Efectul Curentului Electric

PARTEA II

CAPITOLUL III

DIDACTICA ȘTIINȚELOR

3.1. Fizica-știință

3.2. Programa școlară pentru gimnaziu și liceu

3.3. Abordarea sistematică a conținutului noțional

3.4. Proiectarea pedagogică – o acțiune continuă

3.4.1. Motivația alegerii temei

3.4.2. Demers teoretic. Explicarea noțiunilor

3.4.3. Activitatea practică

3.4.4. Proiectarea unității de învățare

3.4.5. Proiectarea lecției

3.5. Metodologia didactică aplicată la fizică

3.5.1. Metode didactice

3.5.2. Metode și procedee folosite în predarea științelor

3.6. Lucrările de laborator

3.6.1. Experimentul școlar – Determinarea t.e.m. și a rezistenței interioare ale unui generator

3.7. Utilizarea calculatorului în procesul instructiv-educativ – laboratorul virtual

3.8. Rezolvarea de probleme

3.9. Evaluarea performanțelor

3.9.1. Definiție. Funcții. Clasificare

3.9.2. Metode de evaluare

CAPITOLUL IV

ASPECTE METODICE ÎN STUDIUL EFECTELOR CURENTULUI ELECTRIC

4.1. Cercul școlar ca formă competitivă a activității didactice

4.1.1. Organizarea metodică a cercurilor școlare

4.2. Organizarea unui cerc

4.2.1. Programa analitică

4.2.2. Tematica ședințelor de cerc

4.2.3. Detalierea unor aplicații prezentate în programă

4.3. Proiectarea unei activități didactice

4.3.1. Unitatea de învățare: Fenomene electrice și magnetice– clasa a VI-a

4.3.2. Unitatea de învățare: Curentul electric. Legile circuitelor electrice – clasa a X-a

Bibliografie

PARTEA II

CAPITOLUL III

DIDACTICA ȘTIINȚELOR

3.1. Fizica-știință

Fizica este considerată ca fiind o știință fundamentală. S.W. Hawking consideră fizica ca fiind știința fundamentală prin excelență. În esență, fizica se poate defini ca "știință care studiază structura și proprietățile materiei, precum și transformările acesteia care nu îi afectează structura microscopică". Marea generalitate și profunzime a legilor fizicii, structura conceptuală și aplicațiile din știință și tehnică fac ca fizica să fie studiată cel mai mult dintre științele naturii.

Fizica este cea mai cuprinzătoare dintre științele naturii, obiectul ei de studiu cuprinzând lumea materială de la nivelul microscopic al particulelor elementare până la nivelul macroscopic al aștrilor cerești. Explicarea fenomenelor fizice are la bază un număr restrâns de principii și concepte fundamentale despre lumea fizică. Sursa principală a fizicii școlare o reprezintă "fizica știință". Ea este cuprinsă în planul de învățământ datorită valorii sale gnoseologice, metodologice și aplicative.

Valorile care se doresc a fi dezvoltate de studiul acestei discipline în cadrul învățământului preuniversitar românesc vizează:

capacitatea de selectare și prelucrare a informației;

dezvoltarea unei culturi generale complexe;

stabilirea interdependenței între acumularea cunoștințelor științifice, necesitățile societății, și mari personalități ale științei;

dezvoltarea dorinței de a cerceta, descoperi și inventa;

crearea respectului față de activitatea de creație;

cunoașterea principalelor momente ale dezvoltării fizicii.

Totodată se urmăresc a fi dezvoltate următoarele atitudini:

grija față de mediu;

interesul pentru aprecierea și argumentarea rațională;

curiozitatea și preocuparea față de fenomenele din mediu;

independența gândirii;

creativitatea;

interesul față de informația tehnologică și științifică;

respectul față de logică și argumentare;

toleranța și deschiderea la nou;

interesul asupra apariției și dezvoltării ideilor în fizică, a formării teoriilor și a experimentării.

În scopul formării acestor atitudini, profesorul trebuie să valorifice conținutul noțional, fenomenele fizice studiate și relaționarea dintre acestea în mediu, interacțiunile specifice acestora, modificările mediului ca urmare a intervenției omului, structurarea și dezvoltarea fizicii în cadrul celorlalte științe, apariția marilor idei în fizică și interesul față de viața și activitatea unor fizicieni celebri.

3.2. Programa școlară pentru gimnaziu și liceu

Evoluția științei și tehnicii, sub aspectul ei cantitativ și calitativ exercită presiuni crescânde asupra conținutului învățământului, determinând supraîncărcarea programelor școlare. Astfel, sunt necesare reconsiderări fundamentale ale concepției de predare a fiecărei discipline în parte. În acest sens este utilă corelarea cât mai strânsă a logicii didactice cu logica științei, introducerea din ce în ce mai mult a sistematizării științei în cuprinsul învățământului și înarmarea elevilor cu metode care să facă știința cât mai accesibilă și însușită pe cât este posibil, prin propria lor activitate. Programa școlară este documentul școlar al Ministerului Educației Cercetării și Tineretului prin care se utilizează anumite principii în ordonarea materialului ce urmează a fi studiat.

Oferta educațională a disciplinei fizică în învățământul preuniversitar se regăsește în programele de fizică pentru gimnaziu și pentru liceu. Ele sunt documente obligatorii pentru toate cadrele didactice de specialitate, fiind instrumentul de coordonare a procesului instructiv –educativ la disciplina fizică în ciclurile menționate anterior.

Pentru ca o programă de fizică să fie dinamică, este necesar să îndeplinească mai multe cerințe. Astfel, o programă de fizică ar trebui să fie flexibilă pentru a asigura o corelare între descoperirile recente din știință și tehnică și aplicațiile ce pot fi studiate. De asemenea, trebuie asigurată prin programa de fizică o legătură cu alte discipline înrudite pentru a nu se face confuzii noționale. Programa actuală de fizică este elaborată pe principiul spiralei. Actuala structură a programei de fizică urmărește studierea fenomenelor mecanice, termice, electromagnetice, optice, atomice și nucleare, ținând seama de logica internă a disciplinei și de istoria dezvoltării cunoașterii în domeniul fizicii.

Diferențierea programelor școlare de fizică pe clase este realizată prin intermediul conținuturilor și a obiectivelor de referință / competențelor specifice.

Programele de fizică pentru gimnaziu au o structură comună cu programele oricărei alte discipline de la clasele V-VIII, dar și cu programele pentru clasa a IX-a din ciclul liceal. Ele cuprind: nota de prezentare, obiectivele cadru, obiectivele de referință, exemple de activități de învățare, lista de conținuturi și standardele de performanță. Aceste programe își propun promovarea unei noi abordări în învățarea fizicii, prin înțelegerea teoriilor fizice și a aplicațiilor lor în scopul de a asigura elevilor condiții pentru descoperirea și valorificarea propriilor disponibilități intelectuale, afective și motrice. În același timp, programele de fizică pentru gimnaziu își propun să nu îngrădească libertatea profesorului de a alege sau organiza activitățile de predare și învățare adecvate atingerii obiectivelor cadru, obiectivelor de referință și a conținuturilor științifice. Profesorul are posibilitatea să opteze, în predarea și învățarea fizicii la ciclul gimnazial, pentru activitățile de învățare propuse în programă sau poate să-și proiecteze noi activități de învățare, realizând un demers personalizat, cu condiția realizării obiectivelor prevăzute de programă și a parcurgerii integrale a conținutului științific.

Datorită faptului că învățământul liceal trebuie să se coreleze cu cerințele sociale, exprimate în termeni de achiziții finale, programele de fizică pentru clasele X-XII au o structură ce permite focalizarea pe competențele ce urmează a fi formate la elevi și care să asigure corelarea conținuturilor învățării cu aceste competențe. Programele de fizică pentru aceste clase cuprind: nota de prezentare, valori și atitudini, competențele generale, competențele specifice, unitățile de conținut, și sugestii metodologice cu privire la timpul alocat diferitelor capitole. În predarea și învățarea fizicii la clasele X-XII profesorul are posibilitatea să opteze, în funcție de sugestiile metodologice prezentate în programele școlare, pentru activitățile de învățare corespunzătoare fiecărei unități de învățare.

În programele școlare actuale se regăsesc direcțiile principale ale învățării fizicii, și anume: limbajul științific, formularea unor teorii științifice, experimentul, modelarea și aplicarea acestora în diferite situații prin rezolvarea sarcinilor de învățare și transferuri intradisciplinare și interdisciplinare.

Realizarea coerenței programelor de fizică este justificată de toate elementele programei și este determinată de necesitatea de a urmări, pas cu pas, progresul realizat de către elevi în achiziții de competențe și cunoștințe astfel încât să se ofere șanse fiecărui elev în vederea descoperirii și valorificării propriilor disponibilități intelectuale, afective și motrice.

3.3. Abordarea sistematică a conținutului noțional

Conținutul noțional la fizică se constituie într-o construcție conceptuală, logică, care are un caracter dinamic. Conceptele și enunțurile au ca referință realitatea fizică ce este explicată la nivelul esenței proceselor fizice pe baza a patru interacțiuni fundamentale care exista în Univers, și anume: interacțiuni gravitaționale, interacțiuni electromagnetice, interacțiuni nucleare tari și interacțiuni nucleare slabe. Toate acestea reflectă unitatea sistemului. Acest fapt este justificat de un grad de abstractizare mai ridicat al conceptului de „forță", care este privit ca fiind un efect al interacțiunii dintre doua câmpuri.

Activitatea la clasă a profesorului se planifică în funcție de: programa școlară, manualul școlar, structura anului școlar și condițiile existente în școală.

În vederea unei activități optime, profesorul trebuie să acorde o atenție deosebită:

– întocmirii planificărilor anuale și semestriale;

– pregătirii examenelor de bacalaureat și admitere;

– dotării laboratoarelor în vederea efectuării tuturor experimentelor prevăzute în programa școlară;

– realizării unei bănci de date cu rezolvările unor probleme.

Toate acestea se pot realiza printr-o pregătire anterioară a profesorului ce vizează:

– prelucrarea sistemică a conținutului noțional pe an de studiu, arie tematică sau lecție;

– alegerea strategiei didactice adecvate predării conținutului noțional;

– selectarea probelor de evaluare a obiectivelor operaționale propuse de către profesor și verificarea cunoștințelor finale dobândite de elevi.

Asigurarea accesibilității cunoștințelor, ce urmează a fi predate elevilor, se realizează după ce în prealabil profesorul a stabilit: componentele conținutului noțional; evoluția componentelor față de conținutul noțional; legăturile existente între cunoștințele pe care le poseda elevii și cele ce urmează a fi introduse.

În urma parcurgerii acestor etape se realizează o schema sub forma unui arbore de relevanța ce respectă atât logica fizicii cât și a didacticii. În acest sens avem două criterii: criteriul subordonării și criteriul similitudinii.

a) Criteriul subordonării. Respectând acest criteriu se realizează un algoritm de gândire, util în activitatea independentă de aprofundare a cunoștințelor teoretice precum și în cazul rezolvării unor noi probleme de fizică.

b) Criteriul similitudinii. Prin respectarea acestui criteriu se creează multiple posibilități de sintetizare a cunoștințelor, atât de necesare în predarea lor, dar și în asimilarea acestora de către elevi.

Pentru stabilirea structurii conținutului noțional al fizicii școlare trebuie să se țină seama atât de logica internă a acestei discipline cât și de istoria dezvoltării cunoașterii în domeniul fizicii. Este cunoscut faptul că fizica este una din științele naturii care studiază o parte din infinitatea de proprietăți obiective ale lumii materiale, în interdependenta lor, menirea sa fiind descoperirea unora dintre legile care guvernează întreaga natură. O însușire fundamentală a materiei este permanenta sa mișcare, fizica studiind fenomenele care sunt în strânsă legătură cu anumite forme particulare de mișcare grupate în ordinea complexității lor precfață de conținutul noțional; legăturile existente între cunoștințele pe care le poseda elevii și cele ce urmează a fi introduse.

În urma parcurgerii acestor etape se realizează o schema sub forma unui arbore de relevanța ce respectă atât logica fizicii cât și a didacticii. În acest sens avem două criterii: criteriul subordonării și criteriul similitudinii.

a) Criteriul subordonării. Respectând acest criteriu se realizează un algoritm de gândire, util în activitatea independentă de aprofundare a cunoștințelor teoretice precum și în cazul rezolvării unor noi probleme de fizică.

b) Criteriul similitudinii. Prin respectarea acestui criteriu se creează multiple posibilități de sintetizare a cunoștințelor, atât de necesare în predarea lor, dar și în asimilarea acestora de către elevi.

Pentru stabilirea structurii conținutului noțional al fizicii școlare trebuie să se țină seama atât de logica internă a acestei discipline cât și de istoria dezvoltării cunoașterii în domeniul fizicii. Este cunoscut faptul că fizica este una din științele naturii care studiază o parte din infinitatea de proprietăți obiective ale lumii materiale, în interdependenta lor, menirea sa fiind descoperirea unora dintre legile care guvernează întreaga natură. O însușire fundamentală a materiei este permanenta sa mișcare, fizica studiind fenomenele care sunt în strânsă legătură cu anumite forme particulare de mișcare grupate în ordinea complexității lor precum și a dezvoltării fizicii. Exemple de forme particulare de mișcare: mișcare mecanică; mișcare tehnică; mișcare electro-magnetică; mișcare cuantică.

Abordarea din punct de vedere sistemic a conținutului noțional poate fi considerată ca un veritabil instrument de conducere rațională și creativă a activităților de predare și învățare. Ea permite adoptarea unor decizii imediate și clare.

O prelucrare sistemică a conținutului noțional ajută la abordarea unor chestiuni strategice de ameliorare sau încercări spontane de inovație, sprijinite de fluxul de informații inverse.

Abordarea sistemică a conținutului noțional se poate realiza pentru:

– ani de studiu – se întocmește o schema, ce cuprinde principalele "unități cognitive" cuprinse în conținutul noțional, care realizată pentru un an de studiu asigură o planificare judicioasă a conținutului noțional distribuit pe semestre;

– o tematică dată – schema care se realizează se întinde pe un semestru și se reduce la o parte din conținutul noțional anual;

– o lecție – se realizează o schema care este mult diminuată, în funcție de conținutul noțional ce urmează a fi introdus.

Astfel, abordarea sistemica a conținutului, presupune ca profesorul să stabilească foarte exact elementele sistemului (instrumentale și operaționale), precum și cunoștințele integratoare ce urmează a fi adâncite și lărgite continuu.

În cadrul activității la catedră, profesorul de fizică, este necesar să urmărească la nivelul fiecărei clase structurarea informației științifice în consens cu problemele pe care le ridică fiecare tematică. Prin elaborarea unor modele logico-structurale pentru fiecare capitol și lecție, profesorul va opera o selecție atât cantitativă cât și calitativă a cunoștințelor, evitându-le pe cele care nu sunt esențiale.

3.4. Proiectarea pedagogică – o acțiune continuă

3.4.1. Motivația alegerii temei 

Se știe că un lucru bine făcut are la bază o etapă premergătoare. Proiectarea didactică este etapa premergătoare a actului didactic. În învățământ există cadre didactice care consideră proiectarea o etapa necesară, dar și altele, care apreciază că aceasta ar putea lipsi. Cea de-a doua poziție este determinată de numărul mare de documente care se elaborează obligatoriu de cadrele didactice, uneori nejustificat.

Proiectarea didactică nu poate să lipsească din preocupările învățătorilor și profesorilor, pentru că o lecție bună este întotdeauna rezultatul unei proiectări corespunzătoare. Documentul de proiectare trebuie să fie un instrument necesar de lucru pentru cadrul didactic.

3.4.2. Demers teoretic. Explicarea noțiunilor

În mod tradițional, prin proiectare pedagogică se înțelege programarea materiei de studiu pe unități de timp și de activitate, a planului calendaristic, a sistemului de lecții, elaborarea planului de lecție etc.

Astăzi, conceptul de proiectare este mai amplu, fiind exprimat și caracterizat de alte concepte corelate, ca de pildă: design instrucțional sau taxonomia cunoștințelor.

În efortul actual de modernizare și optimizare a școlii românești, menit să asigure creșterea calitativă a activității didactice, proiectarea, organizarea, pregătirea și desfășurarea lecției, ca microsistem ce produce la scară redusă sistemul instrucțional, ocupă un loc central.

Proiectarea este acțiunea de anticipare și pregătire a activităților didactice și educative pe baza unui sistem de operații, concretizat în programe de instruire diferențiate prin creșterea performanțelor.

Proiectarea pedagogică a procesului de învățământ reprezintă ansamblul acțiunilor și operațiilor angajate în cadrul activităților de educație/instrucție conform finalităților asumate la nivel de sistem și de proces în vederea asigurării funcționalității sociale a acestuia în sens managerial/global, optim, strategic.

Activitatea de proiectare pedagogică valorifică acțiunile și „operațiile de definire anticipativă a obiectivelor, conținuturilor, strategiilor învățării, probelor de evaluare și mai ales ale relațiilor dintre acestea în condițiile unui mod de organizare al procesului de învățământ.”

