoare.
d. sintetizarea tuturor componentelor specifice unei didactici de specialitate în demersuri creative și inovative, menite să conducă la continua dezvoltare și perfecționare a procesului de învățământ.
Didactica specialității fizicii este o disciplină științifică al cărei obiectiv este optimizarea procesului de predare – învățare – evaluare, fiind orientată spre natura (specificul, esența) cunoștințelor școlare și modul de organizare a predării conținutului, spre modalitățile de transmitere a acestora, prin intermediul diferitelor discipline de studiu de specialitate.
Educația școlară, este ghidată de finalități, scopuri și obiective. Finalitățile reprezintă direcțiile, orientările strategice ale funcționării învățământului într-o anumită perioadă istorică a dezvoltării sociale, economice și culturale ale unei țări. Ele sunt elaborate pe baza concepției social – economice – politice despre dezvoltarea societății, a cunoașterii și a personalității umane. În concordanță cu finalitățile se formează scopurile care precizează rezultatele ce se așteaptă să fie realizate la fiecare nivel și tip de școlarizare. De regulă, finalitățile și scopurile sunt prezentate în documentele de politică școlară și în cele juridice.
Practica școlară a dovedit că realizarea cu mai mare eficiență, a finalităților și a scopurilor propuse presupune reducerea decalajului dintre generalitatea lor orientativă și solicitările curente ale planificării, programării și desfășurării procesului de învățământ. Această cerință este realizată prin formularea obiectelor procesului de învățământ (numite și obiective pedagogice sau educaționale).
Paradigma nouă, care poate fi numită paradigma „învățării”, înseamnă, de fapt, că școala își asumă responsabilitatea pentru învățarea elevilor. Aceștia trebuie să devină actori ai propriei învățări, să poarte propria responsabilitate pentru învățare. Sinergia responsabilității școlii și a elevului pentru învățare conduce la rezultate foarte bune.
Odată cu apariția noilor tehnologii apar noi tendințe în evoluția strategiilor didactice: transformarea educabilului în subiect activ al propriei deveniri și apropierea cunoașterii
didactice de cunoașterea științifică.
Nicola I. consideră că modernizarea tehnologiei și a strategiilor didactice constă în crearea unui cadru adecvat care să asigure transformarea celui care învață în subiect al propriei formări. Cealaltă tendință a apropierii cunoașterii didactice de cunoașterea științifică presupune aceeași activizare a educabilului pornind de la premisa că nu este important să se memoreze descoperirile științei ci să fie introdus cel care învață în mecanismele care au condus la acele descoperiri.
Astfel, educabilul urmează să fie pus în ipostaza de cercetător, pentru a parcurge singur drumul cunoașterii pentru a descoperi adevărurile științifice. În acest fel el va însuși nu numai produsul științei ci și unele aspecte ale tehnicii descoperirii lui.
Pentru acesta urmează să apelăm la strategii didactice corespunzătoare, ce se aplică diferențiat de la un obiect de studiu la altul. Mai potrivite sunt strategiile de tip experimental.
În literatura de specialitate apar multe încercări de definire a termenului din ce în ce mai întâlnit în peisajul educațional: Blended learning – Învățare prin combinare de strategii didactice. Potrivit lui Caroline Gray, termenul reprezintă o abordare obișnuită a învățării, care se bazează însă pe un amestec de metode de predare, de suport și de susținere a abilităților necesare pentru deprinderea unei meserii de top.
Această strategie de învățare poate să combine:
tehnologii bazate pe web (web-based) precum clasele virtuale, instruirea în ritm propriu, învățarea colaborativă, redarea în flux audio și video (streaming video);
diferite abordări pedagogice (constructivism, behaviorism, cognitivism), cu scopul de a atinge un rezultat optim al învățării;
orice formă a tehnologiei utilizate în activitatea educațională (video, CD, web, film digital, blog, portal) cu instruirea față – în – față, condusă de către profesor;
tehnologiile instrucționale cu actualele cerințe ale joburilor cu scopul de a crea un efect armonios al învățării;
învățarea sincronă cu cea asincronă;
mai multe tipuri de conținuturi interactive.
Modelul conceptual al învățării fizicii prin combinare de strategii încearcă integrarea componentelor potrivit evaluării atributelor lor specifice.
Figura 2.1. Modelul Blended Learning – Harta Conceptuală
În contextul apropierii cunoașterii didactice fizicii de cunoașterea științifică, școala trebuie să atribuie un rol sporit științei în activitățile educaționale. Ea ar trebui să le ofere elevilor oportunitatea de a se dezvolta în direcția cunoașterii științifice, a promovării gândirii critice, a acționării bazate pe natura empirică a științei, a utilizării literaturii științifice.
Din acest motiv, metodele didactice recomandate în abordarea lecțiilor de Fizică sunt cele euristice: problematizarea (Problem-based learning), descoperirea/cercetarea (Inquiry
learning), învățarea bazată pe proiecte (Project-based learning), cu combinarea modelării și a experimentelor.
2.2. Proiectarea și planificarea activității didactice realizate la fizică
Proiectarea demersului didactic este o activitate desfășurată de profesor menită să anticipeze etapele și modalitățile de organizare și de desfășurare concretă a procesului instructiv-educativ.
Pentru realizarea unei proiectări didactice corecte, profesorul trebuie să răspundă la o serie de întrebări: Ce voi face ? Cu ce voi face ? Cum voi face ? Cum voi ști dacă ceea ce trebuia făcut a fost făcut?
Figura 2.2. Etapele proiectării activității didactice
Răspunsul la aceste întrebări reprezintă de fapt, o conturare a etapelor proiectării activității didactice, ca în figura anterioară. Proiectarea demersului didactic pentru obiectul fizică presupune:
1. studiul programei școlare;
2. planificarea calendaristică;
3. proiectarea unităților de învățare;
4. proiectarea activității didactice (a lecției).
Lectura personalizată a programei școlare exprimă dreptul profesorului de a lua decizii asupra modalităților pe care le consideră optime în creșterea calității procesului de învățământ, respectiv răspunderea personală pentru a asigura elevilor un parcurs școlar individualizat, în funcție de contextul educațional.
2.2.1. Algoritmul proiectării didactice
Figura 2.3. Algoritmul proiectării didactice
Proiectarea didactică presupune următorul algoritm:
Stabilirea obiectivelor educaționale.
Obiectivele educaționale sunt elementele cele mai importante în realizarea proiectării didactice. Acestea sunt precizate în programele școlare, programe ce sunt caracterizate ca documente oficiale și obligatoriu de parcurs. Profesorii trebuie să aibă în vedere, în primul rând, obiectivele care circumscriu trunchiului comun, partea obligatorie a programei școlare și care va constitui temeiul realizării evaluării naționale (testare națională și bacalaureat). De asemenea, obiectivele trunchiului comun vor contribui la conturarea profilului de formare la sfârșitul învățământului obligatoriu. Pe de alta parte, în funcție de deciziile care se vor lua la nivelul fiecărei clase, cadrele didactice trebuie sa țină cont de obiectivele care conturează curriculum extins, în cazurile claselor capabile de performantă în anumite domenii, ale unei motivații superioare pentru aceste discipline.
Selectarea si organizarea conținuturilor de învățare.
Aceasta etapă constă în selectarea și organizarea conținuturilor în concordanță cu obiectivele educaționale urmărite. Activitatea instructiv educativă trebuie să fie centrată pe obiective și nu pe conținuturi, conținuturile reprezentând o punte de legătură între obiective și elevi. Un rol important în selectarea și organizarea conținuturilor în fizică îl constituie identificarea unităților de învățare. Plecând de la identificarea unităților de învățare trebuie delimitate, stabilite și ordonate unitățile structurale (capitole, subcapitole, lecții). De asemenea, trebuie să se țină seama de subiectele pentru fiecare lecție, prelucrând și ordonând logic noțiunile în concordanță cu posibilitățile de asimilare ale elevilor și cerințele demersului educațional.
Alegerea strategiilor de predare – învățare.
Strategiile de predare – învățare privesc modul de organizare și conducere a actului didactic prin concordanță și îmbinarea eficienta a conținutului învățării cu metodelor de învățare, cu mijloacele didactice, cu formele de organizare a procesului instructiv-educativ în vederea atingerii obiectivelor propuse. La alegerea strategiilor didactice în fizică trebuie să se țină cont de specificul disciplinei, de particularitățile de vârstă ale elevilor, precum și de tipul de lecție abordat.
Stabilirea metodelor și tehnicilor de evaluare reprezintă partea finală a demersului de proiectare didactică prin care profesorul va măsura eficiența întregului proces instructiv-educativ.
Proiectarea demersului evaluativ va avea în vedere momentul în care se realizează evaluare (la începutul procesului de predare – învățare, pe parcursul derulării sale sau la sfârșitul demersului), dar și metodele și tehnicile de evaluare. Proiectarea modulului de realizare a evaluării va avea ca finalitate asigurarea unui feed-back de calitate atât pentru elevi, cât și pentru cadrul didactic, care, pe baza prelucrării informațiilor obținute, își vor regla modul de desfășurare a demersului didactic.
În privința instrumentelor de evaluare în fizică se pun câteva întrebări:
Care sunt obiectivele cadru și obiectivele de referință ale programei școlare, pe care trebuie să le realizeze elevii?
Care sunt performanțele minime, medii și superioare pe care le pot atinge elevii, pentru a demonstra că au atins aceste obiective?
Care este specificul colectivului de elevi pentru care îmi propun evaluarea?
Când și în ce scop evaluez?
Pentru ce tipuri de evaluare optez?
Cu ce instrumente voi realiza evaluarea?
Cum voi proceda pentru ca fiecare elev să fie evaluat prin tipuri de probe cât mai variate, astfel încât evaluarea sa fie cât mai obiectiva și relevantă?
Cum voi folosi datele oferite de instrumentele de evaluare administrate, pentru a elimina eventualele blocaje constante în formarea elevilor și pentru a asigura progresul școlar al fiecăruia dintre ei?
Răspunsul la aceste întrebări trebuie să conducă la evidențierea progresului înregistrat de elevi, atingându-se în aceste fel obiectivele propuse în programa școlară.
2.2.2. Studiul programelor școlare
Documentele de proiectare didactică sunt documente administrative realizate de către profesor după o lecturare atentă a programei școlare. Programele școlare sunt centrate pe obiective/competente și nu mai trebuie vizată ca o tablă de materii, care să fie parcursă într-o anumită perioadă de timp. În acest sens, profesorul trebuie să aibă o vedere de ansamblu asupra întregului curriculum alocat unui an de studiu, să cunoască programele disciplinelor înrudite pentru o abordare interdisciplinară a anumitor teme și să personalizeze demersul didactic, ținând seama de specificul elevilor cărora li se adresează.
Studierea programelor școlare trebuie să scoată în valoare relațiile care există între obiectivele cadru – obiectivele de referință – activitățile de învățare – conținuturi și modalitățile de evaluare.
2.2.3. Planificarea calendaristică orientativă
Planificarea calendaristică este un document școlar administrativ care asociază elementele programei școlare cu alocarea de timp, considerată optimă de către profesor, pe parcursul unui an școlar. Planificările calendaristice pot fi:
anuale – se întocmesc pe un an de studiu;
semestriale – conținutul din planificarea anuală se distribuie pe semestre.
Pentru realizarea planificărilor calendaristice se recomandă parcurgerea etapelor:
1. identificarea unităților de învățare;
2. stabilirea succesiunii de parcurgere a unităților de învățare;
3. asocierea obiective de referință – conținuturi respectiv, competențe
specifice – conținuturi;
4. alocarea timpului necesar parcurgerii fiecărei unități de învățare.
2.2.4. Planificarea unității de învățare
O unitate de învățare constituie o structură didactică deschisă și flexibilă ce prezintă următoarele caracteristici:
determina formarea la elevi a unui comportament specific, generat prin integrarea unor obiective de referință/competențe specifice;
este unitară din punct de vedere tematic;
se desfășoară în mod sistematic și continuu pe o perioadă de timp;
se finalizează prin evaluare.
În vederea proiectării unității de învățare, profesorul de fizică trebuie să identifice elementele necesare demersului didactic. Pentru aceasta, se vor parcurge următoarele etape:
1. identificarea obiectivelor/competențelor, (În ce scop voi face ?);
2. selectarea conținuturilor, (Ce voi face ?);
3. analiza resurselor sau a strategiilor didactice: metode de predare – învățare,
mijloace didactice, locul de desfășurare a activității didactice, formele de
organizare și desfășurare a activității didactice, timp, (Cu ce voi face ?);
4. determinarea activităților de învățare, (Cum voi face ?);
5. stabilirea instrumentelor de evaluare, (Cât s-a realizat).
În programa de liceu în vigoare, conform O.M. nr. 3458/09.03.2004, noțiuni legate de colorimetrie sunt planificate în clasa a IX-a. Un exemplu de planificare calendaristică anuală detaliată, pentru clasa a IX-a, cu 3 ore de fizică pe săptămână, pentru o clasă cu profilul de matematică-informatică, este prezentată în continuare.