Specificul activității de proiectare pedagogică evidențiază importanța acțiunilor de planificare – programare – concretizare a instruirii/educației care vizează valorificarea optimă a unei resurse materiale esențiale: timpul real destinat învățării, în mediul școlar și extrașcolar. Din aceasta perspectiva proiectarea pedagogică intervine în calitate de:

– proiectare globală, care acoperă perioada unui nivel, treaptă, ciclu de învățământ, urmărind, în mod special, elaborarea planului de învățământ și a criteriilor generale de elaborare a programelor de instruire;

– proiectare eșalonată, care acoperă perioada unui an de învățământ, semestru sau a unei activități didactice/educative concrete, urmărind, în mod special, elaborarea programelor de instruire/educație și a criteriilor de operaționalizare a obiectivelor generale și specifice ale programelor de instruire/educație.

Eficiența lecției trebuie orientată nu numai de modul de interacțiune complexă a componentelor ei, ci și de felul cum ea este integrată în procesul de învățământ, ca sistem și funcționalitate, pentru că în lecție se obiectivează elementele acestuia (obiective, resurse, conținut, strategii și evaluarea rezultatelor).

Activitatea de proiectare pedagogică implică două operații care intervin în mod global și în mod eșalonat:

A. Operația de definire a criteriului de optimalitate a planului sau a programelor de instruire/educație, realizată:

a) în termeni absoluți, prin raportare la standardele de competență și de performanță instituționalizate ca obiective informativ – formative, de nivel maxim, mediu, minim;

b) în termeni relativi, prin raportare la standardele definitivate, ca obiective concrete, la nivelul școlii și al clasei de elevi, în diferite momente ale evoluției acestora.

B. Operația de analiză a componentelor planului sau a programelor de instruire/educație, realizabilă prin stabilirea unor corespondențe între:

a) obiectivele pedagogice asumate;

b) conținuturile pedagogice adecvate la nivel de plan – programe – activitate didactică;

c) strategiile de predare – învățare – evaluare, adaptabile la diferite condiții de învățare interne și externe.

3.4.3. Activitatea practică

Un cadru didactic bine intenționat trebuie să-și pună următoarea întrebare: cum aș putea face astfel încât întotdeauna activitățile didactice pe care le desfășor să fie eficiente? Pentru aceasta este nevoie de o metodă rațională de pregătire a activităților didactice care să preîntâmpine sau să anuleze alunecarea pe panta hazardului total și a improvizației. Dacă „harul didactic” nu este suficient, atunci apelul la o cale rațională, premeditată este justificat.

A devenit o judecată de bun simț aserțiunea după care un „lucru bine făcut” este rezultatul unui „proiect bine gândit”. Unii autori avansează un algoritm procedural ce corelează patru întrebări esențiale, în următoarea ordine:

"- Ce voi face?

– Cu ce voi face?

– Cum voi face?

– Cum voi ști dacă ceea ce trebuia făcut a fost făcut? "

Răspunsurile la cele patru întrebări vor contura etapele proiectării didactice.

Prima întrebare vizează obiectivele educaționale, care trebuie fixate și realizate. A doua întrebare trimite către resursele educaționale de care dispune sau trebuie să dispună educatorul. A treia întrebare cere un răspuns concret privind stabilirea unei strategii educaționale, coerente și pertinente, pentru atingerea scopurilor. Răspunsul la a patra întrebare pune problema conturării unei metodologii de evaluare a eficienței activității desfășurate.

Elementul central în realizarea proiectării didactice este programa școlară. Ea reprezintă un document normativ în sensul că stabilește obiective, adică țintele ce urmează a fi atinse prin intermediul actului didactic. Chiar dacă în proiectare sunt obligatorii obiectivele, remarcăm faptul că, adesea, același obiectiv se realizează prin mai multe conținuturi și resurse, după cum mai multe obiective pot fi realizate cu același conținut și aceleași resurse. Aprecierea acestora este la latitudinea profesorului.

Proiectarea activității didactice presupune:

I. lectura programei

II. planificarea calendaristică

III. proiectarea secvențială (a unităților de învățare),

I. Fiecărui obiectiv cadru îi sunt asociate doua sau mai multe obiective de referință. Pentru realizarea obiectivelor de referință, profesorul poate organiza diferite tipuri de activități de învățare. Unele activități posibile sunt recomandate prin programă. Profesorul poate opta pentru folosirea unora dintre aceste activități sau poate construi activități proprii.

Atingerea obiectivelor de referință se realizează cu ajutorul unităților de conținut. Profesorul va selecta din lista cu „conținuturile învățării” acele unități de conținut care mijlocesc atingerea obiectivelor.

II. În contextul noului curriculum, planificarea calendaristică se transformă într-un document administrativ formal care repetă modul de gestionare a timpului propus de programa analitică, într-un document de interpretare personală a programei, care asigură un demers didactic concordant cu situația concretă din clasă.

Planificarea activității didactice presupune o lectură atentă și permanentă a programei școlare în scopul de a analiza obiectivele și a inventaria tipurile de activități și resursele necesare.

În elaborarea planificării procedăm astfel:

1. Citim atent programa

2. Stabilim succesiunea de parcurgere a conținuturilor

3. Corelăm fiecare conținut în parte cu obiectivele de referință vizate

4. Verificăm concordanța dintre traseul educațional propus și oferta de resurse didactice (manuale, ghiduri, caiete)

5. Alocăm timpul necesar pentru fiecare conținut, în concordanță cu obiectivele de referință vizate.

III. O unitate de învățare poate să acopere una sau mai multe ore de curs. Alocarea timpului afectat unei unități de învățare se face prin planificare anuală.

O unitate de învățare este:

– coerentă din punct de vedere al obiectivelor vizate;

– unitară din punct de vedere tematic (adică al conținutului);

– desfășurată în mod continuu pe o perioadă de timp;

– finalizată prin evaluare.

Realizarea unei unități de învățare presupune un demers didactic proiectat de fiecare profesor în parte.

Metodologia de proiectare a unei unități de învățare constă într-o succesiune de etape, înlănțuite logic, ce contribuie la detalierea conținuturilor, în vederea atingerii obiectivelor de referință. Etapele proiectării sunt aceleași, oricare ar fi unitatea de proiectare vizată.

Proiectarea unei unități de învățare se recomandă a fi făcută ținând seama de următoarele:

– centrarea demersului didactic pe obiective (nu pe conținuturi)

– implicarea în proiectare a următorilor factori:

– obiective de referință

– activități de învățare

– resurse

– evaluare.

3.4.4. Proiectarea unității de învățare

Este de preferat ca unitățile de învățare să aibă o întindere de circa 5 – 7 ore. Această abordare vă poate oferi o serie de avantaje printre care:

– o mai mare libertate în proiectare;

– finalizare cu o evaluare sumativă;

– o mai mare varietate de activități ce vizează obiective de referință de tip integrator care pot fi evaluate prin proiecte sau referate;

– un timp mai scurt afectat proiectării propriu-zise;

– viziune mai amplă, de ansamblu, asupra obiectivelor de referință, conținuturilor, activităților de învățare, resurselor, evaluării și a relaționării dintre ele.

O bună alegere a unității de învățare și o bună proiectare a acesteia va crea premisele obținerii unei învățări eficiente și durabile. Cum știm însă dacă demersul proiectat de noi poate reprezenta o unitate de învățare? În vederea autoevaluării proiectării unității de învățare, câteva repere utile ar putea fi:

– există cel puțin un obiectiv de referință corespunzător fiecărui obiectiv cadru?

– detalierile de conținut sunt în acord cu cerințele programei?

– la rubricile Activități de învățare și Resurse apar exemplificări corespunzătoare fiecărui obiectiv de referință menționat?

– Activitățile de învățare sunt formulate în termeni de comportament al elevilor?

– Resursele includ informații despre:

– modul de organizare a învățării,

– mijloacele de învățământ propuse,

– timpul alocat.

3.4.5. Proiectarea lecției

Dacă planificarea anuală și a unității de învățare constituie operații de anticipare globală și puneau accentul mai ales pe repartizarea rațională a sarcinilor de învățare pe intervalele de timp corespunzătoare, într-o succesiune impusă de logica internă a disciplinei și de posibilitățile de instruire ale elevilor – proiectarea lecției are în vedere procesul concret de instruire în toată complexitatea lui, pornind de la finalitățile și obiectivele operaționale de realizat pe conținuturile date ale lecției și urmând o strategie de instruire capabilă să adapteze metodele și mijloacele disponibile la cerințele desfășurări în bune condiții a învățării.

În cazul planificării anuale și a unităților de învățare obiectivele generale și specifice, tematica programei și conținuturile erau condiții impuse, ca și numărul de ore disponibil, încât efortul profesorului se orienta în special pe echilibrarea corectă a duratelor fiecărui segment al programului de instruire, situație impusă și de caracterul mai vag al anticipări la acest nivel. În proiectării lecției însă, profesorul este cel care trebuie să stabilească cele mai multe dintre aspectele proiectării, să ia deciziile referitoare la diferite componente ale procesului didactic, să stabilească succesiunea convenabilă a activităților respective.

În elaborarea proiectului de lecție, se ține seama de obiective, conținuturi, condiții. Obiectivele operaționale ale lecției decurg și se corelează cu cele generale și specifice avute în vedere la planificarea globală, dar și din conținuturile lecției; condițiile învățării sunt constituite din nivelul de înțelegere și cel de cunoștințe ale elevilor, de mijloacele didactice disponibile în școală, de metodele și strategiile oferite, prin pregătirea metodico-didactică a profesorului.

Algoritmul proiectări lecției este conceput ca un ansamblu de principii, criterii și norme privind executarea unui sistem precis și finit de operații necesare, referitoare la realizarea activității didactice. Etapele acestuia pot fi structurate astfel:

– organizarea conținutului ce trebuie asimilat;

– definirea obiectivelor, pedagogice concrete, operaționale, în strânsă legătură cu elementele esențiale de conținut;

– evaluarea resurselor și a condițiilor de derulare a procesului, precum și disponibilitățile de învățare ale elevilor;

– stabilirea strategiei, de predare-învățare, a metodelor și mijloacelor, conținutului și formelor de activitate a elevilor;

– stabilirea modalităților de evaluare a rezultatelor, obținute.

Opțiunea pentru un tip de învățare sau altul (receptiv-reproductiv, cognitiv, operațional sau creativ) este determinată de natura conținutului și a obiectivelor urmărite. Se stabilește apoi modul de prezentare a informației, proiectând acțiunile profesorului și ale elevilor, respectiv modul de lucru (ce, poate fi expozitiv, dialogat sau ca activitate dirijată ori independentă a elevilor). Tipul de învățare și modul de lucru fiind fixate, din acestea decurg logic metodele de învățământ și procedeele de instruire. Pentru activitatea elevilor se vor indica problemele, temele sau lucrările practice care vor constitui sarcinile de învățare; în final se stabilește modul de evaluare și criteriul de reușită (nivelul minim de realizare a obiectivului).

La proiectarea structurii procesului de instruire la fizică se pot face următoarele recomandări:

– învățarea să înceapă prin comunicarea obiectivului operațional;

– învățarea noțiunilor și principiilor trebuie să se facă prin rezolvarea unor probleme și observarea experimentului, nu prin definiții;

– învățarea să se facă prin înțelegerea de către elevi a realității;

– elevilor să li se asigure resursele de informare și de verificare a acesteia, precum și mijloacele de extragere a ei;

– funcție de conținutul concret, învățarea poate începe cu generalul, cu întregul, cu structura, alteori însă, cu particularul, cu părțile, cu elementul;

– se va utiliza limbajul științei, cel grafic, cel matematic;

– învățarea să se bazeze pe o evaluare (autoevaluare) continuă.

Structura schematică a unui proiect de lecție este aceeași pentru orice tip de lecție, partea variabilă și specifică constituind-o indicatorii formulați pentru fiecare caz particular. În proiectul didactic al lecției se indică: obiectul, clasa, data, unitatea de învățare, tema, obiectivele (generale și operaționale), mijloacele de învățământ, strategiile didactice (cu corespondența dintre obiective și tehnicile de instruire). Urmează un tabel cu succesiunea evenimentelor instruirii, ce conține următoarele rubrici: numărul curent, evenimentul didactic, durata, activitatea profesorului, activitatea elevului, conținutul activității.

Programul de instruire este constituit dintr-un pachet de astfel de proiecte de lecție corelate și desfășurate în timp conform planurilor calendaristice. Pentru profesorii stagiari, până la promovarea definitivatului, este obligatorie întocmirea proiectului detaliat pentru fiecare lecție, iar după anii de stagiatură se acceptă și schița de proiect de lecție, pe care, pe circa o pagină se rețin elementele esențiale și anume: obiectivele operaționale mijloacele și metodele, indicarea problemelor și a lucrărilor de laborator, eventual chestionarul de evaluare.

Relativ la gradul de detaliere a proiectului de lecție există păreri diverse, de la considerarea necesității unei detalieri complete, reprodusă întocmai în lecție, până la negarea necesității oricărei anticipări, care ar frâna activitatea creatoare a profesorului, care numai improvizând fără restricții ar putea optimiza procesul didactic. Desigur între aceste extreme există multe nuanțe, opțiunea pentru una din ele ținând de experiența și de temperamentul profesorului.

Linia de mijloc se dovedește mai bună și presupune conceperea unui proiect detaliat, fără a se urmări însă transpunerea cu orice preț în lecție, servind doar ca o posibilitate de derulare a activității, actualizată doar în măsura în care evoluția procesului de învățare o implică. Se lasă astfel oarecare loc și improvizației, prin care procesul se adaptează din mers la reacția clasei, reacție relevantă profesorului prin evaluarea continuă; se evită astfel rigidizarea procesului didactic prin respectarea mecanică a unor scheme preconcepute.

Elaborarea proiectului necesită parcurgerea următoarelor etape:

– identificarea unităților de conținut după manual;

– formularea obiectivelor operaționale corespunzătoare;

– stabilirea strategiei de instruire (tip de învățare, mod de lucru, metode de învățare, mijloace de învățământ);

– stabilirea activităților experimentale (dacă este cazul);

– stabilirea problemelor și a altor sarcini de învățare;

– stabilirea secvențelor de instruire, estimarea timpului afectat fiecăreia și a succesiunii acestora;

– stabilirea activității profesorului și celei a elevilor pentru fiecare secvență considerată;

– stabilirea modului de evaluare și a criteriului de performanță.

3.5. Metodologia didactică aplicată la fizică

3.5.1. Metode didactice

În sens larg, metoda este calea urmată pentru atingerea unui scop, pentru obținerea unui rezultat, un mod sistematic de lucru, de gândire.

Termenul provine de la grecescul „methodos", alcătuit din „odos"=cale și „metho"=spre.

În sens restrâns, metoda este calea urmată pentru cunoașterea unui obiect, fenomen etc.

Prin metodă didactică se înțelege un anumit mod de organizare sau raționalizare a unei acțiuni determinate de predare și învățare. Metoda de învățământ precizează în ce fel, cum anume trebuie să acționeze profesorul împreună cu elevii săi pentru a realiza obiectivele propuse la un nivel de performanță cât mai înalt.

Metodele didactice prezintă următoarele caracteristici:

sunt demersuri teoretico-acționale de predare-învățare, care asigură desfășurarea și finalizarea superioară a procesului de învățământ;

sunt căi de investigație științifică, contribuind la dezvoltarea teoriei și practicii pedagogice;

se elaborează și se aplică în strânsă legătură cu gradul și profilul învățământului, cu specificul disciplinei de învățământ și cu nivelul de pregătire al elevilor;

se concep și se folosesc, după caz, în strânsă legătură cu particularitățile psihologice, de vârstă și individuale ale elevilor;

contribuie la realizarea obiectivelor autoinstrucției și autoevaluării;

au un caracter dinamic, fiind deschise înnoirilor și perfecționărilor impuse de progresul științific;

au un caracter sistematic, în sensul că se îmbină, se completează și se influențează reciproc, alcătuind un ansamblu metodologic coerent;

unele metode vizează mai ales activitatea profesorului (prelegerea, expunerea, conversația euristică, algoritmizarea, etc.), iar altele mai mult activitatea elevului (lectura, exercițiul, învățarea prin descoperire, problematizarea etc.);

toate metodele, separate sau îmbinate, își aduc o contribuție la realizarea atât a predării, cât și a învățării.

Clasificarea metodelor didactice este mai mult o chestiune teoretică: Metodele pot fi active sau pasive, tradiționale sau moderne. Aceste delimitări pot fi artificiale. Mai potrivită este clasificarea care ține cont de felul sursei de învățare. Conform acestei clasificări pot fi diferențiate trei categorii de metode:

de transfer (învățare);

de explorare a realității;

de acțiune practică.

În prima categorie se includ metodele:

expozitive și interogative (orale);

comunicarea în scris;

comunicarea vizuală;

comunicarea bazată pe limbajul intern (comunicarea interioară).

În cea de-a doua categorie intră:

metodele de explorare directă a realității;

metodele de explorare indirectă a realității.

În ultima categorie se înscriu metodele care nu implică o acțiune reală, efectivă.

3.5.2. Metode și procedee folosite în predarea științelor

Metode expozitive

Sunt cele mai des utilizate metode. Utilizarea acestora în mod exagerat face ca textul profesorului să capete o importanță exagerată. Profesorii sunt tentați să vorbească mult. Dacă veți pune întrebări, dacă veți solicita rezolvarea unor probleme, dacă veți cere formularea unor comentarii și întrebări puteți transforma o metodă pasivă în una activă.

Sfaturi generale pentru atingerea obiectivelor în cadrul metodelor expozitive:

prezentați (în scris sau oral) ideile principale ale expunerii, astfel orientați atenția elevilor;

explicați termenii nefamiliari și termenii noi, – scrieți-i pe tablă;

mișcați-vă puțin, în general spre colectivul de elevi și nu faceți mișcări bruște;

fiți oratori și nu retori sau limbuți, nu utilizați arhaismele, argoul, "zorzoanele lingvistice", limbajul prețios;

solicitați participarea activă a elevului dându-i posibilitatea de a pune întrebări;

puneți întrebări, care să evalueze atingerea obiectivelor operaționale;

în momentul în care expunerea a luat sfârșit treceți la o altă metodă care va întări rezultatele atinse.

Expunerea didactică

Metoda expunerii constă din prezentarea verbală monologată a unui set de conținuturi. Elevul este poziționat în postura de ascultător și de multe ori preferă o atitudine pasivă.

Povestirea

Povestirea constă din prezentarea informației sub formă descriptivă sau narativă respectând ordonarea în timp sau spațiu a obiectelor, fenomenelor, evenimentelor. Recomandată ca procedeu pentru vârste școlare mici, caz în care bagajul de noțiuni sau reprezentări este mai sărac, povestirea este o metodă care poate acționa la nivel afectiv și în cazul vârstelor școlare mai mari.

Elevul poate să fi factor activ în povestire, situație în care profesorul recomandă inversarea rolurilor. Elevul este solicitat să studieze o listă de conținuturi, pe care le prezintă în manieră personală. Povestirea are și merite: constituie o recapitulare, evaluează rezultatele învățări, valorizează conținutul de idei, dar și deficiențe: nu solicită gândirea și procesele mentale, nu dezvoltă judecățile de valoare, poate face climatul educațional neprietenos. Povestirea trebuie să se centreze pe conținuturi cu semnificație pentru operaționalizarea obiectivelor în plan afectiv.

Explicația

Explicația este o expunere de scurtă durată, prin care profesorul în mod cursiv și coerent cu ajutorul argumentelor transferă conținuturi către elevi. Faptele, evenimentele se desfășoară înlănțuite logic și conduc la o. concluzie care se pretează generalizării. Explicația constituie o metodă centrală în activitatea profesorului de fizică în predarea de noi cunoștințe. Ea poate avea atât rol informativ, cât și rol formativ, pentru aceasta ea trebuie să se centreze pe lucrurile mai greu accesibile elevilor.

Cu ajutorul explicației profesorul face generalizări, interpretează aspecte noi ascunse elevului, compară, analizează, sintetizează.

Prelegerea

Prelegerea este o expunere (orală) sistematică, continuă, amplă. Utilizarea prelegerii constituie o metodă prin care se atrage atenția elevului asupra unor lucruri pe care acesta nu le cunoaște.

Sunt necesare precauții în utilizarea prelegerii deoarece în decursul prelegerii elevul poate deveni un partener cu rol secundar și pasiv. O prelegere "searbădă" nu va induce elevului o atitudine activă în legătură cu obiectivele de referință.

Proiectarea unei prelegeri trebuie să urmărească îndeplinirea unor condiții necesare, nu întotdeauna și suficiente pentru a asigura transferul deplin al mesajului educațional:

1. clarificați tema sau temele prelegerii;

2. dezvoltați de o manieră logică prelegerea astfel încât să puteți fi urmărit de toți ascultătorii;

3. armonizați conținutul și stilul prelegerii situației educaționale și caracteristicilor de vârstă al auditoriului;

4. includeți (formulați) întrebări – probleme care urmează să fie soluționate etapă de etapă de către prelegerea dumneavoastră;

5. includeți puncte esențiale (noțiuni cheie) pentru că altfel atenția elevului poate să se îndrepte către alte noțiuni;

6. captați interesul auditoriului chiar și prin bulversarea lui;

7. recapitulați ideile principale;

8. puneți-vă întrebări retorice sau reale;

9. încurajați reacția elevului, acceptați întrebările din public;

10. scurtați pe cât posibil timpul alocat;

11. stârniți interesul prin glume sau afirmații surpriză;

12. includeți exemple, planșe, experimente, modele, diapozitive etc.;

13. utilizați mijloace audio-vizuale, tehnică de calcul, tehnologii informaționale moderne;

14. puneți la dispoziția elevilor o copie a prelegerii sau scrieți pe tablă.

Conversația

Conversația este o convorbire organizată profesor-elev și sau elev-elev în care profesorul sau/și elevul pun și își răspund la întrebări. Este probabil cea mai utilizată tehnică și poate fi considerată o metodă activă.

Conversația se poate centra pe o singură întrebare și răspunsul ei sau poate să urmărească rezolvarea unor probleme complexe sau teme.

Când conversația urmărește răspunsul la o singură întrebare, răspunsul poate fi un singur cuvânt (având un caracter particular-specific). Atunci când răspunsul se referă la o problematică, lucrurile se complică. Este necesar ca întrebările ce rezolvă o problematică să fie coerent puse, să aibă logică, să analizeze, să sintetizeze, să organizeze sau să reorganizeze conținuturile învățării. Întrebările trebuie să fie convergente. Ele pot face apel la memorie sau la gândirea elevului.

Conversația euristică (socratică) se prezintă sub forma unor serii legate de întrebări și răspunsuri care conduc la o concluzie, la formularea unui adevăr sau la descoperirea unui fenomen, lege etc. cu grad de noutate pentru elev. Profesorul orientează în permanență demersul cognitiv al elevului ținând cont de experiența anterioară a elevului. Noile conținuturi se sprijină astfel pe conținuturi care au constitui subiectul unor alte activități didactice.

Conversația socratică "implică:

solicitarea unei opinii, convingeri sau rezolvarea unei situații;

examinați situația, opinia prin utilizarea întrebărilor care să sondeze cunoștințele elevului;

obțineți mai multe răspunsuri;

provocați elevii în examinarea ideilor;

creați secvențe logice;

ajutați elevii în descoperirea propriilor idei ca un răspuns la întrebările dumneavoastră;

conduceți elevii la conceptul, noțiunea cheie, adevărul, ideea vizată."

Conversația catehetică (examinatoare) are ca scop testarea nivelului performanței școlare. Fiecare întrebare și răspuns se constituie într-o entitate și verifică punctual aspecte legate de cunoștințele verificate.

Conversația multidirecțională (dezbaterea) este o metodă didactică care induce atitudini participative întregului colectiv de elevi, care este solicitat să își exprime opiniile, să pună întrebări, să dea răspunsuri și să tragă concluzii.

Demonstrația

Metoda este o metodă didactică de predare-învățare în care mesajul educațional este încorporat de un obiect, o acțiune sau substitutele lor. Profesorul de fizică prezintă experimente, legi, modele, material demonstrativ, planșe etc. cu scopul de a întări contactul cu realitatea și de a asigura cunoașterea ei științifică.

Demonstrația este în strânsă conexiune cu dezvoltarea deprinderilor. Profesorul este cel care este necesar să aibă deprinderi intelectuale și fizice care să-i permită desfășurarea demonstrației.

Demonstrația începe cu descrierea procedeului, scopurile, meritele și cu atragerea atenției asupra riscurilor.

Urmează demonstrația care poate fi făcută de profesor, de un elev sau cu ajutorul unui film școlar, a ilustrațiilor, a diapozitivelor, tabelelor, diagramelor, graficelor, planșelor, modelelor miniaturale, cu ajutorul calculatorului. Demonstrația trebuie însoțită de cuvinte care să explice etapele.

Ghid de desfășurare al unei demonstrații reușite:

1. asigurați-vă că toată lumea vede;

2. parcurgeți încet etapele astfel încât să puteți fi urmărit și elevul să poată înțelege procedeul;

3.dacă demonstrația este complexă, după ce ați făcut-o în întregime, refaceți demonstrația în secvențe sau etape;

4.refaceți demonstrația până când vă convingeți că elevii au înțeles (dacă elevii vor reface demonstrația singuri succesul este efectiv! );

5.dacâ este vorba despre material didactic demonstrativ, faceți astfel încât elevii să realizeze o reprezentare corectă a acestuia.

Demonstrația cu obiecte (experimentul) apelează la obiecte cu ajutorul cărora se urmărește realizarea intenționată a procesului sau fenomenului studiat, în scopul observării lui direct, a măsurării unor parametri ca și a modificării evoluției acestuia pentru a scoate în evidentă unele conexiuni cauzale.

Experimentul solicită gândirea abstractă, raționamentul deductiv și inductiv, în scopul elucidării unor aspecte fundamentale. Experimentul demonstrativ poate contribui la formarea deprinderilor și abilităților sau poate avea caracter de cercetare. El poate fi catalogat ca având un caracter calitativ sau unul cantitativ, poate unul pozitiv sau unul negativ. Experimentul calitativ, fără a reproduce în toate detaliile un fenomen sau o lege fizică, scoate în evidență aspectele esențiale ale desfășurării evenimentelor punând accent pe relațiile de tip cauză-efect. Experimentul cantitativ urmărește în detaliu la nivel de amănunt desfășurarea în timp și spațiu a unor fenomene, proprietăți ale obiectelor etc. stabilind relații exacte între mărimile caracteristice. Experimentul trebuie să fie integrat armonios în activitatea pedagogică a profesorului sau/și al elevului.

Demonstrația cu acțiuni este procedeul prin care profesorul prezintă grupului de elevi o acțiune care trebuie să devină pentru ei o deprindere. Fizica ca disciplină școlară are printre obiectivele cadru și crearea de deprinderi de observare a lumii înconjurătoare și de cercetare a fenomenelor naturale și în consecință deseori lucrează cu demonstrația cu acțiuni. Crearea deprinderilor de a manevra aparatura de laborator, instrumentele de măsurat și tehnica informațională pot fi rezultatul unor astfel de demonstrații. Exersarea acestor acțiuni urmărește formarea conștientă sau consolidarea unor acțiuni mintale și motrice, fixând priceperi și deprinderi.

Demonstrația cu substitute utilizează în prezentarea informațiilor care sunt finalitate a procesului didactic obiecte (materiale) confecționate în acest scop. Ele sunt numite substitute, preparate sau artefacte. Lista acestora este foarte lungă începe cu desenul figurativ și se poate încheia cu simulatoare controlate de tehnică informațională performantă.

Problematizarea (Trambulina)

Problematizarea este metoda în care cunoștințele de asimilat, noile conținuturi, sunt astfel prezentate astfel încât vor constitui dificultăți (obstacole cognitive) pentru elev.

Situațiile problemă ar putea fi clasificate ca provenind din:

dezacordul dintre vechile cunoștințe și cerințele impuse de rezolvarea noii situații;

alegerea din sistemul de cunoștințe a cunoștințelor necesare rezolvării unei situații date;

dezacordul dintre modul teoretic de rezolvare a problemei și modul practic în care situația poate fi rezolvată;

necesitatea de a face distincție între statica și dinamica situației de dificultate pe care o are de rezolvat cel instruit;

noutatea problemei care trebuie rezolvată.

Pașii esențiali într-o astfel de metodă sunt:

1. conștientizarea problemei și izolarea ei;

2. căutarea soluțiilor, a căilor de rezolvare, găsirea cheii:

• analiza posibilelor soluții sau moduri de abordare ale problemei;

• încercarea soluțiilor sau abordărilor și evaluarea rezultatelor.

3. reflecția la soluțiile care duc la un rezultat greșit și căutarea altei soluții;

4. enunțarea concluziilor;

5. testarea ipotezele care ar conduce la o altă situație de învățare.

Metoda observării. Descoperirea

Observarea este urmărirea sistematică de către elev, supervizat sau nu de profesor, a unor obiecte, fenomene etc. cu scopul surprinderii însușirilor caracteristice sau a unor legi de evoluție a acestora. Metoda are accente formative, informația fiind decorul aptitudinilor sau atitudinilor vizate ca obiective. Observarea include etape pregătitoare: motivarea elevului, transferul de cunoștințe necesare (cunoașterea aparatului de măsurat de exemplu), organizarea locului, observarea propriu-zisă, culegerea datelor, prelucrarea datelor și interpretarea surselor de eroare, valorificare rezultatelor.

Căutarea și descoperirea sunt strategii didactice euristice care solicită creativitatea. Elevii află singuri adevărul științific refăcând experimental, rațional, logico-matematic fapte sau evenimente cu caracter științific.

Ea este și trebuie să fie o metodă des utilizată deoarece conduce elevul la generalizări și solicită aplicarea cunoștințelor în practică, în situații noi de învățare.

Modelarea didactică

Modelarea constă în orientarea observației și gândirii elevilor prin intermediul unor modele adecvate. Modelul poate fi un model experimental (machetă, aparat) sau unul teoretic. El reprezintă adeseori o imagine simplificată a unei realități. Modelul poate fi o reducere sau mărire la scară a unui obiect, o concretizare în cifre sau grupuri de cifre, o abstractizare prin intermediul unei formule sau noțiuni cheie sau rezultatul unei analogii.

O primă clasificare a modelelor utilizate în practică ar putea fi:

modele obiectuale (corpuri geometrice, machete, mulajele, micromodele);

modele figurative (scheme, grafice, semne convenționale, filme de animație care reproduc fenomene din natură);

modele simbolice (formule logice, ecuații de evoluție, diagrame).

Din punct de vedere al fizicii ca știință și disciplină școlară modele pot fi fenomenologice (unui fenomen sau proces i se asociază o ecuație matematică care descrie evoluția sistemului fără a considera evoluția fiecărui element component: ecuația coardei vibrante, ecuația de difuzie, ecuația Bernoulli etc.) sau fizice (un proces este descris ca rezultat al evoluției în timp și spațiu a fiecărei părți componente: micromagnetismul, modelul atomic etc.).

Algoritmizarea

Este metoda de predare-învățare constând din utilizarea și valorificarea algoritmilor. Un algoritm este o suită de operații logice, matematice, psihomotrice care se desfășoară într-o ordine temporală și spațială aproape constantă. Parcurgerea unui algoritm conduce la rezolvarea unor situații problemă de același tip. În plan didactic profesorul construiește un algoritm plecând de la experiența pe care o are și ordonează în mod accesibil pentru elev operațiile care vor conduce la atingerea obiectivelor operaționale ale etapei de instruire.

Efortul elevului este dirijat pe o cale de succes. Constrâns să evolueze într-un decor și scenariu prestabilit elevul poate să participe lipsit de motivație, fără să ca afectul și gândirea lui să fie implicate real. Profesorul care utilizează algoritmizarea în lecție trebuie să analizeze dacă deprinderea sau atitudinea vizată nu poate fi atinsă cu un efort mai mic sau egal prin alte procedee, metode sau strategii.

Metodele de simulare

Simularea unor situații desprinse din realitate se poate face prin intermediul jocurilor sau prin utilizarea simulatoarelor. Metoda jocurilor se adresează în special vârstelor școlare mici, dar pot valorificate ca jocuri educative și la vârste școlare mai mare. Dificultatea jocurilor crește odată cu înaintarea în vârstă.

Rolurile atribuite elevilor în cazul jocurilor care se adresează elevilor având vârste școlare mari pot fi de mare complexitate și trebuie să solicite conținuturi pe nivele ridicate ale cunoașterii.

Învățarea cu ajutorul simulatoarelor, pe fondul dezvoltării tehnologiilor informaționale și telecomunicațiilor, a devenit o latură de sine stătătoare în procesul instructiv-educativ indiferent de disciplina școlară. Simulatorul este un sistem artificial care copie realitatea sau transpune realitatea într-una virtuală care testează viteza de răspuns, modul de gândire, aptitudinile, calitățile psihomotoare, deprinderile sau atitudinile etc.

Metoda cazului (studiu de caz)

Este metoda didactică care constă în confruntarea elevului cu o situație reală prin a cărei descoperire, observare, supraveghere a evoluției, înțelegere, interpretare se realizează un progres al cunoașterii. Metoda are aplicabilitate în domeniul fizicii. „Cazul” poate fi orice lege fizică, proces sau fenomen.

Etapele studiului de caz:

alegerea cazului și conturarea caracteristicilor care vor fi supravegheate;

conturarea situațiilor problemă care pot interveni;

achiziția de informații și date;

prelucrarea datelor și a informațiilor referitoare la caz;

analiza rezultatelor sau dezbaterea cazului;

stabilirea și redactarea concluziilor.

Proiectul de cercetare este o extindere a unui studiu de caz și încearcă să răspundă unor întrebări care nu au beneficiat până la acel moment de o rezolvare. Elevul își desfășoară activitatea în realitatea imediată și este obligat să își asume un rol activ și responsabil.

Proiectul de cercetare poate fi încredințat și unui grup de elevi care trebuie să fie nominalizat după criterii psihopedagogice coerente cu problema de cercetat. Spiritul de colaborare și cooperare, creativitatea, inițiativa, asumarea rolurilor pot fi atuuri ale utilizării acestei metode.