Disciplina: FIZICĂ
An școlar 2013-2014
Profil: Matematică-informatică
3 ore pe săptămână
PLANIFICARE CALENDARISTICĂ clasa a IX-a O.M. nr. 3458/09.03.2004
2.2.5. Proiectarea lecției
Unul din scopurile învățării este memorarea de către elevi a unor cunoștințe. În acest context National Training Laboratories, Maine, SUA a elaborat, în urma unor cercetări, piramida învățării. Aceasta arată procentajul materiei memorate de elevi după aplicarea diferitelor activități de învățare sau metode de predare – învățare.
Figura 2.4. Piramida învățării
În pregătirea lecției, profesorul trebuie să țină cont de stilurile de învățare ale elevului. Nu toți elevii învață în același mod și sigur nu toți o fac precum profesorul.
Estefiresc ca profesorul să fie tentat să predea după metode care i-au fost lui utile în procesul de învățare, dar asta nu înseamnă că acestea sunt adaptate tuturor elevilor. Doar o varietate de activități asigură intervenția asupra punctelor tari și preferințelor fiecărui elev, cel puțin din când în când.
Proiectarea unei lecții este operația de identificare a secvențelor instrucționale ce se derulează în cadrul unui timp determinat, de obicei, o ora școlară.
Proiectarea lecției presupune parcurgerea unor etape:
Formularea clară a obiectivelor operaționale.
Obiectivele operaționale indică efectele observabile la sfârșitul lecției. Pentru a fi atinse, obiectivele de referință/competentele specifice din programa școlară, acestea sunt transpuse, la nivelul lecției, în obiective operaționale a căror caracteristici sunt:
se exprimă în funcție de elev/clasa de elevi;
indică o modificare concretă de comportament;
descriu efecte observabile;
precizează condiții în care se manifestă comportamentul;
pot preciza nivelul realizării.
Selectarea și analiza conținuturilor.
Întrucât cantitatea de informații este extrem de mare, există tentația de a supraîncărca programul elevului prin introducerea a cât mai multe noțiuni din cât mai multe domenii. În consecință, profesorul de fizică are sarcina de a selecta și de a analiza din multitudinea de informații pe cele utile elevului astfel încât să atingă obiectivele/competentele prevăzute în programa școlară. De asemenea, tot în sarcina profesorului cade și estimarea capacității fizice și intelectuale a clasei la care preda. Așadar, trebuie estimat nivelul de pregătire, interesul învățării, ritmul de muncă al elevilor, precum și capacitatea necesară trecerii la un nivel superior de învățare a acestora.
Predarea unei fizicii impune parcurgerea în conformitate cu modelul științific, precum și respectarea logicii didactice. Noțiunile de specialitate vor fi astfel restructurate și adaptate vârstei elevilor încât să poată fi ușor înțelese și asimilate.
Analiza conținutului activității de învățare presupune:
identificarea conținuturilor cu obiectivele de referință/competentele specifice din programa școlară;
divizarea și organizarea conținutului;
stabilirea ordinii de parcurgere a elementelor de conținut;
stabilirea relațiilor dintre elementele de conținut.
Analiza resurselor.
Aceasta presupune:
a) analiza resurselor umane:
– particularitățile elevilor (nivelul de cunoștințe, motivația învățării, ritmul de învățare);
– competentele cadrului didactic (competente de baza ale cadrului didactic, competentele în specialitate, psihopedagogice și metodice precum și competentele psihorelaționale).
b) analiza a resurselor materiale:
– mijloace de învățământ;
– mediul de instruire;
– timpul aferent desfășurării lecției.
Adoptarea strategiei didactice.
În scopul atingerii obiectivelor operaționale fixate, actul educațional prevede o strategie didactică reprezentată printr-un ansamblu de metode, mijloace și forme de organizare a clasei de elevi. Alegerea acestor strategii se face în funcție de:
obiectivele operaționale;
natura conținutului;
particularitățile elevilor;
competențele cadrului didactic;
condiții materiale din dotare;
timp disponibil.
Evaluarea instrumentelor si probelor de evaluare.
Instrumentele de evaluare sunt concepute la începutul activității didactice (lecției) și servesc la măsurarea atingerii obiectivelor operaționale. Evaluarea trebuie să fie centrată pe unitatea de învățare, să fie în raport cu obiectivele prevăzute în programa școlară și să evidențieze progresul înregistrat de elev în raport cu sine însuși.
Pentru proiectarea unei lecții de fizică la clasa a IX-a, în cadrul unității de învățare ”Instrumente optice”, pentru lecția ” Ochiul. Aplicarea legilor reflexiei, refracției la funcționarea aparatelor optice și a ochiului ”. profesorul va elabora un proiect de lecție a cărui structură este prezentat în cele ce urmează:
Proiect didactic al lecției
Disciplina: Fizica Profesorul:
Clasa: a IX-a Data:
Unitatea de învățare: Instrumente optice
Subiectul lecției: Ochiul. Aplicarea legilor reflexiei, refracției la funcționarea aparatelor optice și a ochiului.
Tipul lecției: Lecție de recapitulare și sistematizare a cunoștințelor.
Timpul acordat: 50 min.
Competențe specifice:
de achiziții intelectuale
de investigație științifică
de comunicare științifică
de achiziții pragmatice
Subcompetențe:
– Descrierea fenomenului de reflexiei și refracție;
– Explicarea principiilor de funcționare a unor instrumente optice în care are loc reflexia și refracția luminii.
– Investigarea instrumentelor optice(lupa, aparatul fotografic, aparatul de proiecție, microscopul).
Obiective: Elevul la sfârșitul lecției va fi capabil:
O-1. Să caracterizeze fenomenele optice: reflexia, refracția, dispersia luminii.
O-2. Să utilizeze legile reflexiei, refracției și formula lentilei subțiri la rezolvarea problemelor.
O-3. Să descrie principiul de funcționare și domeniul de aplicare a instrumentelor optice.
O-4. Să conștientizeze importanța practică a fenomenelor optice.
Tehnologii didactice:
Forme: frontal, individual, grup.
Metode: conversația, explicația, problematizarea, situație de problemă, demonstrarea, experimentul, tehnica „Întrebări multicolore”, dictare, cuvinte în careu, termometrul emoțional.
Mijloace de învățământ:
Manual, aparate optice, fișe, mijloace tehnice.
Evaluare: orală, scrisă.
Desfășurarea activității
Fișa 1.
A
B
Un tip de oglindă.
Ce vedem în oglindă?
Lentilele sunt mărginite de două suprafețe …..
Instrument ce dă o imagine virtuală, mărită, răsturnată?
Instrument ce funcționează pe baza fenomenului de reflexie.
Dacă obiectul se află între focar și lentilă atunci se obține ….
Imagine, virtuală, dreaptă și mărită se obține cu …
Sistem optic natural.
Parte componentă a ochiului ce servește ca ecran?
Imagine dreaptă, virtuală, de aceeași mărime, la aceeași distanță se obține cu …….
Punct de intersecție al razelor de lumină.
Dependența indicelui de refracție de lungimea de undă.
Se observă după ploaie.
Fișa 2.
Fișa 3.
Grupa 1.
Grupa 2.
Grupa 3.
Grupa 4.
2.3. Abordarea curriculara a predării fizicii în învățământul preuniversitar
Lumea contemporană, prin dezvoltarea sa social-economică, impune o schimbare de paradigmă. Înțelegerea dezvoltării era, în primul rând, condiționată de creșterea economică, astăzi aceasta trebuie realizată și proiectată la scara umanului, esențială fiind promovarea ființei umane totale în inserția sa socială și în împlinirea individuală atât pe plan spiritual și moral, cât și material.
G. Văideanu, 1988, sublinia ideea că „dezvoltarea trece prin educație și cultură și că dezideratul poate deveni realitate socio-educațională numai în măsura în care toți membrii unei colectivități umane și-l însușesc ca perspectivă și ca program de lucru".
Există o relație biunivocă între educație și dezvoltare, prin:
• măsura în care educația contribuie la dezvoltarea social-economică, relevanța socială a calificărilor oferite de învățământ pe diferite trepte de școlarizare;
• gradul în care dezvoltarea ,social-economică implică schimbări și adaptări în educație, capacitatea de receptivitate și flexibilitate a sistemului școlar în raport cu direcțiile și ritmurile dezvoltării sociale".
Educația devine esențială în modelarea viitorului sporind șansele de a apropia viitorul de aspirațiile și trebuințele oamenilor. J. Dewey consideră că „școala nu pregătește pentru viață, este însăși viața".
Democratizarea societății românești impune un învățământ democratic și reformat. Școala, prin modul ei de organizare, constituie un cadru democratic, care permite factorilor educaționali să trăiască o viață democratică.
Democratizarea educației implică două dimensiuni:
• învățarea participativă, prin care fiecare participă prin educație la propria sa formare;
• învățarea inovatoare, cu caracteristicile principale: participarea și anticiparea.
Calitatea activității educaționale la nivelul instituției școlare desemnează un ansamblu de caracteristici ale unității școlare (în plan structural, organizatoric, funcțional) care îi conferă acesteia posibilitatea de a satisface nevoile de educație ale unei populații concrete, exprimate direct de către aceasta sau individual de către comunitatea căreia populația îi aparține.
Programa școlară este parte a Curriculum-ului național. Filozofia contemporană a educației a evidențiat diferența dintr-o educație bazată pe curriculum, adică având că element central la toate etajele sale activitatea de proiectare, și programa analitică, document care are în centrul activității didactice ideea de programare a traseului elevului către un țel cunoscut și impus doar de către adulți.
De aceea, programa analitică era posesoare în mod absolut și univoc a tuturor componentelor procesului instructiv-educativ stabilit la nivel central. Profesorul și elevul erau simpli executanți ai unui program de instruire menit sa reproducă social o stare de fapt.
Conceptual, programele școlare actuale, se diferențiază de programele analitice prin accentul pe care îl pun pe interiorizarea unui mod de gândire specific fiecărui domeniu.
Actualele programe școlare subliniază importanța rolului reglator al obiectivelor pe cele două nivele de generalitate: obiective cadru și obiective de referință. Celelalte componente ale programei au că principal scop realizarea cu succes a obiectivelor de către elevi. În contextul învățământului obligatoriu, centrarea pe obiective reprezintă unica modalitate care face că sintagma centrare pe elev să nu rămână în slogan fără conținut.
Obiectivele programei școlare asigură dezvoltarea progresivă în achiziția de competențe de la un an de studiu la altul.
Obiectivele programei dacă sunt utilizate corect la nivelul evaluării, oferă o hartă clară a evoluției capacităților copilului și posibilitatea stimulării acelor deprinderi și priceperi care au fost insuficient formate și dezvoltate.
Obiectivele creează premisele pentru deplasarea care se urmărește atingerea obiectivelor cadru și de referință propuse. Unitățile de conținut sunt organizate tematic, fie în conformitate cu domeniile constitutive ale diferitelor obiecte de studiu.
Standardele curriculare de performanță sunt standarde naționale, absolut necesare în condițiile introducerii unei filosofii educaționale centrate pe diversitate, concretizate în existența unor planuri-cadru de învățământ, a unor noi programe școlare și a manualelor alternative.
Standardele curriculare de performanță sunt criterii de evaluare a calității procesului de învățământ. Acestea constituie specificări de performanță vizând cunoștințele și comportamentele dobândite de elevi prin studiul unei discipline. Standardele permit evidențierea procesului realizat de elevi de la o treaptă de școlarizare la alta. Standardele sunt relevante din punctul de vedere al motivării elevului pentru învățare, fiind orientate spre profilul de formare al acestuia la finalizarea parcursului școlar și la intrarea în viața socială. Ele ar trebui să motiveze elevul pentru învățarea continuă și să conducă la structurarea capacităților proprii învățării active.
Curriculum-ul național actual propune o ofertă flexibilă ce permite profesorului adaptarea cadrului formal la personalitatea sa și la specificul clasei de elevi.
Acum profesorul are posibilitate de a interveni în succesiunea elementelor de conținut, cu condiția asigurării coerenței tematice și a respectării logicii interne a domeniului. Nu mă există o impunere a intervalului de timp alocat elementelor de conținut. Există posibilitatea modificării, a completării sau a înlocuirii activităților de învățare, astfel încât acestea să permită un demers didactic personalizat.
Manualele alternative au fost considerate că o normalizare a școlii în directive democratizării învățării. Manualele moderne operează o selecție permisivă conținuturilor din care rezultă un ansamblu variabil de informații, în care profesorul și elevul au spațiu de creație. Informațiile sunt prezentate astfel încât permit interpretării alternative și exclusive. Informațiile constituie un mijloc pentru formarea unor competențe de valori și atitudini. Noile manuale au dorit ofere un mod de învățare care presupune înțelegerea și explicarea care să stimuleze gândirea critică la elevi.
Manualul școlar în noua fizionomie este un instrument de învățare, având uneori sarcini specifice de învățare. Acestea au un volum mare de cunoștințe academice(teoreme, teorii, modele, concepte), de multe ori este completat de ghiduri, soft-uri educaționale, alte auxiliare didactice.
În ceea ce privește manualele școlare alternative există o desincronizare între acestea și programele școlare.
Manualele reflectă toate obiectivele și toate conținuturile, propuse de programa școlară.