Instruirea programată

Instruirea programată este o metodă multifuncțională care înlănțuie algoritmi și probleme de rezolvat. Ca metodă ea propune o temă pe care elevii sunt solicitați să o însușească. Conținuturile sunt prezentate pe fișe care sunt distribuite fiecărui elev. Elevul parcurge singur etapele care trebuie să-l conducă la înțelegerea temei. Prima etapă constă în prezentarea informației, a conținuturilor. Această etapă este urmată de o sarcină de rezolvat care implică aplicarea noilor conținuturi într-o situație necunoscută. în a treia etapă elevul răspunde și verifică în lista de răspunsuri corectitudinea soluției date. Dacă soluția este corectă se trece la o altă secvență de învățare, dacă nu, se revine la prima secvență din fișa de lucru și se exersează conținuturile până când problemele din fișa test sunt rezolvate corect.

Această metodă funcționează în baza câtorva principii de bază: principiul pașilor mici (conținuturile sunt fragmentate la nivelul de înțelegere, noțiuni cheie etc.), principiul răspunsului efectiv (pentru a înregistra succesul elevul trece prin etapa evaluării performanței legate de noțiunea cheie vizată), principiul confirmării imediate (confruntarea răspunsului) și principiul ritmului individual (elevul parcurge în ritm propriu etapele și stabilește propriul program de lucru), principiul reformulării secvențelor (insuccesul este urmat de reluarea secvențelor).

Prin instruirea programată elevul se pregătește independent, parcurgând într-un ritm propriu și în mod activ o programă. Programa cuprinde materia de învățat și prevede modalități explicite de însușire a ei, organizate într-o formă specifică, urmând cerințele logicii, psihologiei, pedagogiei și ciberneticii.

Dintre "punctele tari" ale instruirii programate fac parte:

existența unui ritm de lucru propriu, independent;

posibilitatea lucrului diferențiat, în fiecare moment al instruirii;

caracterul activ al învățării;

existența feed-back-ului permanent în raport cu activitatea subiectului.

Ca "puncte slabe", criticabile în instruirea programată au fost sesizate cu precădere:

caracterul relativ rigid dependent de structura programe parcurse de subiect;

gradul redus de antrenare a capacității creative a subiectului în instruire;

absența unor resurse cu nivel sporit de eficiență în instruire (grafică, culoare, sunet, etc.).

Instruirea asistată de calculator și internetul

Astăzi calculatorul electronic a ajuns în toate școlile. Tot mai mulți elevi și profesori învață să utilizeze softurile didactice. Unii dintre ei se ocupă chiar și de conceperea acestora.

Atât profesorii care utilizează didacticialul (softul didactic) cât și cei care-1 concep trebuie să țină seama, în alegerea sau proiectarea acestuia, de faptul că, prin operațiile pe care le solicită și prin succesiunea acestora, un program de instruire asistată de calculator (IAC) trebuie să respecte anumite cerințe. Ele sunt menționate în literatura de specialitate ca nouă principii care orientează implementarea în procesul didactic a IAC. O parte dintre acestea sunt fundamentate pe teoria behavioristă, iar cealaltă parte au sursa în teoriile cognitiviste:

continuitatea stimul-răspuns;

numărul mare de solicitări de asociere stimul-răspuns;

utilizarea adecvată a repetiției;

existența unor interacțiuni și întăriri;

pertinența punctelor de sprijin utilizate;

o organizare judicioasă a conținutului și o utilizare judicioasă a tehnicilor de reamintire;

varietatea strategiilor de prezentare;

respectarea diferențelor individuale;

evaluarea constantă a atitudinilor.

În concluzie, instruirea sub asistența calculatorului asigură posibilitatea individualizării procesului de instruire, personalizarea actului învățării, parcurgerea secvențelor de către utilizator în ritm propriu, controlul activității desfășurate de utilizator, motivarea utilizatorului, eliminarea timpilor morți.

Pentru fizică există o mare varietate de soft didactic de mediere a învățării, utilizat pentru:

însușirea de noi cunoștințe prin simularea statică sau dinamică a unor fenomene, procese. Acest tip de soft prezintă avantajul posibilității revenirii asupra unor imagini, al selecționării imaginilor deci al diferențierii activității. Există programe care prezintă imagini statice (spre exemplu, construcția unui reactor nuclear) sau modelează caracteristici ale unor obiecte, concepte (prin scheme, grafice etc.). De asemenea, există programe care simulează (modelează dinamic, gen animație) funcționarea unor dispozitive cu grad mare de complexitate sau imposibil de studiat în mod direct (din cauza dimensiunilor la care sunt realizate sau a pericolelor pe care le implică utilizarea acestora – spre exemplu funcționarea reactorului nuclear etc.). Alte programe simulează desfășurarea unor fenomene care nu pot fi reproduse în laborator din cauza vitezei de desfășurare, a scării spațiale la care se produc, a inexistentei aparaturii didactice necesare deci a gradului de dificultate pe care-1 presupune realizarea acestora (spre exemplu, programe care simulează reacții nucleare etc.);

producerea de date, informații, cunoștințe. Calculatorul mai poate fi folosit și în realizarea unor determinări experimentale și aceasta este o direcție în care profesorul de fizică trebuie format și pentru care trebuie proiectate nu numai programele adecvate ci și interfețe. De asemenea, acesta este folosit și pentru stocarea și prelucrarea rapidă a unui volum mare de informații;

exersarea cunoștințelor. Softul de acest tip este destinat consolidării cunoștințelor sau unor deprinderi și constă în prezentarea de seturi de sarcini repetitive, urmate de o evaluare a răspunsului dat de un elev. Deoarece nu există decât puține calculatoare profesorii folosesc rar asemenea programe;

testarea cunoștințelor Acest tip de programe prezintă un număr de itemi solicitând elevilor, cel mai adesea, numai alegerea răspunsului din mai multe variante posibile. Prin program, aceste răspunsuri sunt confruntate cu cele corecte și elevului i se prezintă punctajul realizat;

dezvoltarea unor capacități și aptitudini (vezi softuri de exersare).

Majoritatea acestor produse informatice se bazează pe un demers didactic de tip behaviorist, cu originea în instruirea programată propusă de psihologul american B. F. Skinner. Ele au ca scop optimizarea unui proces de instruire și propun utilizatorilor un parcurs didactic predeterminat.

Prin dezvoltarea informaticii și cu ajutorul inteligenței artificiale s-a făcut pasul de la modelul propus de Skinner spre:

• sisteme expert – programe de instruire complexe care se plasează în postura meditatorului ce propune elevului teme sau sarcini al căror grad de dificultate se stabilește în funcție de reușita și procedurile aplicate de elev în soluționarea unei sarcini anterioare. Caracteristicile acestor sisteme expert sunt: aplică strategii tutoriale, folosesc limbajul natural, inițiativa este mixtă, utilizează reprezentări complexe.

• sisteme tutoriale inteligente – utilizează, de asemenea, metoda tutorială într-un demers didactic care însă este unul de construire a cunoștințelor.

Alte categorii de soft folosit de cei care utilizează sau concep programe educaționale sunt utilitarele – programe care facilitează rezolvarea unor probleme punctuale (reprezentări grafice, construirea unor scheme electronice, prelucrări statistice de date etc.). Cunoașterea utilitarelor de bază și a limbajelor de programare permite realizarea unor produse informatice (cu utilizare didactică) de calitate.

Internetul este și un instrument extrem de util pentru însușirea de informații și schimbul de idei. World Wide Web (WWW) este o sursă bogată de didacticiale, mai mult sau mai puțin interactive sau performante.

Concluzii asupra metodelor de învățământ

Discutarea principalelor metode didactice permite observația că acestea nu sunt net delimitate între ele, încât nici clasificarea lor nu poate fi univocă precisă.

Ca elemente ale procesului didactic, metodele de învățământ au sfera de aplicabilitate parțial suprapusă cu cea a mijloacelor de învățământ și parțial cu cea a tipurilor de lecții. Relativa lor suprapunere duce la inevitabila reluare a prezentării unor aspecte, deși pe alte considerente și cu altă pondere. Această suprapunere decurge din natura metodelor de învățământ, care sunt acțiuni prin care mijloacele de învățământ servesc pe durata procesului de învățământ la realizarea scopurilor didactice.

3.6. Lucrările de laborator

Disciplină experimental aplicativă, fizica, ca și celelalte științe, condiționează obținerea de bune rezultate prin folosirea experimentului ca principala modalitate de comunicare-însușire a cunoștințelor.

Este foarte importantă dotarea laboratorului și desfășurarea activității didactice de fizică în laborator cu precădere. Astfel vor putea fi întărite deprinderile de investigare a naturii, aptitudinile de a organiza (planifica) un experiment și de interpretare a rezultatelor obținute.

Funcțiile laboratorului de fizică sunt:

asigură folosirea metodelor moderne active;

acomodează elevii cu utilizarea mijloacelor audio – vizuale;

asigură motivația elevilor în învățare;

asigură dezvoltarea deprinderilor elevilor de rezolvare a problemelor practice, tehnice și tehnologice;

asigură inducerea deprinderilor intelectuale de investigare și cercetare a fenomenelor naturale.

Dotarea laboratorului de fizică este una dintre problemele curente cu care se confruntă profesorii de fizică în practică. Ideal laboratorul de fizică ar trebui să beneficieze de minimum două încăperi vecine: o sală de clasă și un cabinet de lucru al profesorului. În sala de clasă se desfășoară lecțiile de laborator, în cabinetul de lucru profesorul pregătește experiențele.

Sala de curs trebuie să fie o sală de clasă special amenajată, cu mobilier adecvat lucrărilor de laborator: mese de lucru suficient de mari pentru a permite manevrarea aparaturii de laborator în siguranță, dulapuri, instalație electrică adecvată (220 V), instalație de apă curentă și gaz, sistem de obscurizare a încăperii, mijloace de învățământ (proiector, retroproiector, aparat de proiecție film și ecran, calculatoare conectate în rețea și conexiune internet), materiale foto și laborator foto.

Principala dotare a laboratorului o constituie trusele de fizică care obligatoriu conțin trusa profesorului și trusa elevului, module cu destinație specifică – tăvi și instrucțiuni de utilizare. Trusa profesorului conține module cu destinație specifică – mai complexă și componente mai mari pentru a fi vizibile. La acestea profesorul trebuie să adauge prin efort personal cu sprijinul colectivului de profesori de specialitate și al colectivelor de elevi un set de planșe, set de folii transparente, un set de filme școlare, mape cu fișe de evaluare, seturi de diapozitive și seturi de programe, care să acopere conținuturile recomandate de programele școlare și conținuturile vizate de curriculum la decizia școlii (astronomie, biofizică, biochimie, metrologie, etc.).

Este necesară o strategie de menținere în stare de funcționare a aparaturii de laborator cât și de înnoire și modernizare a dotării.

Un laborator de fizică bine organizat va permite efectuarea experimentului demonstrativ al profesorului, experimentul demonstrativ al elevului, experimentele efectuate de grupuri de elevi în cadrul lucrărilor de laborator, a activității de cerc sau a activității de cercetare științifică.

Lucrările de laborator pot fi organizate ca:

lucrări de laborator frontale (individuale) care solicită participarea elevilor, creativitatea, imaginația și dezvoltă priceperi de manevrare a dispozitivelor experimentale și aparatelor de laborator, motivează și dau sentimentul responsabilității;

lucrările de laborator în variantă hibridă (profesorul frontal demonstrează, elevii distribuiți pe grupe de lucru efectuează experimentul).

Este recomandată întocmirea unui ghid de lucrări practice și a unor seturi de fișe de lucru. Fișele de lucru nu dau informații teoretice extinse, ci stabilesc sarcinile pe care elevii le vor avea de rezolvat. Ele cuprind:

a) tema;

b) obiectivele specifice urmărite;

c) aparate și materiale necesare;

d) schema montajului;

e) modul de lucru;

f) tabelul de date, calculul erorilor;

g) concluzii

h) modul de evaluare a performanței.

O "lucrare de laborator" nu-și va atinge scopul dacă:

fișa de lucru este incorect întocmită;

sarcinile grupei nu au fost verificate și duse la îndeplinire;

interpretarea rezultatelor și calculul erorilor nu sunt discutate;

calculul erorilor este superficial;

nu se trag concluzii, nu se valorifică conținutul de idei;

stadiul de dezvoltare a priceperilor nu este adus la cunoștința elevilor;

nu întocmiți o schemă, construiți grafice și diagrame.

Planificarea/proiectarea lucrărilor de laborator tine cont de programa școlară, planificarea calendaristică, dotarea laboratorului și de aptitudinile și atitudinile colectivului de elevi.

Etapele necesare unei proiectări adecvate a lucrărilor de laborator sunt:

verificarea dotării laboratorului;

inducerea motivației:

precizarea temei și a grupelor de lucru;

asigurarea aparaturii pe grupe de lucru și verificarea ei;

asigurarea cunoștințelor teoretice;

asigurarea fișelor de lucru.

Grupele de elevi pot fi omogene sau neomogene.

Lucrările de laborator frontale deși necesită aparatură în număr mare de exemplare poate constitui o etapă necesară în activitatea didactică de formare a deprinderilor de experimentator.

Profesorul este obligat să anunțe tema lucrării de laborator și să pună la dispoziția elevilor ghidul lucrării. Materialele vor fi distribuite astfel încât să nu existe diferențe între mesele de lucru.

Pe tablă sau cu ajutorul calculatoarelor vor fi întocmite tabele de date pentru toate grupele de lucru și în final atunci când se va face prelucrarea datelor, interpretarea rezultatelor și eventual grafice, grupele este indicat să aibă acces la datele colegilor. Este recomandat ca elevilor să li se solicite întocmirea unui referat.

Etapele necesare pentru a asigura reușita experimentului didactic sunt:

inducerea motivației;

stabilirea problemei (situației practice) pe care elevii o au de rezolvat;

analiza ipotezelor de rezolvare a situației practice;

stabilirea principiului metodei și a montajului experimental;

stabilirea modului de lucru și a naturii erorilor experimentale ce ar putea interveni cu numărul de măsurări;

realizarea experimentului și a măsurărilor;

prelucrarea datelor experimentale, calculul erorilor, stabilirea valorilor măsurate;

compararea cu valoarea adevărată sau cea mai probabilă;

formularea concluziilor, analiza și sinteza lor, generalizări.

Metodica experimentului profesorului implică:

alegerea experimentele semnificative, complexe care nu ar putea fi realizate prin muncă independentă de către elevi;

motivarea colectivului de elevi în urmărirea experimentului;

implicarea elevilor în descrierea aparatelor, observarea rezultatelor, interpretarea rezultatelor, analiza și sinteza lor.

urmărirea cu insistență a obiectivelor specifice;

fixarea cunoștințele;

completarea răspunsurilor;

reluarea experimentului dacă este cazul;

transformarea experimentului dumneavoastră în experiment al elevului solicitând un elev să efectueze demonstrația pe care o aveați de realizat dumneavoastră.

Lucrările de laborator pot fi individualizate funcție de performanțele grupurilor sau elevului:

lucrări de cercetare (elevul primește tema dar își stabilește singur metoda, modul de lucru și interpretează rezultatele);

lucrări euristice (elevul primește tema și metoda și face singur măsurările și interpretează rezultatele împreună cu profesorul);

lucrări de verificare (elevul cunoaște integral lucrarea făcută anterior de profesor; el își exersează deprinderile de lucru).

Lucrările de laborator pot fi calitative. Acest tip de lucrări este recomandat ciclului gimnazial: in cadrul lor nu sunt urmărite aspecte cantitative ale fenomenelor sau legilor studiate ci deducerea logică a unor aspecte calitative ale fenomenelor cercetate. Lucrările cantitative sunt recomandate ciclului gimnazial în clasele mari și pentru colective de elevi cu deprinderi de lucru satisfăcătoare.

Lucrările de laborator la disciplina fizică pot avea ca scop cunoașterea unor aparate, instalații, dispozitive, reproducerea sau studiul unor fenomene, stabilirea unor legi fizice, efecte , principii sau descoperirea de noi legi, efecte, principii, precum și influența a diverși factori asupra acestora.

Funcțiile didactice ale lucrărilor de laborator:

informare (cognitivă);

aplicativă;

sistematizare de conținuturi (organizare-reorganizare);

verificare-evaluare;

formativă-deprinderi intelectuale și psihomotoare;

afectivă-motivațională.

Lucrarea de laborator are următoarea structură:

captarea atenției (momentul organizatoric), etapă premergătoare în care se consemnează absențele, se repartizează elevii pe grupe de lucru și la mesele de laborator, se distribuie materialul de lucru și fișele;

etapa principală de desfășurarea a lucrării, în care se enunță scopul și importanța lucrării, se execută demonstrația de către profesor și se efectuează lucrarea de câtre elevi;

etapa finală în care se verifică rezultatele, se interpretează rezultatele, se evaluează performanța, se pune în ordine aparatura de laborator și se enunță tema pentru acasă.

3.6.1. Experimentul școlar – Determinarea tensiunii electromotoare (t.e.m.) și a rezistenței interioare ale unui generator

Lucrare de laborator

Determinarea t.e.m. și a rezistenței interioare ale unui generator electric

Aparate și materiale necesare

Suport cu fir de crom-nichel pe care este atașat un metru de croitorie,

Cutie (+; -) conținând un generator electric (element galvanic, baterie de buzunar) cu t.e.m și rezistență interioară necunoscute (Ex, rx),

Sursă stabilizată de tensiune,

Cutie cu rezistoare având rezistențele electrice cunoscute care este așezată deasupra cutiei anterioare,

Galvanometru cu rezistență interioară necunoscută,

Fire de legătură cu fișe.

Descrierea aparatelor și a materialelor necesare

Tabel 3.1

A. Determinarea t.e.m. a generatorului

Principiul metodei

Cu materialele aflate la dispoziție se realizează rețeaua reprezentată în figura 1, schița acesteia fiind reprezentată în figura 3.1.

Figura 3.0-1.

Figura 3.0-2.

Procedeu experimental

Pentru o poziție oarecare a cursorului mobil, c, utilizând teoremele lui Kirchhoff rezultă:

Se caută poziția cursorului c pentru care indicația ampermetrului A este nulă. În aceste condiții, rezultă:

;

; ; ;

unde l1 și l2 sunt lungimile celor două sectoare delimitate de cursorul c pe firul ab în momentul echilibrării punții cu fir.

Pentru diferite valori ale lui E, obținute făcând diferite combinații ale generatoarelor date, se completează tabelul de mai jos.

Tabel de rezultate

Tabel 3.2.

Calcularea rezultatelor

a. Calcularea valorilor lui Ex

; ;; ;;;; ;

b. Calcularea lui

b. Calcularea lui

;;;;

;;

;;

;

c. Calcularea lui

d. Calcularea erorii relative a măsurătorii

;;;

;;

;;

e. Scrierea rezultatului sub forma

Interpretarea rezultatelor

Valoarea t.e.m. obținută experimental este în concordanță cu realitatea (E=1,5V), ceea ce reflectă faptul că metoda adoptată pentru determinarea t.e.m. este o metoda care nu introduce prea multe erori de măsurare.

Se obsevă că fiecare determinare făcută are eroarea relativă mai mică decât 5%, fapt care reflectă acuratețea măsurătorii.

B. Determinarea rezistenței interioare a galvanometrului și a întregului fir de nichel crom

Principiul metodei

Se realizează montajul din figura 3.3., unde cursorul c se află mai întâi la mijlocul firului și apoi la capătul opus al firului. Utilizând legea lui Ohm pentru circuitul întreg, rezultă:

Figura 3.3

Figura 3.4.

Figura 3.5.

(3.1)

(3.2)

Din (1) și (2) rezultă (3.3)

(3.4)

2) Se completează cu date experimentale tabelul de mai jos.

Tabel 3.3.

Calcularea rezultatelor

a. Calcularea valorilor lui RA

;

b. Calcularea lui

c. Calcularea lui

; ;

c. Calcularea lui

d. Calcularea erorii relative a măsurătorii

;;

e. Scrierea rezultatului sub forma

Tabel 3.4.

Calcularea rezultatelor

a. Calcularea valorilor lui 2R

b. Calcularea lui

c. Calcularea lui

;;

c. Calcularea lui

d. Calcularea erorii relative a măsurătorii

;;

e. Scrierea rezultatului sub forma

Interpretarea rezultatelor

Rezistența RA reprezintă rezistența multimetrului pentru domeniul de măsurare 0-200mA. Se observă ca fiecare măsurare are o eroare relativă mai mică decât 5%, deci măsurătorile au fost efectuate cu rigurozitate

Valoarea rezistenței firului obținută experimental este în concordanță cu realitatea (2R=11Ω), ceea ce reflectă faptul că metoda adoptată pentru determinarea acestei rezistențe este o metoda care nu introduce prea multe erori de măsurare.

Se obsevă că fiecare determinare făcută are eroarea relativă mai mică decât 5%, fapt care reflectă acuratețea măsurătorii.

c) Determinarea rezistenței interioare a generatorului

Se realizează montajul din figura 4, unde cursorul c se află mai întâi la mijlocul firului și apoi la capătul opus al firului. Este necesară prezența în circuit a rezistorului cu rezistența R0, pentru ca acul galvanometrului să nu iasă din scală. Utilizând legea lui Ohm pentru circuitul întreg, rezultă:

Figura 1.6.

Figura 1.7

(3.5)

(3.6)

2) Se completează cu date experimentale tabelul de mai jos.

Tabel 3.3

Calcularea valorilor lui rx

b. Calcularea lui

c. Calcularea lui

;

;;;;;

c. Calcularea lui

d. Calcularea erorii relative a măsurătorii

;;

;;

e. Scrierea rezultatului sub forma

Interpretarea rezultatelor

Rezistența rx reprezintă rezistența internă a bateriei(elementului galvanic). Se observă că 4 măsurări au o eroare relativă mai mică decât 5%, iar doar două dintre măsurători au o eroare relativă mai mare decât 5%.

Valoarea rezistenței interne obținută experimental este în concordanță cu realitatea (rx=1,2Ω), ceea ce reflectă faptul că metoda adoptată pentru determinarea acestei rezistențe este o metoda care nu introduce prea multe erori de măsurare. Rezistența rx am mai măsurat-o determinând inițial curentul de scurtcircuit al bateriei, după care am aplicat legea lui Ohm. Valoarea rezistenței mi-a dat 1,2 Ω.

Erorile de măsurare

Eroriile care au apărut în timpul experimentului se clasifică astfel:

A. Din punct de vedere al surselor de erori distingem:

eroarea instrumentală – reprezintă ansamblul erorilor de măsurare datorită mijloacelor tehnice (instrumentele de măsură) prin intermediul cărora se obțin informațiile de măsurare;

eroarea de metodă-este eroarea de măsurare datorată imperfecțiunilor metodelor de măsurare utilizate.

Ex: eroarea de metodă este măsurarea unei rezistențe prin metoda ampermetru-voltmetru deoarece apare consumul propriu al aparatelor de măsurat.

erori datorate influenței mediului ambiant- reprezintă erorile care afectează măsurările efectuate fără respectarea condițiilor normale de utilizare a aparatelor utilizate.

Condițiile standard pentru măsurări sunt:

temperatura: 20 ºC,

presiunea:1 atm,

câmpurile electrice și magnetice trebuie să lipsească.

erori personale sunt erorile de măsurare care se datoresc experimentatorului care efectuează măsurarea. Aceste erori depind de calitățile și deprinderile experimentatorului. Sursele de erori personale pot fi: anomaliile ochiului observatorului, viteza de reacție, capacitatea de acomodare etc.

eroarea de model este eroarea de măsurare datorată imperfecțiunilor modelului asociat măsurandului (corpului asupra căruia efectuăm măsurarea).

eroarea de interacțiune este eroarea de măsurare care apare datorită influențelor pe care experimentatorul sau mijloacele de măsurare le exercită asupra măsurandului.

B. Din punctul de vedere al dependenței erorii de măsurare de valoarea mărimii măsurate avem:

eroare aditivă-reprezintă eroarea de măsurare care nu depinde de valoarea mărimii măsurate.

eroarea multiplicativă-este o eroare de măsurare care depinde de valoarea mărimii măsurate.

C. Din punct de vedere al “ caracterului lor” erorile se clasifică în:

a) erori sistematice – se produc în același sens (const. ca modul și ca semn).

Pot fi:

reduse- introducerea unor corecții adecvate,

anulate- verificarea instrumentelor de măsură și analiza metodelor de măsură.

b) erori întâmplătoare: se produc în ambele sensuri( variază imprevizibil ca modul și ca semn).

Cauza:

– imperfecțiunea organelor de simț ale experimentatorului,

– lipsa lui de abilitate,

– factori necunoscuți(nedeterminați),

c) erori grosolane-depășesc considerabil eroarea cea mai probabilă.

Cauza: -neatenția experimentatorului

Ex: citire greșită la un aparat; natura greșită a rezultatului; confuzii; omisiuni.

3.7. Utilizarea calculatorului în procesul instructiv-educativ – laboratorul virtual

Folosirea calculatorului în procesul instructiv educativ devine o obișnuință din ce în ce mai mult. Cu ajutorul calculatorului putem procesa mai repede informația, putem să o prezentăm într-o manieră mai atractivă, putem realiza simulări sau chiar experimente virtuale.

Evident că nu putem lăsa totul pe seama calculatorului, folosirea lui este limitată de mai multe aspecte:

dotarea insuficientă,

lipsa unor programe adecvate,

incapacitatea programatorilor de a reda fidel anumite fenomene.

Și lista poate să continue. Trebuie să nu uităm totuși că fizica este un obiect în cele din urmă practic, e mai bine de urmărit fenomenul real decât o simulare.

Totuși sunt destule situații când observarea directă a fenomenului este mai puțin posibilă, fie datorită lipsei de dotare materială, fie datorită complexității fenomenului studiat. În aceste condiții calculatorul poate fi de un real folos. De asemenea, realizarea unor simulări permite o reducere a timpului necesar vizualizării unor fenomene, fapt demn de luat în seama în cazul unor recapitulări sau a unei densități mari de conținut.

Materialele virtuale se pot găsi într-o varietate de forme, după cum se poate observa în prezentarea aceasta:

Lecții interactive de fizică, produse de INTUITEXT.

Lecțiile Intuitex apelează la modelarea numerică și tehnicile de simulare virtuală pentru a reda fenomene și procese de bază în studiul fizicii, care sunt însă greu sau imposibil de explicat cu ajutorul materialelor didactice clasice (de exemplu atracția gravitațională sau propagarea undelor seismice).

Asemenea marilor fizicieni, elevii deduc legile fizicii pornind de la situații reale și le validează printr-o serie de experimente virtuale.

Primul volum conține optica ondulatorie cu interferența și dispozitive interferențiale: dispozitivul lui Young, oglinda lui Loyd și lama cu fețe plan paralele. De asemenea mai conține cinematica, legea atracției universale, electrostatica, oscilații și unde și mecanica fluidelor.

În al doilea volum sunt prezentate principiile opticii geometrice, bancul optic, reflexia și refracția, instrumente optice.

Software autonom:

Crocodile clips.

O modelare vizuală care cuprinde circuite electrice, optica geometrică, unde și o parte de mecanică.

Science Investigations.

Un set de experimente virtuale care au în plus un factor aleatoriu, cea ce apropie mai mult virtualul de realitatea experimentului practic. De asemenea sunt prezentate o serie de indicații pentru realizarea în bune condiții și cât mai complet a unei activități experimentale, de la pregătirea experimentului până la interpretarea rezultatelor.

3.8. Rezolvarea de probleme

Rezolvarea de probleme, implicând aplicarea și exersarea, contribuie la fixarea; aprofundarea, lărgirea cunoștințelor și la evaluarea performanțelor.

O lecție de rezolvare de probleme poate servi la:

asimilarea cunoștințelor;

rezolvarea unor situații practice;

fixarea limitelor unei teorii;

particularizări și generalizări a unor rezultate;

valorificarea cunoștințelor;

dezvoltarea gândirii logico-matematice;

dezvoltarea creativității;

organizarea și reorganizarea conținuturilor;

evaluarea rezultatelor învățării;

dezvoltarea personalității;

sporirea încrederii în disciplină și în calitățile personale;

educarea perseverenței;

inițierea în arta și știința cercetării.

În activitatea didactică profesorul trebuie:

să acomodeze elevul cu diverși algoritmi de rezolvare;

să rezolve împreună cu elevii probleme;

să selecteze problemele după cerințele principiilor didactice: intuiției, integrării cu practica, însușirii conștiente și active, accesibilității, individualizării, sistematizării și continuității;

să controleze activitatea colectivă și individuală.

Rezolvarea problemelor de fizică este un proces informațional în care un obstacol de cunoaștere este depășit prin efortul propriu al elevului sau prin efortul grupului de instruire. În rezolvarea problemelor de fizică este necesară parcurgerea unor etape necesare:

stabilirea datelor problemei și a conținutului de idei conectat cu acestea;

analiza conținutului informațional și prefigurarea algoritmului de rezolvare;

rezolvarea propriu-zisă care conduce la stabilirea valorilor numerice;

verificarea, interpretarea rezultatelor și plasarea acestora în relație cu particularul și generalul.

Problemele pot fi clasificate după conținuturile pe care le exersează, care la rândul lot pot clasificate pe capitole: probleme de mecanică, de electricitate, de optică etc.

După modul de prezentare problemele pot fi: rezolvate, propuse, teste, exerciții, itemi, distractive, întrebări.

După maniera de rezolvare problemele pot fi rezolvate calitativ și analitic. După complexitate problemele pot fi funcționale, de laborator sau tehnice.

Metodica rezolvării problemelor implică parcurgerea etapelor menționate și utilizarea tuturor metodelor didactice discutate. Etapele rezolvării unei probleme ar putea fi: lectura textului, repetarea lecturii cu marcarea mărimilor fizice implicate de text, conținutul fizic și conexiunea cu practica, executarea desenului, a schemei sau a graficului, stabilirea strategiei (algoritmului), rezolvarea propriu-zisă, interpretarea rezultatelor.

Problemele calitative nu necesită calcule matematice, rezolvarea în acest caz se obține ca rezultat al unei operațiuni mintale (deducții logice), prin exprimarea mintală a unei legi fizice sau în baza unei experiențe practice anterioare. Probleme calitative se pot prezenta sub forma unor probleme întrebări, probleme distractive, ghicitori etc.

Etapele rezolvării unei astfel de probleme sunt: analiza enunțului, precizarea conținuturilor implicate (fenomene, legi, principii), raționamentul care conduce la soluția corectă, judecăți de valoare în conexiune cu aplicabilitatea rezultatelor. Rezolvarea problemelor calitative contribuie la dezvoltarea: deprinderilor de muncă intelectuală, perspicacității, mobilității în gândire, capacității de a aplica în practică.

Rezolvarea problemelor calitative poate face uneori apel la operatori logici. În practica gândirii omul utilizează simboluri. De cele mai multe ori simbolurile sunt legate intre ele prin relații. De cele mai multe ori simbolurile sunt cuvinte. Se nasc astfel propozițiile și propozițiile se armonizează sau nu în fraze.

Metoda grafică de rezolvare a problemelor de fizică este una dintre cele mai des utilizate metode și este aplicabilă atât în gimnaziu cât și în liceu. Ea face apel la reprezentarea grafică a unei legi de variație care poate reprezenta: o lege fizică, traiectoria unei mișcări, evoluția unei mărimi fizice funcție de un parametru, aria unei suprafețe etc.

Metoda grafică poate reprezenta uneori o metodă alternativă de rezolvare a unei probleme, dar există și situații în care ea este singura posibilitate de rezolvare a problemei. Graficele exprimă corelații care câteodată nu pot fi redate de formulele sau formula care ar descrie fenomenul este mult prea complicată sau depășește nivelul de înțelegere sau de aplicare a elevilor. Graficele pot adeseori înlocui tabelele care ar fi greu de urmărit. Exactitatea metodei grafice din păcate poate depinde de acuratețea și precizia cu care datele fizice sunt reprezentate. Uneori metoda este utilizată din acest motiv la nivel calitativ. Posibilitățile pe care le oferă utilizarea unei hârtii milimetrice de calitate sau programele utilitare sub Windows și calculatorul fac ca metoda grafică să fie deseori utilizată ca metodă cantitativă.

Metoda analitică este una dintre cele mai răspândite metode de rezolvare a problemelor, indiferent de știința care face apel la ea. Această metodă implică analiza ca operație mintală. Ea implică descompunerea mintală a sistemului fizic în părți simple care se analizează și studiază separat. Rezolvarea pornește de la mărimile "necunoscute care se aduc în relație logico-matematică cu mărimile cunoscute". Analiza are ca operațiune opusă sinteza care implică asamblarea părților în întreg ținând cont de corelațiile dintre părți.

Rezolvarea unei probleme de fizică prin metoda analitică are ca punct de plecare al raționamentului mărimea "solicitată" în enunțul problemei. în legătură cu această mărime se scriu relații de legătură cu alte mărimi fizice. Dacă toate mărimile prezente în formula sunt precizate de textul problemei metoda se reduce la un calcul matematic.

De cele mai multe ori, mai ales pe niveluri aprofundate de aplicare a cunoștințelor, probleme sunt mai complicate. Determinarea mărimii implică determinarea în baza unui raționament a altor mărimi cu ajutorul cărora se poate scrie o formulă de calcul din care "necunoscuta" să fie precizată. Deseori o problemă de fizică rezolvată analitic conduce la rezolvarea unui sistem de ecuații. Ingeniozitatea rezolvitorului de probleme trebuie să reducă numărul acestora la un sistem determinat pentru mărimile solicitate de textul problemei.

Pentru profesor este important ca această operațiune de scriere a sistemului de ecuații să fie o activitate de strâns contact cu realitatea fizică pe care problema o descrie utilizând un cifru mai simplu sau mai complicat. De ce?, Cum se explică?, Cât de importantă este această simplificare? etc. sunt întrebări tot timpul necesare. Elevul trebuie să conștientizeze că rezolvarea de probleme îl pregătește pentru inserția în societate. Ele nu sunt probleme de dragul problemelor și sunt rezolvări care îl călesc pentru a rezista unei realități concurențiale în care avantajul este al celui care rezolvă probleme.

Metoda sintetică caută soluția pornind de la elucidarea proceselor, elementelor constituente și anticipează evoluția fiecărui element în parte. În final sunt armonizate rezultatele care descriu comportarea individuală a elementelor sistemului. În acest caz rezolvarea pleacă de la mărimile "cunoscute" precizate de enunțul problemei și nu de la mărimea necunoscută ca în cazul analitic. Formula finală de calcul al mărimii necunoscute se obține prin "asamblarea" unor formule care descriu părți ale fenomenului sau sistemului. Raționamentul în care această formulă este dedusă trebuie să aibă o logică. În această logică se pot înscrie ecuații care puse cap la cap conduc la rezultat sau se poate face apel la calculul unor mărimi intermediare despre care știm sau sperăm că vor putea fi corelate cu "necunoscuta".