Conformitatea manualului în programa școlară ar trebui să fie într-un procent de 100%, atât la nivelul competențelor generale, cât și la nivelul competențelor specifice și al conținutului.
Deficitară este și calitatea ilustrațiilor și tehnoredactării unor manuale.
Un manual de calitate ar trebui să contribuie la organizarea și conducerea procesului de învățământ prim: conformitatea acestuia cu programa școlară, prin ilustrații concludente, tehnoredactare ireproșabilă și un preț scăzut.
C.D.S și C.D.L acoperă diferența de ore dintre curriculum-ul nucleu și numărul maxim de ore pe săptămână, pe săptămână, pe disciplină și pe an de studiu, prevăzute în planurile cadru de învățământ.
Înainte de reformă cadrul didactic hotăra strategiile didactice, metodele de evaluare, iar acum are posibilitatea de a decide manualul folosit de clasă, tipul de curriculum pe care-l propune elevilor si părinților acestora (aprofundare, extindere, opționale), instrumentele de evaluare internă, numărul de ore alocat unui obiect de studiu.
C.D.S și C.D.L duc la individualizarea școlilor prin identificarea modalităților de adecvare la un context educațional specific devine o realitate.
Standardele ocupaționale definesc competențele necesare pentru realizarea eficientă a activităților dintr-o ocupație.
Pregătirea profesională dorește să asigure dobândirea cunoștințelor si deprinderilor fundamentale corespunzătoare unei profesii recunoscute printr-o diplomă sau printr-un certificat de absolvire. Aceasta permite accesul către diferite ocupații prin aplicarea deprinderilor si cunoștințelor specifice unui anume sector al pieții muncii.
Competența profesională este îmbinarea si utilizarea armonioasă a cunoștințelor, deprinderilor și atitudinilor în vederea obținerii rezultatelor așteptate la locul de muncă.
Standardele ocupaționale sunt structurate in unități de competență, iar această structură permite modularizarea programelor de pregătire profesională.
Standardele ocupaționale pot sta la baza determinării structurii programelor de pregătire, obiectivelor operaționale, conținuturilor programelor, criteriilor și metodele de evaluare.
S-a încercat o descongestionare a materiei, dar de multe ori în rezolvarea unor probleme elevul are nevoie de informații din materia scoasă din programă.
Rețeaua educațională a urmărit descongestionarea materiei conform principiului ”nu mult, ci bun” și în concordanță cu ideea că important este nu doar ce anume, ci cât de bine, când si de ce se învață ceea ce se învață, dar si la ce anume servește mai târziu ceea ce s-a întâmplat în școală.
De asemenea s-a încercat adaptarea la realitatea cotidiană, la problemele și la întrebările pe care și le pun elevii în legătură cu experiențele propriu-zise cu care se confruntă în viața de zi cu zi.
Prin introducerea opționalelor s-a urmărit flexibilitatea parcursurilor oferite de scoală, structurarea nu a unui învățământ uniform și unic pentru toți, conceput practic pentru un elev abstract, inexistent în realitate, ci a unui învățământ pentru fiecare, deci pentru elevul concret.
Așa cum este specificat și în programă, învățarea s-a orientat spre formarea de capacități intelectuale si spre acționare, folosirea metodelor interactive, stimularea gândirii creative și critice, a activității independente, a spiritului interogativ – argumentativ, precum și a competențelor proprii rezolvării de probleme; utilizarea informației asimilate în contexte situaționale inedite(accent nu pe ceea ce elevul știe, ci pe ceea ce el știe sa facă prin ceea ce știe)
Pentru liceu, viziunea curriculară de alcătuire a programelor școlare permite tocmai o bună orientare a predării / învățării în raport cu obiective de formare care vizează competențe de nivel superior, de aplicare a cunoștințelor și competențelor în contexte noi și de rezolvare de probleme teoretice și practice.
Programa școlară de fizică stabilește conținutul obiectului fizică, pe profiluri și specializări.
Conceptual, programele școlare actuale se diferențiază de "programele analitice" prin accentul pe care îl pun pe interiorizarea unui mod de gândire specific fiecărui domeniu transpus în școală prin intermediul unui obiect de studiu. Actualele programe școlare subliniază importanța rolului reglator al obiectivelor pe cele două niveluri de generalitate: obiective cadru și obiective de referință.
Studiul fizicii în școală are ca scop să contribuie la formarea și dezvoltarea capacității elevilor de a reflecta asupra lumii, de a formula și rezolva probleme pe baza relaționării cunoștințelor din diferite domenii, precum și la înzestrarea cu un set de competențe, valori și atitudini menite să asigure o integrare profesională optimă.
Conform recomandărilor Consiliul Europei trebuie ca legislația fiecărui stat să recunoască și să respecte diferențele individuale. Copii talentați, ca și alte categorii, necesită condiții educaționale speciale, pentru a-și dezvolta pe deplin disponibilitățile aptitudinale. Sistemul școlar existent trebuie să fie flexibil în suficientă măsură, pentru a satisface nevoile specifice copiilor performeri și talentați.
2.4. Metode moderne de predare – învățare – evaluare
2.4.1. Metoda de instruire programată și asistată de calculator.
Instruirea programată pornește de la premiza că într-o situație de învățare își găsește prezența un flux continuu de informații, că există un tip de comandă și control, în același timp a acesteia, cu misiunea de a supraveghea și regla mersul învățării, prin intermediul unei conexiuni inverse (feed-back-ului). Ca urmare și învățarea poate deveni un proces de autoreglare, un proces de reglare continuă.
V. Ciocârlan referindu-se la instruirea programată arăta că: “Această descoperire a făcut posibilă aplicarea ciberneticii moderne în procesul de învățământ și a deschis astfel căile tehnicii de conducere care devin aici tehnică de predare.”
Instruirea programată este modalitatea în care elevul parcurge în ritm propriu și prin efort independent un conținut de instruire, cu ajutorul unui program de un anumit tip care, îi dă posibilitatea autoverificării după fiecare pas de rezolvare și îi oferă, prin tehnica de elaborare, condiții de reușită.
Programarea lineară a răspunsurilor construite corespunde concepției de învățare tip Skinner, ce se bazează pe furnizarea de către elevi a răspunsurilor așteptate, iar parcurgerea secvențelor urmează o singură înlănțuire, conform schemei:
STIMUL + REACȚIE + ÎNTĂRIRE = ÎNVĂȚARE
unde: – stimul = informația și solicitarea adresată elevului, transmise pe suport vizual text, grafic, proiecție), autovizual sau numai auditiv;
– reacția = răspunsul elevului:
– întărirea = confirmarea rezultatului.
Fiecare secvență cuprinde:
– informația de predare;
– problema (întrebare, sarcina, tema de rezolvat) care îi cere subiectului un răspuns dedus din prelucrarea informației date;
– indicații unde poate fi găsit răspunsul corect;
– locul pentru răspunsul corect de la întrebarea anterioară.
Figura 2.5. Programarea liniară a răspunsurilor construite
În schema anterioară dacă răspunsul este corect, el conduce mai departe la următoarea întrebare iar în caz contrar, este necesară reluarea secvenței respective, adică repetarea procedeului.
În fiecare secvență de program, elevul va primi o informație și o sarcină. În continuare, formulează sau nu un răspuns. Apoi prin alegere confirmă sau infirmă modul de rezolvare. Dacă răspunsul a fost corect, se va trece la secvența următoare a programului. În caz contrar, dacă răspunsul nu a fost corect, elevul va fi îndrumat spre informații suplimentare sau este trimis în informația de bază.
Programarea ramificată cu răspunsuri la alegere și integrarea unor elemente complementare. Se sugerează elevului mai multe răspunsuri, dintre care numai unele sunt corecte, restul sunt false, și se cere să aleagă pe cele corecte.
Pentru elevii cu niveluri de pregătire diferite, programele se alcătuiesc în așa fel încât să poată fi parcurse în variante:
– prin desfășurarea liniară cu parcurgerea tuturor secvențelor în ordinea lor;
– prin desfășurarea liniară cu posibilitatea ca unele secvențe să fie sărite de elevii cu performanțe ridicate, ceea ce presupune introducerea de secvențe – criteriu ce indică trecerea peste un număr de pași;
– prin desfășurare ramificată, în care programul cuprinde și subprograme adiționale pentru a se adapta la eventualele deficiențe de pregătire;
– prin desfășurare ramificată și secvențe de criteriu.
Învățământul asistat de calculator poate stoca toate tipurile de secvențe din componența unui asemenea program ce se poate reda în orice combinație necesară.
Instruirea asistată de calculator, prescurtat IAC, necesită un program de instruire, care este un produs pedagogic, respectiv rezultatul programării pedagogice; acesta urmează să fie transpus într-un program –computer, care reprezintă un produs informatic. Cele două tipuri de programe, respectiv programul de instruire și programul computer, constituie ceea ce informatice numește software. Echipamente le de instruire electronice propriu-zise, care asigură valorificarea în practică a celor două tipuri de programe, sunt cunoscute sub denumirea de hardware.
Avantajele metodei:
– activează și individualizează maximal instruirea;
– dezvoltă un stil eficient de muncă individuală;
– are un puternic caracter formativ;
– poate fi adaptat la colective de elevi cu o pregătire eterogenă;
– realizează conexiunea inversă la cel mai înalt nivel;
– asigură o remanență ridicată pentru cunoștințele formulate;
– conținutul poate fi adaptat la principalele necesități de instruire adăugând informații noi, exemplificări, exerciții, sinteze.
Dezavantaje:
– elevii obosesc repede;
– servește la instruire și mai puțin la educație;
– creează decalaje mari în ritmul de instruire al elevilor;
– pentru elaborarea textelor sunt necesare echipe de specialiști, utilaje de multiplicare;
– implică cheltuieli mari.
2.4.2. Metode interactive
Metoda asaltului de idei (brainstorming-ul) inițiată de către Alex F. Osbon, această metodă este una dintre cele mai utile metode din practica pedagogică (Cerghit, 2001). Este o metodă de discuție în grup cu funcția distinctă de a ușura căutarea și găsirea celei mai adecvate soluții a undei probleme de rezolvat, printr-o imensă mobilizarea a ideilor tuturor participanților la discuție. Întrunind două aspecte principale, și anume:
– în sens originar reprezintă o metodă de simulare a creativității participanților și totodată de descoperire a unor soluții inovatoare pentru problemele puse în discuție;
– în al doilea sens, definește un cadru propice pentru instruirea școlară.
Preluat de către inițiatorul ei din budismul Zen (desemnând concentrarea spiritului în calm), brainstormingul presupune amânarea evaluării ideilor emise pentru etapă ulterioară (de aceea brainstorming-ul se mai numește și metoda evaluării amânate) în primă etapă nici o afirmație nefiind supusă unui demers critic. Astfel se dezvoltă atmosfera constructivă, fiecare idee primind maximum de atenție, deoarece de la o explicație a fenomenului aparent greșită, prin contagiune, se pot propune soluții originale.
În lipsa unei critici, se diminuează o serie de factori inhibatori și blocaje ale spontaneității de gândire care produc rutina intelectuală. Etapa primă, de ordin cantitativ, reunește un grup de 5-12 persoane, de preferință eterogen (într-un grup omogen există un consens considerabil ce poate limita spontaneitatea), care în timp de aproximativ o oră dezvoltă cât mai multe idei. Ideile pot fi emise pe trei căi:
1. calea progresiv – liniară ce presupune evoluția ideii prin completarea ei până la emiterea ideii – soluție de rezolvare a problemei;
2. calea catalitică – ideile fiind produse prin analogie sau prin apariția unei idei noi, opuse celei care a generat-o;
3. calea mixtă, când o idee poate dezvolta simultan soluții complementare și soluții opuse ei.
Sesiunea de brainstorming se desfășoară respectând anumite reguli esențiale care stabilesc:
– toate ideile, au caracter de cunoștințe și vor fi privite ca atare de către membri grupului;
– nu se va critica nici o sugestie;
– membri grupului trebuie să fie încurajați că construiască ideea altuia; la sfârșit, nici o idee nu aparține nimănui, se încurajează combinațiile de idei;
– se solicită idei membrilor „tăcuți” ai grupului, lucru care-i investește pe aceștia cu structura de rol de putere;
– calitatea este mai puțin importantă decât cantitatea, dar acesta nu trebuie să oprească membrii grupului să încerce să gândească creativ și inteligent.
În continuarea sesiunii de brainstorming urmează o „perioadă de incubare”, de reflexie, evaluare și selecția ideilor sau soluțiilor propuse realizându-se într-o a doua etapă. De aici și denumirea de „metoda evaluării amânate” (deferred judgement). Grupul de persoane care evaluează ideile poate să fie compus din același persoane care au emis ideile sau dimpotrivă.
În folosirea brainstormingului în interes educațional este util ca grupul care a emis ideile să fie același care le și evaluează la finalul sesiunii.
În practica școlară trebuie remarcat de altfel și faptul că elevilor le vine destul de greu să se integreze rapid și eficient într-o asemenea acțiune.
Braistorming-ul se folosește mai puțin în lecțiile obișnuite și mai mult în cadrul unor lecții de sinteză cu caracter aplicativ, în seminarii și în activitățile de cerc. La baza adoptării unor proiecte de acțiune legate, de exemplu, de prevenirea și combaterea poluării mediului înconjurător, a găsirii unor resurse proprii de autodotare a atelierelor și laboratoarelor școlare.
Metoda dezbaterii Philips – 66 este o metodă de tip braistorming, care permite utilizarea unui număr mare de participanți împărțiți în 5-6 echipe funcționale, fiecare cuprinzând câte 6 persoane. Creată de J. Donald Phillips de la Michigan State University, metoda este una deschisă spre posibilități de utilizare largi de la practica școlară curentă la activitățile de pregătire cu adulții.
În cadrul microgrupurilor formate, se desemnează câte un conducător de discuții, cu rol de moderator, activitatea, în echipă desfășurându-se pe trei coordonate: 'pregătirea, desfășurarea și valorificarea producției de idei. Reuniunea Phillips 66 se întinde temporal pe durata a două ore și presupune două faze: discuția pe grupe și dezbaterea în plen.
După discutarea la nivelul grupelor, coordonatorul de discuții a fiecărei grupe raportează în plen concluziile și soluțiile adoptate. În seama cadrului didactic rămânând asamblarea acestora, iar dacă există puncte de vedere sau hotărâri diferite, el are sarcina de a asigura, cu participarea tuturor elevilor (studenților) găsirea soluției optime și să releve motivele pentru care au fost respinse alte variante.
Avantajele acestei metode sunt:
– se asigură o participare colectivă și activă la rezolvarea cazului;
– se obișnuiește cu tehnica argumentării, susținerii de idei și păreri,
– restrângerea subiectivității;
– acceptarea gândirii colective.
Metoda prezintă și următoarele dezavantaje:
– conducătorul discuției nu poate participa la dezbaterile din fiecare grupă, în plus, este nevoie de un timp suplimentar ca fiecare grupă în parte să-și poată prezenta concluziile;
– pericolul ca grupele să se deranjeze reciproc atunci când lucrează în aceeași sală de clasă.
Metoda focus grup dezvoltată de Paul Lazarsfeld și Robert Merton, la Universitatea Columbia, SUA, la începutul anilor 40, această metodă reprezintă o discuție focalizată pe o anumită tematică limitată, în scopul obținerii unor date aprofundate, dar mai ales al modificărilor ideilor, atitudinilor și opiniilor exprimate de către participanți. Discuția nu se restrânge la o singură sarcină de lucru, ci la parcurgerea unei succesiuni, până la epuizarea întregii teme avute în vedere.
Desfășurarea activității se face conform unei planificări ce include (Cerghit, 2006):
– stabilirea scopului activității;
– tipologia întrebărilor utilizate, având calitatea de spontaneitate;
– corelarea strânsă cu gradul de cunoaștere al participanților.
În mod concret, desfășurarea în condiții optime a acestei metode presupune îndeplinirea unor condiții:
– clasa de elevii se împarte în mai multe micro-grupuri (echipe) funcționale, având același număr de participanți;
– grupurile formate vor fi eterogene sub aspectul potențialului de implicare a membrilor din grup;
– în fiecare grup, profesorul desemnează un elev cu sarcină de a contraargumenta în momentul în care se ajunge prea rapid la epuizarea sarcinii și la consens;
– realizarea unei diagrame precise, prin nominalizarea grupurilor și a participanților în cadrul acestora, pentru a compara cu situația finală (Cazacu, 2003, pag. 180).
Există cel puțin două modalități de lucru în grup în cazul focus-grupului:
– Modul cumulativ care presupune obținerea unui evantai mai larg de informații. În esență, într-o primă etapă grupul unu discută liber asupra problemei, ulterior concluziile discuției sunt sistematizate. Un al doilea grup, discută liber despre aceiași problemă, până când se epuizează subiectul. În acest, moment , li se prezintă concluziile primului grup continuând dezbaterea. Procesul continuă până când toate grupurile sunt incluse în activitatea de focus-grup.
– Modul contradictoriu de focus – grup presupune necesitatea atragerii persoanelor care manifestă rezerve și tendințe inhibitorii prin agresiune și confruntare. Fără știrea participanților, o persoană din cadrul grupului are sarcina să vină cu contraargumente în momentul în care grupul pare să ajungă la un consens simplu.
Focus grupul este o metodă complexă, care prezintă următoarele avantaje:
– apropie participanți la lucrul într-un grup natural (ceea ce presupune influențe reciproce, schimbări dramatice ale opiniilor individuale, etc.);
– dezvoltă participanților plăcerea pentru o astfel de discuție, chiar și în momentul în care ei nu se află în grupurile în care se desfășoară în mod cotidian;
– impune un climat pozitiv de discuție;
– introduce maniera pozitivă de focalizare pe o activitate sau sarcină, dezvoltând strategii naturale de ocolire sau diminuare a divagațiilor și fenomenelor de perturbare a comunicării.
Metoda acvariului sau a interacțiunii observate (fishbowl) urmărește ca elevii implicați să fie puși, alternativ, în dublă ipostază: pe de o parte, participanți activi la o dezbatere, pe de altă parte, observatori ai interacțiunilor care se produc.
Această metodă urmărește mai bine decât metoda focus-grup gradul de interacțiune și de influențare reciprocă a membrilor grupului. Utilizarea ei „asigură un mediu dinamic și permisiv de exprimare a unui spectru larg de idei, opinii, soluții, argumente și contraargumente, atitudinale și afective” (Cazacu, 2003, pag.182).
Condiții de desfășurare:
– după ce profesorul alege o temă cu caracter controversat, cere participanților să se documenteze asupra acesteia (să citească, să se informeze, să se gândească la problema respectivă);
– aceștia se vor constitui în două grupe eterogene și egale ca mărime. Această e va face fie ad-hoc, fără vreo intervenție din partea profesorului – moderator, fie la inițiativa acestuia;
– în sala de clasă, elevii/studenții vor găsi scaunele așezate în două cercuri concentrice;
– o grupă scaunele cercului din interior, cealaltă, scaunele cercului din exterior; cu mențiunea că subiecții își vor alege în mod liber locurile pe care vor considera că se pot simți cât mai bine;
– un al doilea cadru didactic va avea rolul de observator, situat undeva în exteriorul cercurilor și urmărind să înregistreze preferințele pentru anumite scaune. El va avea sarcina de a corela aceste alegeri cu informațiile le dețin participanți. Va urmări, de asemenea, modul de rezolvare a eventualelor conflicte legate de tratarea subiectului pus în discuție;
– participanți aflați în cadrul cercului din interior au la dispoziție un interval de 8-10 minute pentru a discuta problema controversată, după ce, în prealabil, au stabilit cu profesorul lor câteva reguli de bază;
– ocupanți cercului exterior vor ave și ei la dispoziție un interval de timp pentru a asculta ceea ce se discută în cerul interior, a face observații asupra activități și modul cum relaționează în cadrul acestuia;
– în acest scop ei vor primi fișe de observație sau protocoale special pregătite în care vor consemna modalitățile de abordare a cazului contribuția fiecăruia etc.
Ulterior după ce studenți (elevii din cercul exterior și-au expus observațiile, urmează schimbarea locurilor, mai precis, cei care s-au situat până acum în cercul exterior trec în cercul interior, cei care au fost în cercul interior se mută în cel exterior. Se pornește cu o altă idee controversată pe care cei din cercul interior trebuie să o discute; cei din cercul exterior primesc fișele de observare.
Metoda mozaicului (jigsaw) pusă la punct de Harold Arons, sau metoda grupurilor interdependente (Neculai, Bancu, 1998) îmbină învățarea individuală cu învățarea în echipă.
Se folosește astfel:
– stabilirea temei sau a unități de învățare reprezintă primul pas pe care profesorul îl face. Din această tematică el precizează elementele principiale de atins din cadrul fiecărei subteme.
– formarea echipelor de învățare,etapă în care profesorul împarte clasa în echipe de învățare eterogene, de câte 4-5 elevi. Cu precizarea ca fiecare elev din grupă trebuie să devină „expert” în studierea în mod independenta temei sau subtemei aferentă numărului său.
Fiecare echipă primește o fișă – expert cuprinzând tema și capitolele sau subcapitolele propuse. Cu distribuirea, totodată a unor seturi de materiale didactice necesare fiecărei echipe și fiecărui membru al acesteia.
Activitatea grupurilor de experți. După parcurgerea fazei de lucru independent acești „experți” se reunesc în „grupuri de experți”pentru a dezbate împreună subtema care le revine. Scopul comun al fiecărui grup de experți este să (se) instruiască cât mai bine având responsabilitatea propriei învățări și a predări colegilor din echipa din care a provenit.
Reîntoarcerea la echipele de învățare. Experți se reîntorc la echipa inițială după ce aceștia consideră ca au atins gradul de expertiză necesară. Membri echipei vor fi stimulați să discute, să pună întrebări, să exprime puncte de vedere și să-și noteze, fiecare realizându-și propriul plan de idei.
Obiectivul echipei fiind acela ca toți membri să stăpânească conținutul celor 4-5 subteme avute în vedere.
Profesorului îi revine rolul de a monitoriza activitatea de învățare, având grijă ca noile cunoștințe să fie transmise corect, să răspundă la întrebări mai dificile, să stimuleze cooperarea și să asigure participarea activă a tuturor elevilor.
În funcție de complexitatea și dificultatea sarcinilor va avea grijă să dozeze timpul de lucru.
În faza finală de evaluare, grupurile de experți prezintă rezultatele în fața întregii clase, care își asumă asimilarea cunoștințelor care alcătuiesc ansamblul temei în unitatea ei logică.
Metoda mozaicului are un caracter pronunțat formativ. Ea își concentrează atenția asupra dezvoltării capacităților de ascultare, vorbire reflectare, gândire creativă rezolvare de probleme și cooperare.
Studiul de caz reprezintă o metodă de confruntare directă a participanților cu o situație reală, autentică, luată drept exemplu tipic, reprezentativ pentru un set de situații și evenimente problematice.
Apărută inițial ca o metodă de cercetare științifică (în medicină, economie, psihologie etc.), studiul de caz a fost extins și în problemele educației, fiind utilizată de profesorul Colomb Langadall la Școala Comercială Harvard (1935) (Harvard Graduate School of Bussines Administration). Termenul provine din latinescul casus = eveniment fortuit.
Scopurile acestei metode interactive, valoroasă din punct de vedere euristic și aplicativ constau în:
− realizarea contactului participanților cu realitățile complexe, autentice dintr-un domeniu dat, cu scopul familiarizării acestora cu aspectele posibile și pentru a le dezvolta capacitățile decizionale, operative, optime și abilitățile de a soluționa eventualele probleme;
− verificarea gradului de operaționalitate a cunoștințelor însușite, a priceperilor și deprinderilor, a comportamentelor, în situații limită;
− sistematizarea și consolidarea cunoștințelor, autoevaluarea din partea fiecărui participant în parte, a gradului de aplicabilitate a acestora în situațiile create;
− educarea personalității, a atitudinilor față de ceilalți participanți și față de cazul respectiv, tratarea cu maturitate a situațiilor;
− exersarea capacităților organizatorice, de conducere, de evaluare și decizie asemeni unei situații reale;
Regulile desfășurării metodei au în vedere în special „cazul” ales. Astfel, pentru ca o situație să poată fi considerată și analizată precum un „caz” reprezentativ pentru un domeniu, ea trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
– să fie autentică și semnificativă în raport cu obiectivele prefigurate, condensând esențialul;
– să aibă valoare instructivă în raport cu competențele profesionale, științifice și etice;
– să aibă un caracter incitant, motivând participanții la soluționarea lui, corespunzând pregătirii și intereselor acestora;
– să solicite participarea activă a tuturor elevilor/studenților în obținerea de soluții, asumându-și responsabilitatea rezolvării cazului;
În aplicarea metodei studiului de caz, se parcurg șase etape și anume:
Etapa 1. Prezentarea cadrului general în care s-a produs evenimentul și a cazului respectiv:
– profesorul va alege mai întâi un „ caz” semnificativ domeniului cercetat și obiectivelor propuse, care să evidențieze aspectele general-valabile;
– cazul va fi prelucrat și experimentat mai întâi pe un grup restrâns, apoi va fi propus participanților spre analiză;
– prezentarea trebuie să fie cât mai clară, precisă și completă;
Etapa 2. Sesizarea nuanțelor cazului concomitent cu înțelegerea necesității rezolvării lui de către participanți:
– are loc stabilirea aspectelor neclare;
– se pun întrebări de lămurire din partea participanților;
– se solicită informații suplimentare privitoare la modul de soluționare a cazului (surse biblio-grafice);
Etapa 3. Studiul individual al cazului propus:
– documentarea participanților;
– găsirea și notarea soluțiilor de către participanți;
Etapa 4. Dezbaterea în grup a modurilor de soluționare a cazului:
– analiza variantelor, fie mai întâi în grupuri mici (5–6 membri) și apoi în plen, fie direct în plen, fiecare își expune variantă propusă;
– compararea rezultatelor obținute și analiza critică a acestora printr-o dezbatere liberă, moderată de profesor;
– ierarhizarea variantelor;
Etapa 5. Formularea concluziilor optime pe baza luării unor decizii unanime.