Metoda punctelor de extrem pornește de stabilirea relației matematice de dependență y =f (x) a două mărimi fizice corelate. Calculul analitic al primei și eventual al celei de a doua derivate pot stabili punctele de extrem ale funcției. Soluția problemei este un astfel de punct de extrem sau valoarea funcției pentru acest punct de extrem.

3.9. Evaluarea performanțelor

3.9.1. Definiție. Funcții. Clasificare

Evaluarea este o activitate didactică complexă, integrată procesului de învățământ, care realizează măsurarea și aprecierea performanțelor obținute de elevi, interpretarea lor, adoptarea deciziilor de ameliorare. Evaluarea este o latură a procesului de învățământ în strânsă legătură cu predarea și învățarea, este o condiție esențială a procesului de instruire, punct final dar și inițial (prin feed back) al învățării.

Dacă în trecut, învățământul tradițional considera evaluarea ca o apreciere a cantității și fidelității cunoștințelor, a modului de reproducere a cunoștințelor oferite de profesor, în învățământul modern evaluarea se referă atât la elev cât și la profesor. Sunt evaluate nu numai cunoștințele elevilor dar și capacitățile acestora de a prelucra și folosi creator aceste cunoștințe. La rândul lui, profesorul se autoevaluează prin aprecierea eficienței activității sale, realizând feed-back-ul demersurilor sale.

Evaluarea permite, deci, profesorului:

să intervină în procesul învățării pentru remedierea unor neajunsuri în realizarea obiectivelor;

să-și perfecționeze continuu proiectarea și conducerea procesului de instruire;

să stabilească programe speciale pentru elevii cu rezultate bune și programe de recuperare pentru cei slabi;

să descopere aptitudini în vederea orientării profesionale,

iar elevului:

să se obișnuiască cu îndeplinirea ordonată a sarcinilor sale;

să-și dezvolte capacitatea de apreciere și autoapreciere;

să progreseze – cunoașterea rezultatelor îl va stimula, îi va oferi premisele unei organizări mai eficiente a propriei activități; chiar dacă insuccesul supără, dacă este conștientizat ca fiind corect si obiectiv, el poate înlătura nereușita.

Evaluarea făcută de profesor nu urmărește să dea sentințe, să sancționeze, ci să regleze procesul educațional pe baza constatărilor, să susțină fluxul motivațional al activității elevilor. Ca atare o evaluare corectă presupune pricepere, corectitudine, obiectivitate, responsabilitate.

Din cele menționate mai sus, se întrevăd și funcțiile evaluării:

de constatare – se constată dacă o activitate instructivă s-a derulat în condiții optime, dacă anumite cunoștințe au fost însușite, anumite deprinderi achiziționate;

de diagnosticare – se evidențiază valoarea, nivelul și performanțele pregătirii elevului la un moment dat, cauzele ce au condus la o slabă pregătire, la o eficiență scăzută;

de ierarhizare (decizie, selecție) – asigură ierarhizarea și clasificarea elevilor sub raport valoric;

prognostică – poate prevedea probabilistic valoarea, nivelul și performanțele ce ar putea fi obținute de elev în etapa următoare;

de informare – societatea este informată cu privire la stadiul și evoluția pregătirii elevilor; se evidențiază astfel eficiența învățământului în plan socio-economic.

Etapele procesului de evaluare:

definirea și cunoașterea prealabilă a obiectivelor procesului de învățământ;

crearea situației de învățare;

alegerea metodelor și instrumentelor de înregistrare și de măsurare a rezultatelor;

desfășurarea procesului de înregistrare și măsurare;

evaluarea și analiza datelor culese;

elaborarea de concluzii și aprecieri pe baza datelor obținute;

adoptarea deciziilor de ameliorare.

După unii autori, componentele evaluării sunt măsurarea și aprecierea rezultatelor, iar după alții, verificarea, aprecierea, notarea.

Formele de evaluare sunt evaluarea continuă și evaluarea sumativă.

Evaluarea continuă – surprinde pulsul desfășurării procesului de învățământ. Are caracter permanent realizându-se prin verificări sistematice pe parcursul programului. Are drept scop diagnosticarea și ameliorarea procesului de învățare, preântâmpină acumularea unor deficiențe ce se pot solda cu dereglări profunde. Are și rol de ierarhizare dar nu definitivă, iar feed-back-ul este rapid.

Evaluarea sumativă – se aplică la intervale mai lungi de timp și se realizează prin sondaje în materie. Are în principal funcția de constatare a rezultatelor și de ierarhizare, iar feed-back-ul este redus. Generează la elevi atitudini de neliniște și stres.

3.9.2. Metode de evaluare

Ca metode de evaluare se folosesc metode tradiționale (A) și metode alternative (B).

A) Metodele tradiționale:

a) Evaluarea orală – constă în conversații profesor-elevi ce pot fi individuale, frontale, combinate.

Ca tehnici folosite pot fi menționate tehnici de tip conversație, de tip interviu, bazate pe rezolvarea de exerciții și probleme, bazate pe întrebări și răspunsuri, pe prezentarea orală a unei teme.

Ca avantaje ale metodei se pot aminti:

se realizează o comunicare deplină profesor-elev;

profesorul va cunoaște capacitatea de reflecție a elevului, va realiza dacă o informație nu este înțeleasă ci doar memorată;

se dezvoltă capacitatea de exprimare;

feed-back-ul este rapid.

Ca dezavantaje se pot menționa:

rolul haloului mare;

se pot asculta puțini elevi;

defavorizează elevii timizi.

b) Evaluarea prin probe scrise – constă în lucrări de control, teze, teme de muncă independentă, întocmirea unor lucrări de sinteză, eseuri, referate, descrierea și comentarea în scris a unor proiecții, filme, teste docimologice.

Se impune discutarea rezultatelor probelor scrise. În acordarea notei, profesorul este suveran dar direct răspunzător. Elevii trebuie stimulați să-și rezolve nemulțumirile legate de notele obținute, altfel, ei se îndepărtează de profesor și implicit de materia respectivă.

Ca avantaje menționăm:

rolul haloului mic, deci subiectivitate mică;

posibilitatea verificării unui număr mare de elevi în timp scurt;

înlătură hazardul pentru că este controlată întreaga materie dată spre învățare;

timpul este același pentru toți elevii;

favorizează elevii timizi și pe cei care cunosc într-adevăr materia.

Ca dezavantaje pot fi menționate:

mascarea capacității de reflecție a elevilor;

profesorul nu realizează dacă o noțiune este înțeleasă;

lipsește contactul direct profesor- elev.

Mult utilizate sunt testele docimologice. Acestea conțin seturi de itemi și sunt rezultatul experienței și creativității profesorului. Ele elimină hazardul întrucât se controlează întreaga materie, permit o corectare rapidă și obiectivă pe baza unui etalon stabilit în prealabil, permit compararea rezultatelor obținute între elevi sau între grupuri de elevi, clase diferite.

Ca dezavantaje în utilizarea testelor docimologice pot fi menționate următoarele: nu verifică capacitatea de sinteză, favorizează învățarea pe detalii, elaborarea este laborioasă, facilitează frauda.

Comparând probele orale și cele scrise din perspectiva obiectivității evaluării se poate spune că o demarcație tranșantă între obiectivitate și subiectivitate nu numai că nu este posibilă dar nici nu este utilă din punct de vedere pedagogic și psihologic.

c) Probele practice – sunt utilizate în vederea evaluării capacității elevilor de a aplica anumite cunoștințe teoretice, precum și gradul de stăpânire a priceperilor și deprinderilor de ordin practic. Cu toate că activitățile practice oferă posibilitatea elevului de a-și dezvolta atât competențele generale (comunicare, analiza, sinteza, evaluarea), cât și pe cele specifice, aplicative (manipularea datelor, instrumentelor de lucru, interpretarea rezultatelor), evaluarea elevilor prin probe practice, atât în situații de examinare curentă, cât și în situații de examen, este foarte puțin pusă în valoare.

Pentru realizarea cu succes a unei activități practice elevii trebuie să fie avizați asupra:

tematica lucrărilor practice;

modul în care ele vor fi evaluate;

condițiile care le sunt oferite pentru realizarea acestor activități.

B) Metode alternative de evaluare

În ultimii ani se observă o schimbare de concepție în ceea ce privește evaluarea curentă, în sensul dezvoltării altor strategii care să fie alternative reale ale testelor standardizate, teste clasice. Schimbarea se manifestă mai ales în combinațiile de metode. La dispoziția evaluatorului stau numeroase instrumente complementare sau alternative de evaluare: chestionare, grile, scale, referate, eseuri, activități experimentale, portofolii și exerciții de autoevaluare.

Toate acestea îi permit evaluatorului:

o apreciere globală a activității elevului;

semnalarea erorilor și nereușitelor; profesorul analizează cum operează elevul în situația de autonomie relativă, care sunt atitudinile ce-l blochează, instrumentele ce îi lipsesc;

furnizarea de instrumente necesare elevilor;

schimbarea ideii de a constata și corecta cu ideea că elevul se poate corecta pe sine; ca atare, evaluatorul devine tot mai mult, din judecător și sancționator, formator.

a) Referatul

Poate fi:

bazat pe descrierea mersului unei activități desfășurate în clasă, laborator, cerc de fizică, concursuri școlare;

bazat pe informație documentară, bibliografică și utilizat pentru activitatea de cerc, sesiuni de referate dar și în cadrul orelor la clasă, pentru realizarea unor teme de sinteză.

Avantaje:

permite o apreciere globală a capacităților elevului;

are caracter pronunțat formativ și uneori creativ;

activitatea de documentare este utilă pentru formarea în vederea educației permanente;

permite extinderea conținutului lecției;

evaluarea are caracter individualizat sau de grup;

are caracter sumativ pentru că angrenează cunoștințe, abilități, priceperi construite pe parcursul unei perioade mai lungi de învățare;

relevă motivația elevului;

permite abordări interdisciplinare.

În evaluarea unui referat, potrivit tipului acestuia, se urmăresc:

Tabel 3.4.

b) Eseul

Permite evaluarea următoarelor abilități: de exprimare, de a evoca, organiza și integra ideile, de a realiza interpretarea și aplicarea datelor.

De asemenea permite evaluarea unei sarcini globale din perspectiva unui obiectiv ce nu poate fi evaluat eficient cu ajutorul unor itemi obiectivi sau semiobiectivi.

Eseurile pot fi clasificate după mai multe criterii:

– după tipul de limitare al răspunsului:

– cu răspuns restrâns – se precizează anumite limite (un număr de cuvinte, de rânduri);

– cu răspuns extins – se precizează o limită de timp;

– după gradul de creativitate solicitat:

– cu răspuns structurat – se oferă indicii, sugestii, apoi răspunsul este ordonat și orientat;

– cu răspuns liber pentru obiective ce vizează gândirea, scrierea creativă, originalitatea, inventivitatea;

– după natura operațiilor la care fac apel:

– eseuri ce solicită mai ales capacitatea de reproducere – evaluarea nu este centrată pe obiective; îndeplinesc într-o mică măsură cerințele de proiectare specifice.

– eseuri ce solicită în principal operații de analiză și sinteză.

c) Proiectul

Acest tip de activitate e mai amplă decât investigația. Ea începe în clasa, prin definirea și înțelegerea sarcinii, se continuă acasă pe parcursul a câtorva zile sau săptămâni și se încheie în clasă prin prezentarea lui în fața colegilor sau a unui raport asupra rezultatelor obținute și, dacă este cazul, a produsului realizat. Proiectul poate fi realizat individual sau în grup.

Structura unui proiect:

– introducere (argumentul),

– materiale și metode,

– rezultate,

– concluzii,

– bibliografie.

În timpul realizării proiectului se pot evalua următoarele:

– metodele de lucru,

– utilizarea corespunzătoare a bibliografiei,

– corectitudine/acuratețe tehnică,

– utilizarea corespunzătoare a materialelor și echipamentelor,

– generalizarea problemei,

– organizarea ideilor și materialelor într-un raport,

– calitatea prezentării,

– acuratețea cifrelor/desenelor/tabelelor/diagramelor.

d) Portofoliu

În contextul științelor educației, pentru ca profesorul să aibă posibilitatea reală de a emite o judecată de valoare pertinentă și obiectivă, fundamentată pe un ansamblu de rezultate ce reflectă complexitatea evoluției elevului și progresul sau în planul performanțelor școlare, s-a impus cu necesitate nevoia existenței unui instrument de evaluare flexibil, complex, integrator, ca alternativă viabilă la modalitățile tradiționale de evaluare.

Un astfel de rol își poate asuma portofoliul în cadrul procesului de evaluare a performanțelor școlare ale elevilor, deoarece:

include rezultate relevante obținute prin celelalte metode și tehnici de evaluare;

urmărește progresul elevului de la un trimestru la altul, de la un an școlar la altul și chiar de la un ciclu de învățământ la altul.

Important rămâne scopul pentru care este proiectat instrumentul, ceea ce va determina și structura sa. Alături de scop, în definirea unui portofoliu, sunt la fel de relevante contextul și modul de proiectare a portofoliului.

În sens general, scopul unui portofoliu este acela de a confirma faptul că ceea ce este cuprins în obiectivele învățării reprezintă în fapt și ceea ce știu elevii sau sunt capabili să facă.

În determinarea scopului unui portofoliu, evaluatorul trebuie să răspundă mai întâi unor întrebări de tipul:

care este conținutul – fapte, legi, teorii – asimilat în acest capitol, modul, temă, domeniu de pregătire?

ce ar trebui elevii să fie capabili să facă (înregistrarea unor observații, crearea unei situații-problemă și rezolvarea ei, structurarea unei argumentații sau comunicarea interpersonală în cadrul relațiilor elev-elev și profesor-elev)?

care sunt atitudinile pe care elevii ar trebui să le dezvolte în realizarea portofoliului lor?

Astfel, determinarea scopului portofoliului va suferi influenta simultană a curriculum-ului și a instruirii.

Scopul portofoliului este stabilit și în funcție de destinația sau destinatarul sau (persoană, instituție, comunitate etc.), având în vedere că pe baza lui se va emite o judecată de valoare asupra elevului în cauză.

Astfel, dacă portofoliul va servi:

ca instrument de evaluare destinat profesorului (un model de portofoliu cumulativ ca sursă de informații) sau ca instrument de auto evaluare pentru elev, el poate cuprinde momentele relevante ale progresului elevului;

ca instrument de evaluare destinat părinților sau comunității modelul de portofoliu mai adecvat este acela care selectează cele mai bune produse sau a celor mai bine realizate activități ale elevului.

În consecință, utilizările portofoliului sunt numeroase în directa relație cu scopul pentru care a fost proiectat.

Un alt element esențial al portofoliului este contextul, de care trebuie să se țină seama în elaborarea lui. Dimensiunile acestui concept pot fi:

– vârsta elevilor;

– specificul disciplinei;

– nevoile, abilitățile și interesele elevilor.

Toate aceste variabile pot induce diferențe semnificative care personalizează modul de concepere și realizare a portofoliului.

Proiectarea portofoliului include, în fapt, atât scopul, cât și contextul, elemente al căror rol a fost deja menționat. Probabil cea mai importantă decizie în proiectarea portofoliului este cea care vizează conținutul sau, identificarea elementelor reprezentative pentru activitățile desfășurate de elev și care pot fi eșantioane din:

– temele pentru acasă ale elevului

– calendarul lunar de activitate

– notițele din clasa

– rapoarte de laborator

– lucrări de cercetare

– caseta video conținând prezentări orale ale elevului, etc.

O altă decizie importantă în cadrul proiectării portofoliului este legata de:

– cât de multe astfel de eșantioane de activitate trebuie să conțină portofoliul;

– cum să fie ele organizate,

– cine decide selecția lor (o posibilitate poate fi: profesorul descrie cerințele de conținut, iar elevul selectează probele pe care le consideră reprezentative).

Este important ca întregul conținut al portofoliului să fie raportat la anumite cerințe-standard clar formulate în momentul proiectării și cunoscute înainte de realizarea efectivă a acestuia.

Prin urmare, portofoliul:

poate fi exclusiv o atribuție a profesorului, în sensul că el este cel care stabilește scopul, contextul, realizează proiectarea lui, formulează cerințele standard și selectează produsele reprezentative ale activității elevilor, sau

poate implica și contribuția elevilor în modul în care acesta se construiește: elevii pot alege anumite tipuri de instrumente de evaluare sau eșantioane din propria activitate considerate semnificative din punct de vedere al calității lor.

Din această perspectivă, portofoliul stimulează creativitatea, ingeniozitatea și implicarea personală a elevului în activitatea de învățare, dezvoltând motivația intrinsecă a acestuia și oferind astfel profesorului date esențiale despre personalitatea elevului ca individualitate în cadrul grupului.

O funcție importantă pe care o preia portofoliul este aceea de investigare a majorității "produselor" elevilor, care, de obicei, rămân neinvestigate în actul evaluativ, reprezentând în același timp un stimulent pentru desfășurarea întregii game de activități.