Etapa 6. Evaluarea modului de rezolvare a situației-caz și evaluarea grupului de participanți (elevi/ studenți/cursanți), analizându-se gradul de participare. Totodată se fac predicții asupra importanței reținerii modalităților de soluționare în vederea aplicării lor la situații similare.
Rolul profesorului, în cazul apelului la metoda studiului de caz, se reduce doar la cel de incitator și de provocator al demersurilor de rezolvare a cazului. Cu abilitate și discreție, el trebuie să aplaneze eventualele conflicte și să manifeste răbdare față de greutățile participanților de a soluționa cazul, punând accent pe participarea activă și productivă, individuală și de grup.
Avantajele metodei studiului de caz sunt următoarele:
– prin faptul că situația-caz, aleasă de profesor, aparține domeniului studiat, iar elevii/studenții sunt antrenați în găsirea de soluții, se asigură o apropiere a acestora de viața reală și de eventualele probleme cu care se pot confrunta, „familiarizându-i cu o strategie de abordare a faptului real” (Cerghit, 1997, pag. 207)
– prin caracterul activ pronunțat, metoda contribuie la dezvoltarea capacităților psihice, de analiză critică, de elaborare de decizii și de soluționare promptă a cazului, formând abilitățile de argumentare;
– deoarece se desfășoară în grup, dezvoltă inteligența interpersonală, spiritul de echipă, toleranța și ajutorul reciproc, specific învățării prin cooperare;
– prin confruntarea activă cu un caz practic, metoda oferă oportunități în construirea unui pod între teorie și practică;
Dezavantajele aplicării metodei studiului de caz:
− dificultăți legate de realizarea portofoliului de cazuri adecvate disciplinei, fapt care solicită mult timp de prelucrare și experimentare a fiecărui caz;
− dificultăți în evaluarea participării fiecărui elev la soluționarea cazului, concomitent cu manifestarea fenomenului de complezență ori de lene, lăsând pe seama celorlalți responsabilitatea rezolvării cazului;
− dificultăți legate de accesul la sursele de informare necesare soluționării cazului;
− experiența redusă a unora dintre participanți creează dificultăți în găsirea soluției optime, cu efecte nedorite în gradul de implicare motivațională în activitate;
Tehnica 6/ 3/ 5 este asemănătoare branstormingu-lui. Ideile noi însă se scriu pe foile de hârtie care circulă între participanți, și de aceea se mai numește și metoda brainwriting. Tehnica se numește 6/3/5 pentru că există: 6 membri în grupul de lucru, care notează pe o foaie de hârtie câte 3 soluții fiecare, la o problemă dată, timp de 5 minute (însumând 108 răspunsuri, în 30 de minute, în fiecare grup)
Etapele urmărite în cadrul metodei 6/3/5 (Cerghit, 2006):
1. Împărțirea clasei în grupe a câte 6 membri fiecare.
2. Formularea problemei și explicarea modalității de lucru.
Elevii/studenții primesc fiecare câte o foaie de hârtie împărțită în trei coloane.
3. Desfășurarea activității în grup.
În această etapă are loc o îmbinare a activității individuale cu cea colectivă.
Pentru problema dată, fiecare dintre cei 6 participanți, are de notat pe o foaie, 3 soluții în tabelul cu 3 coloane, într-un timp maxim de 5 minute. Foile migrează apoi de la stânga spre dreapta până ajung la posesorul inițial. Cel care a primit foaia colegului din stânga, citește soluțiile deja notate și încearcă să le modifice în sens creativ, prin formulări noi, adaptându-le, îmbunătățindu-le și reconstruindu-le continuu.
4. Analiza soluțiilor și reținerea celor mai bune.
Se centralizează datele obținute, se discută și se apreciază rezultatele.
Avantajele aplicării tehnicii 6/3/5 sunt:
– oferă elevilor mai puțin comunicativi posibilitatea de a se exprima;
– similar brainstorming-ului, stimulează construcția de „idei pe idei”;
– încurajează solidaritatea în grup și competiția între grupuri, îmbinând munca individuală cu cea de echipă;
– are caracter formativ-educativ, dezvoltând atât spiritul de echipă cât și procesele psihice superioare (gândirea cu operațiile ei: analiza ideilor emise de ceilalți, comparația, sinteza, generalizarea și abstractizarea; dezvoltă imaginația, creativitatea, calitățile atenției etc);
Dezavantajele rezultă din constrângerea participanților de a răspunde într-un timp fix. De asemenea, pot exista fenomene de contagiune negativă între răspunsuri. Elevii/studenții pot fi influențați de soluțiile anterioare, intrând într-un blocaj creativ.
Metoda piramidei sau metoda bulgărelui de zăpadă are la bază împletirea activității individuale cu cea desfășurată în mod cooperativ, în cadrul grupurilor. Ea constă în încorporarea activității fiecărui membru al colectivului într-un demers colectiv mai amplu, menit să ducă la soluționarea unei sarcini sau a unei probleme date.
Fazele de desfășurare a metodei piramidei (Cerghit, 2006):
1. Faza introductivă: profesorul expune datele problemei în cauză;
2. Faza lucrului individual: elevii lucrează pe cont propriu la soluționarea problemei timp de cinci minute. În această etapă se notează întrebările legate de subiectul tratat.
3. Faza lucrului în perechi: elevii formează grupe de doi elevi pentru a discuta rezultatele individuale la care a ajuns fiecare. Se solicită răspunsuri la întrebările individuale din partea colegilor și, în același timp, se notează dacă apar altele noi.
4. Faza reuniunii în grupuri mai mari. De obicei se alcătuiesc două mai grupe, aproximativ egale ca număr de participanți, alcătuite din grupele mai mici existente anterior și se discută despre soluțiile la care s-a ajuns. Totodată se răspunde la întrebările rămase nesoluționate.
5. Faza raportării soluțiilor în colectiv. Întreaga clasă, reunită, analizează și concluzionează asupra ideilor emise. Acestea pot fi trecute pe tablă pentru a putea fi vizualizate de către toți participanții și pentru a fi comparate. Se lămuresc și răspunsurile la întrebările nerezolvate până în această fază, cu ajutorul conducătorului (profesorul);
6. Faza decizională. Se alege soluția finală și se stabilesc concluziile asupra demersurilor realizate și asupra participării elevilor/studenților la activitate.
Ca și celelalte metode care se bazează pe lucrul în perechi și în colectiv, metoda piramidei are avantajele stimulării învățării prin cooperare, al sporirii încrederii în forțele proprii prin testarea ideilor emise individual, mai întâi în grupuri mici și apoi în colectiv.
Dezvoltă capacitatea de a emite soluții inedite la problemele și sarcinile apărute, precum și dezvoltarea spiritului de echipă și întrajutorare.
Dezavantajele înregistrate sunt de ordin evaluativ, deoarece se poate stabili mai greu care și cât de însemnată a fost contribuția fiecărui participant.
Diagrama cauzelor și a efectului oferă posibilitatea punerii în evidență a izvoarelor unei probleme, unui eveniment sau unui rezultat. Diagramele sunt folosite de grup ca un proces creativ de generare și organizare a cauzelor majore (principale) și minore (secundare) ale unui efect.
Regulile de organizare și etapele de realizare a diagramei cauzelor și a efectului sunt următoare (Cerghit, 2006):
1. Se împarte clasa în echipe de lucru;
2. Se stabilește problema de discutat care este rezultatul unei întâmplări sau unui eveniment deosebit – efectul. Fiecare grup are de analizat câte un efect.
3. Are loc dezbaterea în fiecare grup pentru a descoperi cauzele care au condus al efectul discutat. Înregistrarea cauzelor se face pe hârtie sau pe tablă.
4. Construirea diagramei cauzelor și a efectului astfel:
− pe axa principală a diagramei se trece efectul;
− pe ramurile axei principale se trec cauzele majore (principale) ale efectului, corespunzând celor 6 întrebări: CÂND?, UNDE?, CINE?, DE CE?, CE?, CUM? (s-a întâmplat);
− cauzele minore (secundare) ce decurg din cele principale se trec pe câte o ramură mai mică ce se deduce din cea a cauzei majore;
5. Etapa examinării listei de cauze generate de fiecare grup:
− examinarea paternurilor;
− evaluarea modului în care s-a făcut distincție între cauzele majore și cele minore și a plasării lor corecte în diagramă, cele majore pe ramurile principale, cele minore pe cele secundare, relaționând și/sau decurgând din acestea;
− evaluarea diagramelor fiecărui grup și discutarea lor;
6. Stabilirea concluziilor și a importanței cauzelor majore:
Diagramele pot fi folosite de asemeni, pentru a exersa capacitatea de a răspunde la întrebări legate de anumite probleme aflate în discuție.
Diagrama cauzelor și efectului este asemănătoare cu tehnicile Herringbone –Maps sau Fishbone – Maps (scheletul de pește). Acestea pot fi proiectate pentru a arătă interacțiunile cauzale ale unui eveniment complex ori a unui fenomen.
Un avantaj al construirii diagramei relației dintre efectul dat și cauzele care l-au determinat este activizarea tuturor participanților antrenați în acest joc în care se îmbină cooperarea din interiorul grupului cu competiția dintre echipe. Diagrama cauzelor și a efectului este un instrument folositor atunci când scopul activității grupului este să se ajungă la rădăcina elementelor care au determinat apariția unui fapt. Participanții sunt solicitați să facă distincții între cauzele și simptomele unui rezultat, unei probleme sau unui eveniment.
Un neajuns al acestui demers creativ poate fi acela al modului pretențios de realizare a diagramei, fapt ce poate fi repede suplinit prin exercițiu.
CAPITOLUL 3 – Cercetare pedagogică
3.1. Rolul și importanța laboratoarelor de fizică asistate de calculator
Utilizarea tehnologiilor multimedia dezvoltă abilitățile și aptitudinile de operare eficientă cu diverse coduri și informații conceptuale, vizuale și auditive. Calculatorul conferă procesului de învățământ o nouă dimensiune, ce promite creșterea substanțială a randamentului învățării școlare.
Introdus în diferite etape ale învățării, calculatorul își demonstrează eficiența conducând în același timp și la rezultate nu neapărat cuantificabile: creșterea interesului pentru studiul fizicii, care se transformă într-o disciplină mai ușor de înțeles pentru elevi, implicarea afectiv – emoțională a elevului în propria instruire, crearea unei legături între ceea ce învață elevul în cadrul scolii, la orele de fizică și ceea ce îl preocupă la vârsta adolescenței.
Modalitățile de integrare a calculatorului în predarea, învățarea și evaluarea noțiunilor de fizică sunt utilizarea aeL, soft educațional (CD) cumpărat sau realizat și exersarea asistată de calculator cu ajutorul Internetului.
Prin utilizarea calculatorului în modelarea și simularea fenomenelor fizice, de-a lungul procesului instructiv-educativ, atât în predare-învățare cât și în evaluare s-a demonstrat faptul că progresul școlar este mult îmbunătățit.
Calculatorul permite modelarea unor fenomene fizice cu durată reală foarte mare sau foarte rapidă, sau care au loc în condiții dificil de realizat; el se dovedește foarte indicat în exploatarea unui model în care anumite elemente sunt parametri variabili, caz în care se ilustrează influența intrinsecă a acestora.
Deși calculatorul poate simula eficient experimente, el nu se substituie lucrărilor de laborator, deoarece numai în laborator elevii manevrează obiecte și își formează deprinderile corespunzătoare, manevrarea imaginilor pe display servind doar la înțelegerea mai corectă a unor elemente ale realității fizice.
Marele avantaj al calculatorului la fizică este o prelucrare statistică rapidă și după criterii diferite a diverselor rezultate și date, care intervin în experimente sau probleme, accesul rapid la date și reordonarea lor sintetică după diverse necesități, ca și suprapunerea unor efecte, prezentarea simultană a situației fizice din sistemul de referință al laboratorului sau din cel al centrului de masă al sistemului fizic analizat, suplimentarea informației cu detalii la cerere, reactualizarea rapidă a unor date cu ilustrările necesare etc.
Procesul de instruire trebuie regândit. Cadrele didactice trebuie să învețe să gândească altfel, să formuleze astfel problemele, nemaipunând accentul pe activitățile intelectuale de rutină. Educația va trebuie gândită în raport cu noile posibilități tehnice pe de o parte și în funcție de cerințele societății actuale. Utilizarea calculatoarelor va conduce la depistarea calităților unice la om.
Studiul fizicii pe întregul parcurs școlar este caracterizat de anumite particularități. Dificultățile întâmpinate de elevi încă din ciclul gimnazial se regăsesc la un alt nivel si în ciclul liceal. Problema cognitivă principală este aceea de a separa faptul fizic concret de fenomenul abstract, ceea ce conduce la neînțelegerea fenomenelor fizice în deplinătatea lor. Neînțelegerea legăturii dintre concret și abstract explică și dificultățile întâmpinate în rezolvarea problemelor.
Folosirea unor lecții virtuale în care noțiunile prezentate sunt precise, la obiect, fără informații care să conducă la încărcarea inutilă a elevului și inevitabil la pierderea interesului acestuia, s-a dovedit a fi o metodă eficientă de lucru. Structurarea informației astfel încât elevul să primească ceea ce îi este necesar, dar în același timp să fie provocat să se informeze, să se perfecționeze, deschide drumul către punerea în valoare a autonomiei personale, a implicării active în realitate și în formarea de sine.
În acest context se impune mutarea accentului actului didactic spre potențiala deschidere și receptare a fiecărui elev către descoperirea noilor cunoștințe, Instruirea a devenit eficientă prin determinarea indirectă a tinerilor elevi să treacă dincolo de ea, pentru a se instrui ei însăși. astfel se desprind o serie de concluzii, dintre care enumerăm:
folosirea lecțiilor cu caracter activ asigură un progres continuu al elevilor în învățare;
activitatea de studiu dirijat trebuie să aibă sarcini didactice precise;
este necesar să se facă un control al activității elevilor atunci când aceștia lucrează independent, cu aprecierile si corelările de rigoare;
pentru a angaja intens elevii în activitatea de învățare în clasă aste necesar ca aceasta să fie condiționată de administrarea unei probe de evaluare la final. Notarea imediată reprezintă un stimul puternic. În plus, dacă nu există o finalitate precisă, timpul consacrat activității nu este fructificat pe deplin. Pe de altă parte notarea imediată are si rol ameliorativ;
în funcție de tipul activității elevii vor înțelege eficacitatea îndrumărilor date de profesor, dar își dezvoltă și deprinderea de a experimenta, de a investiga; în același timp se va dezvolta și deprinderea de a expune, de a analiza și interpreta date și informații;
implicarea elevului în propria instruire a facilitat ameliorarea raporturilor morale dintre acesta și profesor, ca raporturi de comunicare si cooperare: elevul pune întrebări, are o atitudine sinceră și deschisă față de aprecierile profesorului, devine interesat în a ști ce performanțe a realizat.
Utilizarea tehnologiei informației și comunicării în predarea fizicii are ca scop, în primul rând creșterea atractivității și eficienței activităților de învățare prin modelarea unor fenomene fizice și a funcționării unor aparate, realizarea de experimente în laboratoare virtuale, și prelucrarea datelor experimentale.
Utilizarea animațiilor conduce la formarea unei reprezentări corecte a fenomenelor. Reproducerea aspectelor esențiale conduce la elaborarea cunoștințelor teoretice, ceea ce nu se poate realiza cu modele clasice. De asemenea animațiile stârnesc interesul prin posibilitățile de intervenție pe care le oferă elevului, prin deschiderea unor noi perspective ca răspuns la întrebările acestuia. Se dezvoltă curiozitatea, se provoacă elevul să gândească, să emită judecăți și să lanseze ipoteze pe care apoi să le poată verifica.
Desfășurarea cu succes a unei astfel de lecții presupune o pregătire prealabilă riguroasă din partea profesorului. Utilizarea animațiilor la momentul potrivit, însoțite de explicațiile corecte, este esențială. Elevul nu trebuie să se piardă în observarea unor detalii nesemnificative sau să fie atras mai mult decât este necesar de grafica animației. atenția lui trebuie canalizată astfel încât să fie capabil apoi să realizeze transferul din reprezentarea vizuală în cea fizică si matematică a fenomenului.
Laboratoarele virtuale constituie resurse complementare în studiul experimental a unor fenomene fizice. atunci când este posibil mai întâi se realizează experimentul clasic în laboratorul de fizică și numai după aceea pe calculator (lecții aEL) deoarece este evident că în acest caz există posibilitatea controlului asupra unui număr mai mare de factori care influențează fenomenul studiat. În alte cazuri resursele existente nu permit realizarea efectivă a unor experimente necesare înțelegerii fenomenelor studiate, apelându-se direct la simulările virtuale.
Prelucrarea datelor experimentale care includ realizarea unor calcule, calculul erorilor, reprezentări grafice etc. se poate realiza cu programul Microsoft Excel din pachetul Microsoft Office care se studiază la scoală si se poate folosi de către orice elev cu eficiență maximă. Se realizează astfel o reducere a timpului afectat unor operațiuni simple în favoarea altor activități de învățare. În același timp, prin prelucrarea pe calculator a datelor experimentale, elevii învăță să își exerseze competențele din domeniul TIC în contexte de învățare variate.
Există o varietate bogată de surse de informații, incluzând Internetul, cum ar fi enciclopediile multimedia si documentațiile în format electronic:
Encarta a cărei varianta online este disponibilă la adresa www.encarta.com;
Wikipedia (www.wikipedia.org, www.ro.wikipedia.org) este o enciclopedie online gratuită si interactivă ce dispune de multe servicii adiacente documentării: dicționar, cărți și manuale, citate, știri sau proiecte multimedia.
The Educational Encyclopedia, accesibilă la www.users.pandora.be/educypedia, este o colecție de legături structurată pe cinci domenii generale: computere, electronice, știința, resurse și general cu subcategorii pentru fiecare.
În acest mod elevii învățată să selecteze si să sintetizeze informațiile dobândite și își dezvoltată capacitatea de a aprecia critic acuratețea și corectitudinea informațiilor dobândite din diverse surse. De asemenea, elevii pot fi încurajați să își prezinte rezultatele muncii individuale în forme atractive, cu impact mare, ușor de înțeles și ușor de transmis prin intermediul calculatorului, cum ar fi prezentările PowerPoint (cu exemplificările din anexe).
Un rol important îi revine cadrului didactic care are obligația de pregăti în detaliu activitatea desfășurată la clasă. alegerea celei mai potrivite metode de lucru pentru o temă, selectarea materialului cu cea mai mare eficiență, organizarea cu rigurozitate a întregii activități desfășurate cu elevii sunt aspecte care nu trebuie nici un moment lăsate la voia întâmplării. Succesul unei lecții, indiferent de natura acesteia, se cuantifică în achiziții ale elevului, cognitive sau afectiv emoționale.
Unele dintre acestea pot fi evaluate cantitativ, altele nu. Dacă pentru achizițiile cognitive evaluarea se poate face imediat, achizițiile afectiv-emoționale se vor manifesta în timp.
Utilizarea calculatorului are consecințe benefice pentru elevi a căror pregătire trebuie să le asigure inserția în mediul social și ca utilizatori ai tehnologiilor informatice.
Dintre lecțiile oferite de Platforma aeL, cele mai importante, care au legătură cu tema aleasă sunt aplicații interactive ce vizualizează modificările care survin asupra fasciculului luminos, care sunt părțile principale ale unei prisme optice, ce este prisma optică, refracția razei de lumină pe o față a prismei, calculul deviației minime, reflexia printr-o prismă optică, dispersia luminii cum poate fi explicată apariția curcubeului.
3.2. Experimentul virtual
Predarea fizicii nu poate fi concepută fără folosirea experimentului de laborator. Fizica fără experiment capătă un caracter dogmatic, iar cunoștințele însușite de elevi sunt formale.
Experimentul constituie baza predării fizicii, limbajul prin care punem întrebări naturii și așteptăm răspuns prin “da” sau “nu”.
Învățământul în domeniu științelor naturii trebuie să-l facă pe elev capabil să observe conștient cele mai simple procese fizice ale lumii care îl înconjoară, să deducă din ele legile esențiale ale naturii, să le distingă pe acestea în alte corelații și să aplice în viața practică cunoștințele dobândite.
Piaget a dovedit ce valoare hotărâtoare poate avea activitatea experimentală a copilului și manipularea obiectelor pentru formarea operațiunilor mintale și a schemelor de asimilare. adevărata însușire privită sub aspectul intelectual, presupune activitatea proprie a copilului, în sensul propriu al cuvântului.
acțiunea efectivă, adică manipularea obiectelor concrete este un comportament integrator al proceselor de gândire și deci legat cu procesele mintale.
Modernizarea predării fizicii constă în formarea: năzuințelor pentru a cunoaște, spiritului de cercetare și inovație, capacității de a alege adevărul de eroare, gândirii teoretice, eliberarea de prejudecăți și receptivitatea la noile idei.
Conținutul procesului de modernizare a predării fizicii trebuie înțeles ca un sistem de metode, procedee și strategii didactice care să asigure educarea și dezvoltarea gândirii elevilor, la formarea unor deprinderi de mânuire corectă a unor aparate și instalații fizice, la înțelegerea legăturii dintre fizică și practică.
În predarea fizicii, un rol important îi revine metodei experimentale. Folosirea experimentului în instruirea elevilor duce la dobândirea de cunoștințe temeinice, dezvoltă spiritul de cercetare și muncă independentă, stimulează interesul pentru studiul fizicii și duce la formarea gândirii operatoare și creatoare a elevilor. Prin activitatea elevilor în cabinete și laboratoare bine dotate, se pot pune în evidență posibilitățile de realizare a experimentului de fizică.
Experimentul de fizică și în general cel științific, a apărut bazându-se pe un anumit nivel al producției materiale, presupunând o dezvoltare continuă a cunoștințelor despre natură. Cunoașterea descriptivă a fenomenului inițial s-a realizat prin observarea fenomenului.
Observația este un procedeu al cunoașterii ce reprezintă metoda de cercetare științifică a realității obiective a fenomenelor care au loc în condiții naturale, fără intervenții din exterior. Observația stă la baza tuturor științelor, caracterizând aspectele externe ale fenomenelor, structura și organizarea internă a lor precum și compararea lor. Simpla observație nu este suficientă, observația furnizând cunoștințe ce permit doar prevederea lor, fără a le influența. Este necesară cunoașterea cauzei formării, existenței și dispariției fenomenelor, date pe care le furnizează experimentul.
Deosebirea între cercetarea prin observare și cercetarea experimentală constă în faptul că, în cazul experimentului cercetătorul intervine în desfășurarea fenomenelor și le influențează, pe când observația le studiază așa cum se produc în natură.
Experimentarea facilitează cercetarea asigurând studiul fenomenelor, reproducându-le în anumite condiții, cu ajutorul aparatelor și instalațiilor, pătrunzând în esența fenomenelor.
Prin experimente se pot reproduce și studia fenomenele în condițiile stabilite de experimentator, putând înlătura factorii ce împiedică observarea unor determinări sau relații ale fenomenului studiat.
Experimentul este o metodă de cercetare activă și creatoare, asigurând aprofundarea cunoașterii și pătrunderea în esența fenomenelor naturii.
Experimentul permite obținerea unor fenomene neîntâlnite prin modificarea artificială a unor condiții.
Factorii care participă la un experiment sunt:
obiectul supus experimentării care există în afară și independent de cercetător
cercetătorul care concepe și efectuează experimentul
mijlocul material cu ajutorul căruia se acționează asupra obiectului și se evidențiază rezultatele obținute.
Experimentul și teoria se află în strânsă interdependență. Conceperea și înfăptuirea experimentului se bazează pe anumite ipoteze care urmează a fi verificate, el nu se efectuează la întâmplare. Experimentul se extinde odată cu dezvoltarea științei, având o importanță deosebită în științele naturii, fiind legat de activitatea practică influențându-se reciproc.
Pot fi utilizate platforme virtuale pentru înțelegerea fenomenelor fizice, cum ar fi http://escoala.edu.ro/labs.
Studiul propagării luminii prin prisme
Studiul unui instrument optic
Observarea reflexiei și refracției luminii
Determinarea indicelui de refracție al unui material transparent
Determinarea distanței focale a unei lentile subțiri
Studiul interferenței luminii
Evidențierea polarizării luminii prin reflexie
3.3. Alte strategii de abordare a experimentelor didactice de fizică
Pentru înțelegerea fenomenelor fizice se pot utiliza frecvent experimente simple și la îndemâna oricărui profesor, fiecare elev putând lucra astfel. Referitor la tema tratată în această lucrare, se pot efectua următoarele experimente cu elevii:
Verificarea experimentală a fenomenelor de reflexie și refracție a luminii
Dispersia luminii – rotirea unui disc colorat
Culorile și anotimpurile
Culoarea hainelor influențează senzația de cald sau frig pe care o ai?
Vacanța este timpul potrivit și pentru acest proiect simplu, cu ajutorul căruia se poate răspunde la această întrebare și ale cărui rezultate se pot folosi mai târziu, în clasă.
Este nevoie de:
trei pahare de apă identice
două bucăți de hârtie (carton subțire) identice ca dimensiuni, una albă și una neagră
bandă adezivă
termometru
apă la temperatura camerei
ceas
Cerințele pentru elevi sunt:
Învelește un pahar cu hârtia neagră, iar altul cu cea albă. Prinde-o cu bandă adezivă, astfel încât să rămână fixată. al treilea pahar rămâne neînvelit-proba “de control”. Umple atent paharele cu apă și măsoară temperatura inițială a acesteia în fiecare pahar.
Plasează paharele într-un loc însorit – afară sau pe pervazul unei ferestre și lasă-le nemișcate timp de o oră.
Măsoară din nou temperatura apei în fiecare pahar.
Înregistrează rezultatele.
Formulează concluzii, caută aplicații ale acestora în viața cotidiană, fă fotografii și redactează un referat în care să prezinți proiectul.