Prin complexitatea și bogatia informației pe care o furnizează, sintetizând activitatea elevului de-a lungul timpului (un semestru sau an scolar sau ciclu de învățământ), portofoliul poate constitui parte integrantă a unei evaluări sau examinări.

e) Autoevaluarea

Pentru ca evaluarea să fie resimțită de către elev ca având efect formativ, raportându-se la diferite capacități în funcție de progresul realizat și de dificultățile pe care le are de depășit, este foarte utilă formarea și exersarea la elevi a capacității de autoevaluare. Elevii au nevoie să se autocunoască. Acest fapt are multiple implicații în plan motivațional și atitudinal.

Ca și profesorul care conduce activitatea, elevul aflat în situația de învățare are nevoie de anumite puncte de referință care să-i definească rolul, sarcina, natura și direcțiile activității sale, ajutându-l să conștientizeze progresele și achizițiile făcute, să-și elaboreze disciplina proprie de lucru, să se poată situa personal în raport cu exigențele de învățare.

Toate acestea au scopul de a permite elevilor să ia progresiv în sarcină propria formare. Un loc aparte îl ocupă autoevaluarea comportamentelor din domeniul afectiv. Acest lucru se realizează prin:

– chestionare (elevilor li se cere să dea răspunsuri deschise la întrebări);

– scări de clasificare.

Exemplu:

Chestionar

1. Care sunt etapele pe care le-ai parcurs în vederea rezolvării efective a sarcinii de lucru?

…………………………………………………………………………………….

2. Prin rezolvarea acestei sarcini am învățat:

a) …………………..

b) …………………..

c) ………………….

3. Dificultățile pe care le-am întâmpinat au fost următoarele:

a) …………………………………………………………….

b) …………………………………………………………

c) …………………………………………………………….

4. Cred că mi-aș putea îmbunătăți performanța dacă:

a) …………………………………………………

b ) ……………………………………………………

5. Cred că activitatea mea ar putea fi apreciată ca fiind:

……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………

Scară de clasificare

Tabel 3.5.

Prin utilizarea acestor instrumente în mod constant se poate surprinde în timp evoluția elevilor în planul maturizării psihoafective și a capacității de autoevaluare, tinzând să devină tot mai obiectivi, estimându-și posibilitățile tot mai aproape de realitate. Este vorba de o influență intrinsecă generată de feed-back-ul mult mai intens care se derulează între profesor și elev.

O altă problemă importantă este aceea a utilității pe care o conferim informațiilor astfel obținute în urma autoevaluării. Pentru a căpăta o semnificație reală, servind formării elevului, ele trebuiesc integrate și valorificate prin modalități diverse:

– comparate cu informațiile obținute de către profesorul-evaluator prin intermediul altor metode alternative;

– inserate în portofoliul elevului;

– prezentate periodic părinților, alături de alte informații pentru a oferi o imagine cât mai completă asupra evoluției elevului.

CAPITOLUL IV

ASPECTE METODICE ÎN STUDIUL EFECTELOR CURENTULUI ELECTRIC

4.1. Cercul școlar ca formă competitivă a activității didactice

Printre formele de activitate independentă a elevilor, cercurile pe materii ocupă un loc important, atât ca număr al elevilor participanți, cât si ca efecte și rezultate în aprofundarea studiului, uneori mult dincolo de limitele programei. În cazul fizicii există cercul de fizică în mai multe variante, dar si cercuri de fizică aplicată sau fizico-tehnice, ca cercul de electrotehnică, cel de radiotehnică sau de electronică, cercul foto etc. De asemenea, abordarea interdisciplinară permite realizarea unor cercuri școlare științifice care să implice abordarea unor arii mai largi de fenomene. Prin rezultatele obținute, aceste cercuri si-au dovedit eficiența, justificând eforturile.

Valoarea instructiv-educativă a cercului de fizică rezidă în finalitățile sale printre care: asigurarea interesului pentru adâncirea și lărgirea cunoștințelor de fizică, obișnuirea elevilor cu consultarea eficientă a bibliografiei de specialitate, dezvoltarea la elevi a inițiativei si spiritului creator, formarea unor deprinderi practice si teoretice necesare cercetării, formarea spiritului de muncă în echipă formarea concepției științifice despre lume și viață. Se constată deci că principalele finalități ale învățământului se regăsesc și aici, realizarea lor făcându-se la nivel superior.

Cercul școlar trebuie să fie corelat și cu activitatea de la clasă, presupunând o activitate didactică specifică, ce permite ridicarea pe o treaptă valorică superioară a activității cu elevii. Astfel

sub aspect formativ, modelează aptitudinile elevilor, le stimulează creativitatea, le dezvoltă deprinderi de muncă independentă, îi învață să-și controleze argumentarea, să accepte schimbul flexibil de idei;

sub planul condiției psihosociale, contribuie la dezvoltarea spiritului de echipă, a schimbului de idei, a participării comune la găsirea unor strategii euristice de rezolvare a activităților propuse.

Tematica cercului ține de profilul pe care membrii săi vor să-i adopte și condițiile materiale din școală. La gimnaziu este indicat un caracter distractiv, care să-i cucerească pe elevi, atrăgându-i spre aspectele fascinante, dar complexe, ale cunoașterii în fizică și știință. Profesorul va ajuta la organizarea si efectuarea unor experiențe executate de elevi, ca si la prezentarea de referate care să evidențieze aspecte interesante din istoria fizicii sau din biografia unor fizicieni; elevii vor fi antrenați în cunoașterea și întreținerea aparaturii și înțelegerea principiului de funcționare. Se vor face proiecții de diapozitive, diafilme si de filme cu tematică specifică; se recomandă si discutarea unor probleme interesante, antrenându-i pe elevi în activitatea de rezolvare și de compunere de probleme.

La liceu cercurile de fizică pot fi profilate pe întocmirea unor referate științifice, după bibliografia indicată de profesor și îmbogățită prin efortul elevilor, cu scopul de a înțelege literatura de specialitate și prelucrarea corectă informațiilor științifice. Un alt tip de cerc este cel de fizică aplicată, experimentală, în care se fac experimente mai complexe decât 1a clasă, elevii având acces și la aparatura cu care lucrează profesorul. Cercul se poate profila și pe rezolvări și compuneri de probleme și pe dezbaterea unor aspecte teoretice și practice, în vederea pregătirii examenelor și concursurilor.

Cercul de fizică tehnică poate avea ca obiective realizarea cu mijloace proprii a aparaturii mai simple de fizică (transformator electric, alimentator curent continuu si alternativ, amplificator audio, radioreceptor simplu etc.). În acest caz se dezvoltă atât capacitatea de înțelegere a principiilor de funcționare, cât si cea de proiectare si transpunere în practică a dispozitivelor proiectate. E de dorit ca elevii să nu se limiteze la aspectul meșteșugăresc, de realizare mecanică a unor proiecte gândite de alții, ci să urmărească înțelegerea adoptării anumitor variante constructive, din considerente economice sau de eficiență funcțională.

Cercul interdisciplinar aduce valențe noi în ceea ce privește activitatea didactică. Poate avea un singur coordonator (profesor cu mai multe specializări) dar la fel de bine poate fi condus de un colectiv de profesori, ceea duce la o exersare reală și eficientă a colaborării și schimbului de idei între profesori și discipline. Efectul benefic se resimte în principat asupra elevilor, care încep să vadă „tortul” și mai puțin „feliile”, oferindu-le acestora o viziune globală asupra cunoașterii și cercetării științifice.

4.1.1. Organizarea metodică a cercurilor școlare

Organizarea metodică a cercurilor școlare se poate face în mai multe moduri, dar întotdeauna cu rigoare științifică. Se pot distinge câteva etape obligatorii în organizarea cercului de fizică:

se alege tematica, ce poate fi dată de profesor sau stabilită împreună cu elevii, după constituirea cercului; a doua alternativă pare mai stimulativă pentru interesul elevilor, deși poate duce la diluarea conținuturilor propuse de profesor;

se organizează cercul școlar alegând colectivul de conducere: responsabil, secretar științific, secretariat;

se anunță tematica și bibliografia aferentă, dând prin aceasta elevilor o viziune de ansamblu asupra activității din cerc și permițându-le să se documenteze din timp; prin aceasta li se dezvoltă dorința de cunoaștere, de a acționa în perspectiva interdisciplinarității;

se împart elevii din cerc în microcolective (3-4 elevi) după care profesorul repartizează fiecărei echipe sarcinile individuale, în vederea finalizării obiectivului propus;

se stabilesc zilele de desfășurare a cercului și modul de lucru în cadrul acestuia. În general, în activitatea de cerc, accentul se pune pe efortul individual al elevului, profesorului revenindu-i doar un rol de îndrumare în evaluarea critică a produselor intelectuale realizate.

În funcție de nivelul elevilor și de experiența lor în privința activității în cercurile școlare, se pornește de la activități în care se dau doar indicații metodologice și se ajunge, în final, la activități organizate de elevii înșiși, pe baza unei teme, a unui plan de desfășurare a temei și a unei bibliografii adecvate (cărți de specialitate, reviste, referate cu experiențe de laborator etc.).

Ședințele de cerc vor fi lunare sau bilunare, exceptând perioada tezelor. Planul tematic calendaristic va fi întocmit la începutul anului, în ședința de reorganizare, având acceptul profesorului coordonator.

Cercul de fizică pentru gimnaziu se poate reînnoi anual, prin acceptarea de noi membri din clasa a VI-a și plecarea celor care au terminat clasa a VIII-a, dacă selecția este una eterogenă (elevi din toate clasele) sau prin refacerea colectivului de elevi la începutul fiecărui an școlar, dacă selecția este omogenă (elevii sunt în același an de studiu). Cercul cuprinde 10-30 de elevi cu rezultate bune la învățătură (nu se admit corigenți), înscrierile fiind benevole dar participarea ulterioară obligatorie. Un elev nu va putea participa la mai mult de două cercuri; participarea la prea multe activități extrașcolare ducând la suprasolicitarea elevului și la scăderea performanțelor școlare.

Activitatea cercului, după caz, se va desfășura în laboratorul de fizică sau în alt spațiu adecvat activității propuse (clasa, laborator de informatică), tematica și programarea activității fiind afișate la gazeta de fizică, unde se vor prezenta si principalele rezultate; vor fi popularizați și rezolvitorii sau propunătorii de probleme, ca și realizatorii unor montaje sau aparaturi executate la cerc, eventual rezultatele din confruntarea cu cercurile similare de la alte școli.

Popularizarea rezultatelor are rol important în stimularea participanților ca și la atragerea de noi membrii, dar în special menținerea unui nivel ridicat, teoretic și aplicativ. O activitate susținută în acest domeniu poate crea o adevărată stare de emulație în studiul fizicii, cu rezultate asupra calității generale a asimilării fizicii, deci cu reușite la examene și în formarea viitorilor fizicieni.

4.2. Organizarea unui cerc

4.2.1. Programa analitică

Organizarea unui cerc

Tabel 4.1

4.2.2. Tematica ședințelor de cerc

Tabel 4.2.

4.2.3. Detalierea unor aplicații prezentate în programă

Activitatea 1. Determinarea randamentului unui termoplonjon (fierbător electric)

Tema lucrării: Determinarea randamentului unui fierbător electric

Obiective de referință:

La sfârșitul activității elevii vor putea:

să definească conceptul de efect termic al curentului electric și de randament;

să realizeze aplicații experimentale pe baza urmăririi instrucțiunilor

să proiecteze și să realizeze activități experimentale

să interpreteze rezultatele experimentelor

să însușească deprinderi de experimentator

să-și formeze deprinderi de documentare și comunicare.

Metode folosite: conversația, explicația, prezentarea, problematizarea demonstrația, experimentul

Timp de instruire: 2 ore

Evenimente instrucționale:

momentul organizatoric: prezența și prezentarea temei;

prezentarea planului de lucru:

prezentarea ideilor principale de către profesor

exemplificarea conceptelor teoretice care stau la baza experimentului

realizarea practică a lucrării experimentale

prelucrarea datelor experimentale

prezentarea simulării de calculator și compararea datelor.

prezentarea unor aprecieri legate de activitatea desfășurată;

anunțarea următoarei teme și a materialelor bibliografice corespunzătoare

Lucrare practică

Aparate și materiale necesare

Fierbător electric de 220 V,

voltmetru electromagnetic 250 V,

ampermetru electromagnetic ,

cronometru,

întreruptor,

fire de legătură cu fișe,

termometru.

Principiul metodei Figura 4.1.

Cu ajutorul fierbătorului se aduce la fierbere apa dintr-un vas

Se măsoară energia electrică consumată de fierbător în timpul încălzirii apei , ca în lucrarea nr.10, primul tabel de rezultate. Se determină apoi energia termică absorbită de vasul cu apă, până la fierberea apei, tot ca în lucrarea nr. 10, al doilea și al treilea tabel de rezultate.

Se deduce apoi randamentul fierbătorului:

(4.1)

Procedeu experimental

Se realizează montajul din figură.

Se cântăresc, notând masa m a vasului V, de căldură specifică c și masa m1 a apei de căldură specifică c1 = 4 185,5 J/kg·grd.

Se introduce în apă fierbătorul F.

Se citește la termometrul T temperatura inițială a apei și timpul marcat de cronometru în momentul închiderii întreruptorului K, montajul fiind alimentat la prize electrice.

Mișcând încet fierbătorul în vasul cu apă — fără a-1 scoate din apă — se citesc tensiunea U și intensitatea I la instrumentele de măsurat.

Când termometrul a atins θ = 100 °C (apa începe să fiarbă) se citește timpul t1 marcat de cronometru și se întrerupe curentul electric.

Tabele de rezultate

Rezultatele obținute se trec în tabelele 4.3. și 4.4. , ținând seamă că, în cazul de față, c1 = 4 185,5 J/kg·grd .

Tabel 4.3.

Tabel 4.4.

Pentru energia termică și randament se alcătuiește tabelul care urmează:

Tabel 4.5.

Valorificarea rezultatelor obținute

Din tabelele 1 și 2 se calculează energia electrică W și capacitatea calorică M. Rezultatele din tabelul al treilea permit calcularea energiei termice absorbită de apă până la fierbere. Se deduce apoi randamentul < 1.

Activitatea 2. Verificarea legilor electrolizei

Tema: Verificarea legilor electrolizei

Obiective de referință:

La sfârșitul activității elevii vor putea:

să definească conceptul de efect chimic al curentului electric și de electroliză;

să realizeze aplicații experimentale pe baza urmăririi instrucțiunilor

să proiecteze și să realizeze activități experimentale

să interpreteze rezultatele experimentelor

să însușească deprinderi de experimentator

să-și formeze deprinderi de documentare și comunicare.

Metode folosite: conversația, explicația, prezentarea, problematizarea, demonstrația, experimentul

Timp de instruire: 2 ore

Evenimente instrucționale:

momentul organizatoric: prezența și prezentarea temei;

prezentarea planului de lucru:

prezentarea ideilor principale de către profesor

exemplificarea conceptelor teoretice care stau la baza experimentului

realizarea practică a lucrării experimentale

prelucrarea datelor experimentale

prezentarea simulării de calculator și compararea datelor.

prezentarea unor aprecieri legate de activitatea desfășurată;

anunțarea următoarei teme și a materialelor bibliografice corespunzătoare.

Lucrare practică

Aparate și materiale necesare

alimentator de 4-10 V,

reostat cu cursor,

cuvă electrolitică cu electrolizi dreptunghiulari din cupru 4×2,5cm,

întreruptor,

fire de legătură cu fișe. Figura 4.2.

Principiul metodei

Se face electroliza , un timp determinat, cu un curent constant I și se măsoară cantitatea de Cu depusă la catod.

Se folosește legea , unde este constanta electrochimică a metalului, F este numărul lui Faraday, n este valența metalului, iar A este masa atomică a cuprului.

Procedeu experimental

Se realizează montajul din figură.

Electrozii se freacă ușor cu glaspapir fin, se spală cu apă distilată, cu alcool și se usucă cu hârtie de filtru fără a-i atinge cu mâna.

Apoi se cântăresc notând cu și , masele lor inițiale care se trec în tabelul de rezultate.

Se introduc cei doi electrozi în soluția de din cuva electrolitică.

Se reglează foarte repede cursorul reostatului R, așa ca să circule un curent cu intensitatea I = 0,5 A.

Se închide apoi circuitul și se notează momentul inițial t1 precum și valoarea I a intensității curentului electric.

Lăsăm să circule curentul electric circa 20 de minute.

Se citește intensitatea curentului din minut în minut, și, dacă nu rămâne constantă, se aduce la valoarea ei inițială cu ajutorul reostatului.

Tabel 4.6.

Se întrerupe circuitul și se notează momentul t2 al întreruperii.

Se scot electrozii fără a-i atinge cu mâna, se clătesc cu apă distilată, cu alcool, și se usucă cu hârtie de filtru fără a-i freca.

Se cântărește repede și se notează în tabelul de rezultate masele lor finale și .

Anodul a pierdut din masa lui o cantitate:

, (4.2)

iar pe anod s-a depus o cantitate de cupru:

. (4.3)

Cele două mase trebuie să fie egale. Dacă prin cântăriri cele două mase diferă puțin din cauza erorilor de măsurătoare, se poate lua media lor astfel încât masa de cupru m, transportată de la anod la catod în timpul electrolizei, va fi:

(4.4)

Durata electrolizei va fi:

. (4.5)

Tabele de rezultate

Rezultatele obținute se trec în tabelul următor și calculăm pe k.