În ultimele decenii, în științele educației este tot mai vădită tendința de interdisciplinaritate a disciplinelor școlare. Educația prin discipline școlare este un proces cognitiv ce urmărește dezvoltarea capacităților și formarea cunoștințelor epistemologice dintr-un anumit domeniu, independent de realizările obținute în alte domenii de cunoaștere.
abordarea interdisciplinară pornește de la ideea că nici o disciplină de învățământ nu constituie un domeniu închis, ci se pot stabili legături între discipline. Succesul tinerilor se bazează pe abilitatea de a corela interdisciplinar informațiile obținute la diferite discipline.
Integrarea intradisciplinară are drept scop organizarea și predarea unor teme care aparțin aceluiași domeniu de studiu, cu scopul de a rezolva anumite probleme specifice. acest mod de abordare a conținuturilor permite profesorilor sa parcurgă un anumit volum de cunoștințe mai repede însa acest volum fiind din una și aceeași direcție. Predarea interdisciplinară e un factor important pentru învățământul contemporan.
Corelarea cunoștințelor din diferite domenii ajută elevul să se dezvolte multilateral, tot odată formează și dezvoltă flexibilitatea gândirii, capacitatea de a aplica cunoștințele în practică. În metoda predării interdisciplinare, o disciplină se ajuta pe alta pentru o însușire mai eficientă. Predarea prin corelare și colaborare dintre discipline stimulează creativitatea și motivația elevilor, formează o cultura vastă а elevilor. Fizica, matematica, filozofia, chimia, biologia caută ca în știință și în obiectul de învățământ respectiv să găsească imaginea, modelul lumii reale constituit de fiecare știință în parte, să integreze fapte și idei într-un sistem unic.
Integrarea fizicii cu alte obiecte pornește de la organizarea unui proces instructiv-educativ în urma căruia sunt stabilite punctele comune dintre domenii aparte. Sunt puse în evidență următoarele elemente comune pentru fizică și alte obiecte: domenii de cercetare (fapte naturale), metode de cercetare, limbaj.
Fizica împrumută metodele și limbajul său biologiei, chimiei, științelor tehnice, astronomiei pentru a fi explicate. Biologia, chimia, astronomia, științele tehnice oferă fizicii obiectul cercetărilor. Matematica oferă fizicii metodele și limbajul. Deoarece este necesară aplicarea practică a matematicii, chimiei, fizicii, biologiei e foarte necesară relația interdisciplinară în aria curriculumului, pentru cunoașterea fenomenelor și cercetarea lor.
Studiul chimiei, al fizicii și al biologiei au afinități deosebite. Ele studiază structura, transformările și însușirile materiei. Interdisciplinaritatea acestor obiecte școlare poate constitui un exemplu și pentru cele1a1te. Obiectivele 1or, metodele de investigare a fenomenelor, aplicabilitatea 1or imediată în practică, metodele de predare, toate acestea conduc la realizarea unei interdisciplinarități bine pusă la punct.
Fizica apelează de foarte multe ori la cunoștințele dobândite 1а lecțiile de chimie pentru explicarea fenomenelor caracteristice ei. Electrizarea corpurilor se explică electronic apelându-se la structura atomilor. Conductoarele sau izolatoarele au sau nu aceste proprietăți datorită structurii 1or chimice. Noțiunile de câmp aduc în discuție proprietăți speciale ale materiei.
Studiul producerii curentului electric începe cu elementele galvanice, a căror funcționare are explicații chimice. Efectele curentului electric se explică tot pe baza proprietăților chimice și au aplicații în domeniul chimiei și industriei chimice. aproape că nu există lecție de fizică unde să nu utilizăm cunoștințele dobândite la lecțiile de chimie și invers. Interdisciplinaritatea între fizică, matematică, biologie și chimie se realizează și în planul strategiilor didactice, atât ca forme de organizare a lecției, ca metode folosite în transmiterea cunoștințelor, cât și ca metode de verificare și evaluare. Se poate spune pe drept cuvânt că fizica și matematica sunt instrumente pentru studiul chimiei și invers.
Între fizică și matematică există o relație remarcabilă, fizică furnizând concepte și relații, iar matematica oferind un limbaj optim de exprimare a acestora. Deși există deosebiri de metode și obiecte ale cunoașterii, fizica nu se poate lipsi de limbajul și aparatul matematic.
Fizicianul are sarcina de a obține relații între mărimile observabile, folosind calcule matematice. Între matematică și fizică există însă o deosebire categorică. astfel, în matematică, rolul cel mai important îl joacă rigurozitatea logică a tuturor deducțiilor, asociată cu studierea tuturor relațiilor logice posibile, care decurg din axiomele adoptate.
Fizica are sarcina de a schița un tablou exact al lumii, folosind pentru aceasta toate faptele teoretice și experimentale, toate deducțiile bazate pe intuiție, care urmează apoi să fie verificate experimental.
Biologia are o legătură cu fizica din mai multe puncte de vedere. anumite aspect din biologie sunt mai amplu explicate la cursul de fizică, de exemplu efectul capilar care are loc la plante, sau funcționarea aparatului locomotor are o explicație în capitolul mecanica. Biofizica reprezintă relația strânsă dintre biologie și fizică. În procesele biologice proprii ființelor vii există multe fenomene fizice: circulația sângelui (curgerea fluidelor), vederea și auzul (fenomene optice și acustice), etc. De exemplu:
– metabolismul – schimbul de substanțe și energie are loc cu mediul exterior. Metabolismul se supune legii conservării energiei(primul principiu al termodinamicii), adică energia în natură nu apare din nimic și nu dispare fără urmă. De exemplu un băiat aruncă o piatră în sus, care la rândul său după ce s-a ridicat la o anumită înălțime cade înapoi și lovește pământul. În acest caz are loc transformarea energiei în câteva forme. Băiatul a putut sa arunce piatra datorită mai întâi de toate metabolismului energetic. adică substanțele consumate prin mâncare au fost asimilate de celulele organismului și pe urmă substanțele înmagazinate au fost folosite la lucrul mușchiului care a și comunicat o energie cinetică pietrei. Energia cinetica a pietrei ridicându-se și ajungând în punctul maximal de sus s-a transformat în energie potențială, apoi căzând din nou s-a transformat în energie cinetică și în momentul loviturii s-a transformat în energie termică.
– fotosinteza este un exemplu al fotoefectului care este explicat în capitolul fizica cuantica. Daca e să privim mai adânc la procesul de fotosinteză, atunci el este un caz particular а1 fotoefectului . În cazul fotosintezei o posibilă explicație ar fi, ruperea electronilor din moleculele de apa și bioxid de carbon și ca rezultat formarea unor noi molecule, molecula de glucoză și molecula de oxigen.
– sistemul nervos poate fi intercalată cu tema curentul electric și curentul electric în diferite medii. În timpul transmiterii sinaptice are loc anume mișcarea aceasta a particulelor încărcate. Moleculele receptoare sunt ioni care transmit impulsurile electrice.
– fotorecepția – lumina este receptată de organul senzorial ochiul. Poate fi intercalată cu capitolul optica și undele electromagnetice — ochiul are capacitatea de a recepționa numai o anumită limită de frecvențe, și anume spectrul de radiație vizibilă, de la culoarea roșie 1а cea violetă. La nervii vizuali din interiorul ochiului are loc captarea luminii, și are 1oc efectul fotoelectric. În urma acestui efect este format un impuls nervos care este transmis 1а creier.
– urechile captează undele sonore, de aceea această temă poate fi intercalată cu tema undele sonore. Unele animale sunt înzestrate cu simțuri superioare față de om. astfel, capacitatea unor animale de a-și adapta vederea în întuneric, percepția gradientelor foarte mici de temperatură, acuitatea mirosului, acuitatea auzului sunt mult superioare. Din acest punct de vedere este interesantă percepția ultrasunetelor. Sunetele audibile pentru om nu depășesc, decât foarte rar frecvența de 20103 Hz. Dincolo de această limită sunt ultrasunetele.
Ultrasunete produce însă și liliacul mamifer insectivor zburător, crepuscular și nocturn aparținând ordinului chiropterelor. Liliacul are laringele adaptat ca să emită sunete de frecvențe care depășesc limita audibilității pentru om. acest animal este deci un generator de ultrasunete pe care le emite, dar pe care le poate și recepționa prin intermediul urechilor sale adaptate la perceperea undelor ultrasonore reflectate de obstacole. așa se explică și capacitatea acestor animale fără văz de a se orienta la întuneric, lucrând întocmai ca un radar.
– circulația substanțelor în organism. acțiunea capilară — este procesul în care un tub foarte subțire care este introdus în lichid atrage lichidul în sus. Cu cit tubul e mai subțire cu atât mai mult va avea loc ridicarea lichidului în capilar. acest fenomen are loc datorită atracției dintre moleculele lichidului cu moleculele pereților capilarului. Ridicarea lichidului la fe1 e limitată de forța de gravitație.
– respirația – poate fi intercalată cu tema presiunea atmosferica. atunci când coastele se depărtează și diafragma se lasă în jos are 1oc o micșorare a presiunii din interiorul plămânilor, de aceea presiunea din interior tinde să se egaleze cu cea din exterior, respectiv are loc aspirarea aerului în interior. acest proces se numește inhalare. Iar 1а expirație are 1oc procesul invers, cutia toracică și diafragma se comprimă, astfel aerul este expulzat afara. acest proces se numește exhalare.
– vorbirea omului tot e un proces legat de respirație. În timpul vorbirii are loc trecerea aerului prin corzile vocale, facîndu-1e să vibreze. Dar sunetele nu sunt nimic altceva decât vibrații. Deci la tema „Undele mecanice", poate fi intercalate și acest subiect „coardele vocale".
– sistemul circulator este legat de presiunea din sânge. Lucrul inimii se bazează pe pomparea sângelui prin contracții. Pulsul inimii poate fi controlat datorită manifestărilor mecanice a inimii. În timpul sistolei și а diasistolei în urma închiderii valvelor se produc sunete. Ele pot fi receptate cu aparate speciale, care detectează aceste zgomote. Inima la fe1 dă și impulsuri electrice, bătăile simultane ale inimii au loc datorită acestor impulsuri.
Prezentarea acestor relații la cursul de fizică poate ajuta elevii să înțeleagă din punctul de vedere al fizicii, fenomene și procese ce le întâlnesc la cursul de biologie.
Geografia și geologia folosesc instrumente fizice în determinările de structură și proprietăți ale Pământului.
Studiile atmosferice (de meteorologie, mișcările straturilor de aer, distribuția temperaturilor, presiunilor și evoluția acestor distribuții, proprietățile termice, optice, electrice și magnetice ale atmosferei), studiile proprietăților și evoluției scoarței și interiorului terestru (unde seismice, condițiile fizice din interiorul Pământului cum ar fi structură, densitate, distribuție de temperaturi și presiuni, originea și caracteristicile magnetismului terestru), sunt realizate folosind procedee specifice fizicii.
Interdisciplinaritatea nu înseamnă doar tratarea de tip simultan a unui fenomen din punctul de vedere al mai multor științe, ci și o abordare integrată și integralistă a acestuia, fiecare știință aducând cu sine propriul sistem conceptual, mod de gândire și metode specifice de cercetare și reprezentare, accentul punându-se pe deprinderi, competențe. Principiul organizator nu mai este de regulă conținutul, mult prea ancorat în granițele disciplinare, ci se trece la centrarea pe așa numitele competențe transversale.
Abordarea interdisciplinară are drept scop formarea unor personalități moderne, cu gândire analitică, sistemică, cu capacități de înțelegere profundă și aptitudini de modelare a fenomenelor, a proceselor din jur, fiind totodată un factor important de educare, orientare și formare profesională a elevilor – profesioniști ai viitorului.
3.4. Aplicații diverse
3.4.1. Aplicații rezolvate
1. Să se afle ce lentilă trebuie folosită pentru ochelari pentru a vedea clar un obiect situat la distanța vederii optime δ = 25cm în fața ochiului, dacă punctul proximus al ochiului este situat la distanța – x2 = 80cm.
Rezolvare: – δ = -x1 = 25cm – x2 = 80cm C = ?
aplicam formula fundamentala a lentilelor subțiri:
2. Punctul proximus al unui ochi este situat la distanța – x2=100cm în fața ochiului. La ce distanță trebuie așezată de ochi o lentilă convergentă cu distanța focală f = 33,3cm pentru a vedea clar un obiect aflat în fața ochiului?
Rezolvare: – x2 = 100cm f = 33,3cm x1 = ?
aplicam formula fundamentala a lentilelor subțiri:
3. Punctul remotum al unui obiect este situat la distanța – x2 = 1m in fata ochilor.
Sa se afle: a) distanța focală;
b) convergența unei lentile ce trebuie folosita pentru a se vedea clar un obiect situat la infinit.
Rezolvare: – x2 = 1m – x1 = ∞ a) f = ? b) C = ?
a) aplicam formula fundamentala a lentilelor subțiri:
b)
4. Un ochi normal devine prezbit și își mărește convergența cu ΔC = 1,5m-1 când se acomodează la maximum.
a) calculați convergența unui ochi normal în stare de repaus care privește la infinit, daca are distanta focala f = 15mm;
b) calculați distanta minima, dm, a vederii clare;
c) aflați la ce distanță față de centrul optic O al ochiului se așează o lentilă cu convergența C’ = 5D, astfel încât ochiul să observe obiectele aflate la distanta δ = 25cm fata de O, fără acomodare.
Rezolvare: ΔC = 1,5m-1 f =15mm=15∙10-3m C’= 5D δ = 25cm=25∙10-2m
a) C = ? b) dm = ? c) x = ?
Un ochi normal devenit prezbit vede clar obiectele îndepărtate, cu alte cuvinte punctul remotum se afla la infinit.
Convergenta ochiului prezbit este:
Distanta minima, dm, este:
c) Convergenta lentilei este:
5. I. Distanțele maximă și minimă a vederii clare a unui ochi miop devenit prezbit sunt: Dm=1m si dm=35cm.
Să se calculeze:
distanța focală a unei lentile L1 prin care ochiul să poată privi fără acomodare obiectele aflate la infinit;
convergența lentilei L1;
II. O a doua lentila L2 este alipită de lentila L1, astfel încât distanța minimă a vederii clare este dm’=30cm. Se neglijează distanța de la L1 la ochi.
Sa se calculeze:
convergența în absența celor doua lentile;
convergența lentilei L2.
Rezolvare: Dm = 1m dm=35cm=35∙10-2m dm’=30cm=30∙10-2m
I. a) f1 = ? b) C1 = ? II. a) C = ? b) C2 = ?
I. a) Corectarea se face cu o lentila divergenta al cărui focar se afla în punctul remotum;
b) Convergența lentilei:
II. a) Convergența ochiului:
b) Ochiul împreună cu cele doua lentile formează un sistem optic centrat cu trei lentile acolate. Convergenta sistemului este:
6. Ce fel de ochelari trebuie să folosească un prezbit pentru a vedea clar obiectele situate la distanta de – x1 = 25cm de ochi, daca distanta normala a vederii clare cu ochiul liber este de – x2=45cm?
Rezolvare: -x1 = 25cm -x2 = 45cm C = ?
Corectarea prezbitismului se face cu lentile convergente. aplicam formula fundamentala a lentilelor subțiri.
Convergența este:
7. Ce fel de ochelari trebuie sa folosească un miop pentru a vedea clar obiectele situate la distanta –x1 = 20cm de ochi, daca distanta normala a vederii clare cu ochiul liber este –x2 = 10cm?
Rezolvare: –x1 = 20cm –x2 = 10cm C = ?
Corectarea miopiei se face cu lentile divergente. aplicam formula fundamentala a lentilelor subțiri.
8. Un miop vede clar doar intre distantele –dmin = 10cm si -dmax = 1m; cu ajutorul unei lentile divergente cu convergenta C= -20 m-1. Ochiul se afla la distanta x = 2cm de lentila. Sa se calculeze:
distanta focala a lentilei (f);
distanta dintre punctul proximum si lentila divergenta (x1);
distanta x2 a imaginii punctului proximum in lentila;
distanta minima a vederii clare.
Rezolvare: dmin = -10cm dmax = -1m x = 2 cm C = -20m-1
a) f=? b) x1=? c) x2=? d) d=?
Folosim figura de la problema 8.
Distanta focala:
9. Un observator vede clar doar între distanțele dmin = 50cm si dmax = ∞. Pentru a scrie un bilet (δ = 25cm), observatorul folosește o pereche de ochelari aflați la distanța x = 1cm față de ochi. Calculați convergența lentilelor ochelarilor.
Rezolvare: δ = 25cm dmin = 50cm dmax = ∞ x = 1 cm C = ?
Distanța la care se află obiectul față de lentilă ochelarilor este:
Imaginea se formează la distanța:
3.4.2. Aplicații pe slide PowerPoint
Un mod atractiv pentru elevi este prezentarea problemelor utilizând prezentări PowerPoint. După ce li se lasă un timp anunțat de rezolvare se verifică rezultatele obținute.
Exemple de astfel de aplicații pot fi:
BIBLIOGRAFIE
Adăscăliței, A., Instruire asistată de calculator, Didactica informaticii, Editura Polirom, București, 2007.
Agoston G. A., Color Theory and Its Application in Art and Design Springer 1987
Bejan Doina, Bazavan M., Ionita I., Lucrari practice de optica fizica, Editura Universitatii Bucuresti, 2013
Bejan Doina, Bazavan M., Ionita I., Lucrari practice de optica geometrica, Editura Universitatii Bucuresti, 2013
Bernstein B., Studii de sociologie a educației, București, Editura Științifică și Enciclopedică, 1978
Cezar D., R, Măsurarea culorii, Tipografia Universității Gh. Asachi, Iași, 2004
Cerghit I., Neacșu I., Prelegeri pedagogice, Editura Polirom, Iași, 2006
Cerghit I., Creativitatea-trăsătură de bază a personalității profesorului, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1978
Culic B., Dudea D., Prejmerean V., Culic C., Neamțu S., Silaghi D., Color stability of composite resins performed by two instrumental methods, IADR 86th General Session & Exhibition, Toronto, July 3-5, 2008
Gray Caroline, Blended Learning: Why Everything Old Is New Again-But Better, Learning Circuits, 2006
Grindea M., Forst T., Hanganu A., Tehnologia vopsirii și imprimării textilelor, Ed. Tehnică, București, 1983
Hassenforder, L., Inovația în învățământ, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1976
Ivanov A., Analele universității Bucuresti- Physica , Bucuresti, 2003
Ivanov A., Studyng Teacher Education, 2008
Judd D. B., Wyszecki G., Color in Business, Science, and Industry Wiley 1975
Malinovschi V., Metodica predării fizicii, Editura Arg-Tempus, Pitești, 1995
Malinovschi V., Didactica fizicii, Editura Didactică și Pedagogică, București, 2003
Nicola I., Pedagogie, Editura Didactică și Pedagogică , R. A. , București 1994
Oleari C.(a cura di): Misurare il colore Hoepli, 1998
Pușcas E.L., Teoria și măsurarea culorii, Rotaprint, Iași, 1983
Pușcas E.L.,Cezar D., R., Introducere în teoria cunoașterii și măsurării culorii, Ed. Dosoftei, Iași, 1997
Piaget J., Epistemologia genetică, Editura Dacia. Cluj Napoca, 1973
Pintilie M., Metode moderne de învățare evaluare, Editura Eurodidact, Cluj Napoca, 2002
Prejmerean V., Ghiran O., Culic B., Image Calibration for Color Comparison, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics – AQTR 2012, ISBN: 978-1-4673-0703-1, [pag.332-336].
Prejmerean C., Prejmerean V., Color and Translucency Changes of Novel Experimental Resin Composites, European Society of Cosmetic Dentistry, 5th Annual Meeting – Florence, Italy, 18-21 September 2008
Stoica M., Pedagogie și Psihologie pentru examenele de definitivare și grade didactice, Editura Gheorghe Alexandru, Craiova, 2002
Stan Liliana, Cercetarea pedagogică și inovarea în învățământ, în vol. Psihopedagogie, Editura Spiru Haret, Iași, 1994
Stoenescu G., Florian G., Didactica fizicii, Editura Sitech, Editura Else, Craiova 2009
Serway R. A. S., Jewett J. W., Brooks T., Psysics for Scientists and Engineers Cole, 2004, 6th edition
Stoica D., Miron C., Jipa. A, The Experiment-Scientific Invastigation Method With An Educational Purpose In Teaching High School Physics, International Technology, Education And Developement Conference, Spain, 2010
Văideanu G., Învățarea în grupe mici, Revista de pedagogie, nr 6, 1988
Wyszecki G., Stiles W. S., Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae Wiley, 1982
Wardam R.H., Rev.Prog. Coloration, 1994, vol.24, p.55-75
***, Transdisciplinaritatea în știință și religie, nr. 1 și 2 din anul 2009, Editura Curtea veche
***, Clariant Colour Chronicle, Color Science,26,p.8-24, Ianuary 2005
http://technology.niagarac.on.ca/sop/Spectroscope.html
http://lifeng.lamost.org/courses/astrotoday/CHAISSON/AT304/HTML/AT30401.HTM
http://giovanna.ro/prof/catedra/
http://www.schoolofeducators.com/wp-content/uploads/2011/12/EXPERIENCE-EDUCATION-JOHN-DEWEY.pdf
http://escoala.edu.ro/labs
BIBLIOGRAFIE
Adăscăliței, A., Instruire asistată de calculator, Didactica informaticii, Editura Polirom, București, 2007.
Agoston G. A., Color Theory and Its Application in Art and Design Springer 1987
Bejan Doina, Bazavan M., Ionita I., Lucrari practice de optica fizica, Editura Universitatii Bucuresti, 2013
Bejan Doina, Bazavan M., Ionita I., Lucrari practice de optica geometrica, Editura Universitatii Bucuresti, 2013
Bernstein B., Studii de sociologie a educației, București, Editura Științifică și Enciclopedică, 1978
Cezar D., R, Măsurarea culorii, Tipografia Universității Gh. Asachi, Iași, 2004
Cerghit I., Neacșu I., Prelegeri pedagogice, Editura Polirom, Iași, 2006
Cerghit I., Creativitatea-trăsătură de bază a personalității profesorului, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1978
Culic B., Dudea D., Prejmerean V., Culic C., Neamțu S., Silaghi D., Color stability of composite resins performed by two instrumental methods, IADR 86th General Session & Exhibition, Toronto, July 3-5, 2008
Gray Caroline, Blended Learning: Why Everything Old Is New Again-But Better, Learning Circuits, 2006
Grindea M., Forst T., Hanganu A., Tehnologia vopsirii și imprimării textilelor, Ed. Tehnică, București, 1983
Hassenforder, L., Inovația în învățământ, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1976
Ivanov A., Analele universității Bucuresti- Physica , Bucuresti, 2003
Ivanov A., Studyng Teacher Education, 2008
Judd D. B., Wyszecki G., Color in Business, Science, and Industry Wiley 1975
Malinovschi V., Metodica predării fizicii, Editura Arg-Tempus, Pitești, 1995
Malinovschi V., Didactica fizicii, Editura Didactică și Pedagogică, București, 2003
Nicola I., Pedagogie, Editura Didactică și Pedagogică , R. A. , București 1994
Oleari C.(a cura di): Misurare il colore Hoepli, 1998
Pușcas E.L., Teoria și măsurarea culorii, Rotaprint, Iași, 1983
Pușcas E.L.,Cezar D., R., Introducere în teoria cunoașterii și măsurării culorii, Ed. Dosoftei, Iași, 1997
Piaget J., Epistemologia genetică, Editura Dacia. Cluj Napoca, 1973
Pintilie M., Metode moderne de învățare evaluare, Editura Eurodidact, Cluj Napoca, 2002
Prejmerean V., Ghiran O., Culic B., Image Calibration for Color Comparison, IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics – AQTR 2012, ISBN: 978-1-4673-0703-1, [pag.332-336].
Prejmerean C., Prejmerean V., Color and Translucency Changes of Novel Experimental Resin Composites, European Society of Cosmetic Dentistry, 5th Annual Meeting – Florence, Italy, 18-21 September 2008
Stoica M., Pedagogie și Psihologie pentru examenele de definitivare și grade didactice, Editura Gheorghe Alexandru, Craiova, 2002
Stan Liliana, Cercetarea pedagogică și inovarea în învățământ, în vol. Psihopedagogie, Editura Spiru Haret, Iași, 1994
Stoenescu G., Florian G., Didactica fizicii, Editura Sitech, Editura Else, Craiova 2009
Serway R. A. S., Jewett J. W., Brooks T., Psysics for Scientists and Engineers Cole, 2004, 6th edition
Stoica D., Miron C., Jipa. A, The Experiment-Scientific Invastigation Method With An Educational Purpose In Teaching High School Physics, International Technology, Education And Developement Conference, Spain, 2010
Văideanu G., Învățarea în grupe mici, Revista de pedagogie, nr 6, 1988
Wyszecki G., Stiles W. S., Color Science: Concepts and Methods, Quantitative Data and Formulae Wiley, 1982
Wardam R.H., Rev.Prog. Coloration, 1994, vol.24, p.55-75
***, Transdisciplinaritatea în știință și religie, nr. 1 și 2 din anul 2009, Editura Curtea veche
***, Clariant Colour Chronicle, Color Science,26,p.8-24, Ianuary 2005
http://technology.niagarac.on.ca/sop/Spectroscope.html
http://lifeng.lamost.org/courses/astrotoday/CHAISSON/AT304/HTML/AT30401.HTM
http://giovanna.ro/prof/catedra/
http://www.schoolofeducators.com/wp-content/uploads/2011/12/EXPERIENCE-EDUCATION-JOHN-DEWEY.pdf
http://escoala.edu.ro/labs
ANEXE
Anexa 1 – Instrumente optice ce dau imagine reală, prezentare PowerPoint
Anexa 2 – Instrumente optice ce dau imagine virtuală, prezentare ppt
Anexa 3 – Istoria ochelarilor, prezentare ppt
Anexa 4 – Tipuri de spectrofotometre
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Colorimetrie (ID: 162128)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.