Tabel 4.7.

Se repetă operația și se face media.

Cu ajutorul acestei constante k se poate calcula constanta lui Faraday F, pe baza legii electrolizei:

(4.6)

Se deduce astfel:

(4.7)

3. Proiectarea unei activități didactice

4.3.1. Unitatea de învățare: Fenomene electrice și magnetice– clasa a VI-a

Este un exemplu de proiectare didactică la nivelul materiei predate la disciplina fizică în ciclul gimnazial al învățământului preuniversitar. Această unitate de învățare are ca scop apropierea copiilor de fenomenele legate de curentul electric și de efectele sale și este structurară pe 17 ore din care 13 predare, 3 ore aprofundare prin rezolvare de probleme și o oră testare finală. Numărul de ore alocat unui capitol important se poate explica în următoarele perspective:

programa extrem de încărcată de conținuturi, situație prezentă pentru majoritatea anilor de studiu;

fiind clasă de gimnaziu, elevii fac primii pași în descifrarea acestui capitol; din fericire nu sunt și ultimii, deoarece studiul fenomenelor electrice și magnetice se face și în clasa a X-a.

Aici trebuie precizat și că un studiu cantitativ mai serios al fenomenelor fizice în general este posibil doar dacă elevii posedă abilități și cunoștințe de matematică pe care la momentul la care se studiază această unitate de învățare nu le au. Principala cauză este o desincronizare între programele de fizică și matematică. O posibilă rezolvare a acestei probleme poate să fie abordarea interdisciplinară a științelor naturii și matematicii sau măcar o consultare de principiu între comisiile de elaborare a programelor pentru aceste discipline.

După prezentarea planificării unității de învățare vor urma proiectele didactice ale câtorva din lecțiile din această unitate.

Tabel 4.8.

4.3.1.1. Proiect didactic 1 – Efectele curentului electric

CLASA: a VI-a

DISCIPLINA: Fizică

UNITATEA DE ÎNVĂȚARE: Fenomene electrice și magnetice

TEMA: Efectele curentului electric

TIPUL LECȚIEI: De laborator

DURATA: 50 minute

Profesor: Dumitrașcu Lucian

Obiectiv cadru: însușirea de cunoștinte noi și dezvoltarea capacităților de explorare/investigare a realității și de experimentare, prin folosirea unor instrumente și proceduri proprii fizicii.

Obiective de referință: La sfârșitul lecției elevul trebuie să știe:

O1- să definească efectele curentului electric;

O2 – să recunoască în practică aceste efecte;

O3 – să aplice cunoștințele în rezolvarea unor situații date;

O4 – să recunoască elementele unui circuit electric;

O5 – să realizeze un circuit electric după o schemă dată.

Strategii didactice:

a. mijloace de învățământ:

baterii electrice, termometre, conductoare electrice, pilitură de fier, culegeri de probleme.

b. metode de învățământ:

conversația, demonstrația, observația, experimentul, explicația.

c. forme de activitate:

frontal, pentru reactualizarea cunoștințelor;

pe grupe, pentru realizarea montajului experimental și culegerea datelor;

individual, pentru trasarea graficului și rezolvarea fișei.

d. metode de evaluare:

verificare curentă orală;

observarea sistematică a elevilor.

DESFĂȘURAREA ACTIVITĂȚII

Tabel 4.9.

Fișă de activitate experimentală

Efectul termic

Materiale necesare:

– un termometru cu mercur,

o baterie,

un fir subțire de cupru,

bandă izolatoare,

cronometru.

Modul de lucru :

Se înfășoară firul de cupru pe vârful termometrului așa încât spirele să nu se atingă. Apoi se fixează cu bandă izolatoare.

Capetele firului se leagă la baterie.

Figura 4.3.

Observații

După câteva minute se observă că nivelul mercurului din termometru începe să urce deci temperatura începe să creasca.

Concluzie: un corp care este parcurs de curent electric după un anumit timp începe să se încălzească. Căldura degajată crește o dată cu timpul în care firul de cupru este parcurs de curent electric.

Aceste lucruri pot fi observate și pe cale grafică. Se notează temperatura și timpul în tabel iar apoi se reprezintă grafic:

Tabel 4.10.

Figura 4.4.

Se dau câteva exemple de utilizări ale efectului termic în practică (prăjitorul de pâine, cuptorul electric, foenul, fierul de călcat).

Efectul magnetic

Materiale necesare :

un fir electric în formă spirală,

baterie,

pilitură de fier.

Modul de lucru:

se împrăștie pilitură de fier pe o coală de hârtie,

se așează firul în formă de spirală peste pilitura de fier,

se leagă capetele firului la baterie.

Se observă că pilitura de fier se dispune într-un mod ordonat în jurul conductorului.

Concluzie: curentul electric ce trece prin fir a generat un câmp magnetic. Acest câmp magnetic a făcut ca pilitura de fier să se comporte ca în prezența unui magnet adică să se așeze într-un mod ordonat.

Efectul chimic

Materiale necesare :

un fir electric,

2 baterii de 4,5 V,

2 șuruburi groase,

un pahar, apă, sare,

bucată de carton.

Modul de lucru

Se cuplează bateriile în serie.

Se leagă firele la șuruburi.

Se unple paharul cu apă și se adaugă sare.

Se așează cartonul pe pahar și se introduc șuruburile distanțate în carton.

Se observă că în jurul unui șurub se formează bule.

Se așteaptă câteva minute.

Se observă că apa din jurul șurubului cu bule devine galben verzuie.

Se scot șuruburile din apă.

Se observă că pe fundul paharului se depune o substanță verde.

Figura 4.5.

Concluzie : trecerea curentului electric prin apă poate descompune și modifica substanțele din ea. Adică trecerea curentului electric prin unele corpuri poate provoca transformări chimice.

Fișă de lucru

Se rezolvă următoarele probleme:

P1. Să se calculeze intensitatea curentului electric produs de o sarcină electrică de 2 C ce se mișcă timp de 40 min.

P2. Să se calculeze căldura degajată de un fier de călcat dacă este alimentat la 220 V și este parcurs de un curent electric de 100 A. Se știe că acesta funcționează 25 min.

REZOLVARE :

P1. Se scot datele problemei

Q = 2 C

Δt = 40 min

–––––––––––-

I = ?

Se scrie relația matematică pentru intensitatea curentului electric

I = Q/ Δt

I = 2C/40×60 s

I =0,001A

P2. Se scot datele problemei

U = 220 V

I = 100 A

Δt = 25 min

Q = ?

Se scrie relația matematică pentru căldura degajată prin efectul termic al curentului electric

Q = U × I × Δt

Q = 220 V× 100 A× 25 × 60 s

Q = 33.000.000 J.

4.3.2. Unitatea de învățare: Curentul electric. Legile circuitelor electrice – clasa a X-a

Este un exemplu de proiectare didactică la nivelul materiei predate la disciplina fizică ciclul liceal al învățământului preuniversitar, profil tehnic. Această unitate de învățare are ca scop o apropiere a elevilor de problematica curentului electric și de legile circuitelor electrice și este structurară pe 11 ore din care 8 predare, două ore aprofundare prin rezolvare de probleme și o oră testare finală.

Numărul de ore alocat acestui capitol se poate explica în următoarele perspective:

programa la această disciplină este extrem de vastă și eterogenă, unele aspecte ale conținuturilor pot fi atinse numai tangențial;

dat fiind natura profilului la care această disciplină se studiază elevii ar trebui să posede un bagaj științifico-matematic adecvat unei abordări de profunzime, bagaj de cunoștințe pe care nu îl iau, de aceea în afara unor ecuații matematice simple practic studiul noțiunilor este calitativ.

După prezentarea planificării unității de învățare vor urma proiectele didactice ale câtorva din lecțiile din această unitate.

Tabel 4.11.

4.3.2.1. Proiect didactic 2 – Legea lui Ohm. Verificarea experimentală e legii lui Ohm

CLASA: a X-a A

DISCIPLINA: Fizică

UNITATEA DE ÎNVĂȚARE: Curentul electric. Legile circuitelor electrice

TEMA: Legea lui Ohm. Verificarea experimentală a legii lui Ohm

TIPUL LECȚIEI: Predare-învățare cu experiment integrat

DURATA: 50 minute

Profesor: Dumitrașcu Lucian

Obiectiv cadru: însușirea de cunoștinte noi și dezvoltarea capacităților de explorare/ investigare a realității și de experimentare, prin folosirea unor instrumente și proceduri proprii fizicii.

Competente specifice: La sfârșitul lecției elevul trebuie să știe:

CS1 – să cunoască mărimile fizice caracteristice curentului electric (U, I, R), unitățile lor de măsură, instrumentele lor de măsură și modul de conectare al acestora într-un circuit;

CS2 – să fie capabili să realizeze practic un circuit electric simplu, să măsoare tensiunea aplicată unui element de circuit (rezistor) și intensitatea curentului prin acesta;

CS3 – să înregistreze măsurătorile făcute într-un tabel de valori

CS4 – să enunțe legea lui Ohm pentru o porțiune de circuit și pentru un circuit întreg.

Strategii didactice:

a. mijloace de învățământ:

Alimentatoare didactice, ampermetre, voltmetre, rezistoare, conductoare de legătură, fișe de lucru, teste, manual, tablă, cretă.

b. metode de învățământ:

Conversația, exersarea, experimentul, descoperirea.

c. forme de activitate:

Frontal, pentru reactualizarea cunoștințelor.

Pe grupe, pentru realizarea montajului experimental și culegerea datelor.

Individual, pentru trasarea graficului și rezolvarea fișei.

d. metode de evaluare:

Verificare curentă orală

Observarea sistematică a elevilor

DESFĂȘURAREA ACTIVITĂȚII

Tabel 4.12.

Nume: Clasa:

Fișa de lucru

A)TEST

1. Tensiunea electrică se măsoară în și în:

a) amperi; b) volți; c) ohmi; d) milivolți.

2. Intensitatea curentului electric se măsoară în și în:

a) amperi; b) volți; c) ohmi; d) miliamperi.

3. Rezistența electrică se măsoară în și în:

a) amperi; b) volți; c) ohmi; d) miliohmi.

4. Ampermetrul se montează într-un circuit astfel:

a) în serie; b) în paralel; c)în serie sau în paralel; d) și în serie și în paralel.

5. Voltmetrul se montează într-un circuit astfel:

a) în serie; b) în paralel; c)în serie sau în paralel; d) și în serie și în paralel.

6. Rezistența electrică se definește prin relația:

a) R= UI; b) R = U / I; c) R = I / U; d) nici una din variante.

7. Legea lui Ohm pentru o porțiune de circuit poate fi exprimată matematic prin relația:

a) I = UR; b) U = R/I; c) I = U/R; d) I = R/U.

8. Dacă la bornele unui generator se conectează rezistorul cu rezistenta R1=3 Ω, intensitatea curentului prin rezistor va fi I1=3 A. Care va fi t.e.m E a sursei și rezistența internă r a acesteia știind că dacă înlocuim acest rezistor cu un altul cu R2= 4Ω intensitatea curentului electric devine I2= 2 A.

B) DATE EXPERIMENTALE

Materiale necesare: casetă cu rezistoare de rezistență cunoscută, ampermetru, voltmetru, sursă de tensiune, întrerupător, conductoare de legătură.

– realizați montajul:

Figura 4.6.

– se introduce în circuit un rezistor și se închide circuitul;

– se modifică tensiunea la bornele circuitului;

– se citește tensiunea la voltmetru și intensitatea curentului la ampermetru;

– datele experimentale se trec în următorul tabel:

Tabel 4.13.

– calculați U / I pentru fiecare determinare și comparați cu valoarea rezistenței R a rezistorului

Concluzii:……………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………

Bibliografie

Hawking, S.W.,(1997), Visul lui Einstein și alte eseuri, Editura Humanitas, București.

Stoenescu, G., Constantinescu, R., (1999), Metodica predării fizicii, Editura Sitech, Craiova.

Gagne, R.M., (1992), Principles of Instructional Design, Wadsworth Publishing Company, Belmont, California.

Romiszowski, A.J.,(1981) Designing instructional systems: Decision making in course planning and curriculum design, Kogan Page, London&New York.

Cerghit, I., Vlasceanu, L., (1988), Curs de pedagogie, Tipografia Universității din București, București.

Jinga, I. Negreț, I., ( 2004), Inspecția școlară și designul instrucțional, Editura Aramis, București.

Anita, L.,(2007), Didactica Fizicii, Editura Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Bîrzea, C., (1995), Arta și știința educației, Editura Didactică și Pedagogică R.A, București.

Călțun, O.F., (2007), Didactica fizicii, Ed. Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Călțun, O.F., (2007), Fizica. Practica pedagogică, Ed. Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Chirleșan, G., (1999) coord. – Ghid de evaluare la fizică, M.E.N., S.N.E.E., București.

Cucoș, C., (2006), Pedagogie, Ed. Polirom, Iași.

Ion Bungeț, Lucian Burlacu, Dumitru Ciobotaru, Adrian Costescu, Viorica Florescu, Ion Munteanu, Mircea Rusu, Sever Spânulescu – Compediu de fizică, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1988;

Cerghit, I., (2006), Metode de învățământ, Editura Polirom, Iași.

Vasile Tutovan – Electricitate și magnetism vol I și II, Editura Tehnică, București.

Purcell, E.M., (1982), Cursul de fizică Berkely –volumul II- Electricitate și magnetism, Editura Didactică și pedagogică, București, 1982;

Nicola,I.,(2004), Tratat de pedagogie școlară, Ed. Aramis, București.

Halliday, D., Resnick, R., (1975), Fizica-vol. II , Ed. Didactică și Pedagogică, București.

Radu, I.T., (2005), Evaluarea în procesul didactic, Ed. Didactică și Pedagogică, București.

Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H.D.,(1983), Fizică, Ed. Științifică și Enciclopedică, București.

Crețu, T.I., Preda, A.M., Ghizdeanu, C.G.,(1983), Fizica pentru secțiile de subingineri, Ed. Științifică și Enciclopedică, București.

Helgiu, I., (1970), Fizică generală, Ed. Științifică și Enciclopedică, București.

Tereja, E., (1995), Metodica predării fizicii, Ed. Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Talpalaru, S., Haralamb, D., Negrea, G., Corega, C., Rus, C., – Fizică. Manual pentru clasa a X- a, Editura Polirom, Iași.

***, Programa de fizică pentru clasele IX – XII.

Bibliografie

Hawking, S.W.,(1997), Visul lui Einstein și alte eseuri, Editura Humanitas, București.

Stoenescu, G., Constantinescu, R., (1999), Metodica predării fizicii, Editura Sitech, Craiova.

Gagne, R.M., (1992), Principles of Instructional Design, Wadsworth Publishing Company, Belmont, California.

Romiszowski, A.J.,(1981) Designing instructional systems: Decision making in course planning and curriculum design, Kogan Page, London&New York.

Cerghit, I., Vlasceanu, L., (1988), Curs de pedagogie, Tipografia Universității din București, București.

Jinga, I. Negreț, I., ( 2004), Inspecția școlară și designul instrucțional, Editura Aramis, București.

Anita, L.,(2007), Didactica Fizicii, Editura Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Bîrzea, C., (1995), Arta și știința educației, Editura Didactică și Pedagogică R.A, București.

Călțun, O.F., (2007), Didactica fizicii, Ed. Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Călțun, O.F., (2007), Fizica. Practica pedagogică, Ed. Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Chirleșan, G., (1999) coord. – Ghid de evaluare la fizică, M.E.N., S.N.E.E., București.

Cucoș, C., (2006), Pedagogie, Ed. Polirom, Iași.

Ion Bungeț, Lucian Burlacu, Dumitru Ciobotaru, Adrian Costescu, Viorica Florescu, Ion Munteanu, Mircea Rusu, Sever Spânulescu – Compediu de fizică, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1988;

Cerghit, I., (2006), Metode de învățământ, Editura Polirom, Iași.

Vasile Tutovan – Electricitate și magnetism vol I și II, Editura Tehnică, București.

Purcell, E.M., (1982), Cursul de fizică Berkely –volumul II- Electricitate și magnetism, Editura Didactică și pedagogică, București, 1982;

Nicola,I.,(2004), Tratat de pedagogie școlară, Ed. Aramis, București.

Halliday, D., Resnick, R., (1975), Fizica-vol. II , Ed. Didactică și Pedagogică, București.

Radu, I.T., (2005), Evaluarea în procesul didactic, Ed. Didactică și Pedagogică, București.

Sears, F.W., Zemansky, M.W., Young, H.D.,(1983), Fizică, Ed. Științifică și Enciclopedică, București.

Crețu, T.I., Preda, A.M., Ghizdeanu, C.G.,(1983), Fizica pentru secțiile de subingineri, Ed. Științifică și Enciclopedică, București.

Helgiu, I., (1970), Fizică generală, Ed. Științifică și Enciclopedică, București.

Tereja, E., (1995), Metodica predării fizicii, Ed. Universității „Alexandru Ioan Cuza”, Iași.

Talpalaru, S., Haralamb, D., Negrea, G., Corega, C., Rus, C., – Fizică. Manual pentru clasa a X- a, Editura Polirom, Iași.

***, Programa de fizică pentru clasele IX – XII.