Profesor: ȘANDRU (ROȘCOVICI) FLOAREA ȘCOALA GIMNAZIALĂ LENAUHEIM TIMIȘOARA 2018 CUPRINS… [306078]

UNIVERSITATEA DE VEST DIN TIMIȘOARA

DEPARTAMENTUL PENTRU PREGĂTIREA PERSONALULUI DIDACTIC

METODE MODERNE DE PREDARE

A INSTRUMENTELOR OPTICE ÎN

GIMNAZIU

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC:

Conf. univ. dr. AVRAM CĂLIN

CANDIDAT: [anonimizat]: ȘANDRU (ROȘCOVICI) FLOAREA

ȘCOALA GIMNAZIALĂ LENAUHEIM

TIMIȘOARA

2018

CUPRINS

Introducere……………………………………………………………………………………………………………. 5

CAPITOLUL I Noțiuni fundamentale ale opticii geometrice………………………………….. 7

1.1.Noțiuni introductive de optică geometrică……………………………………………………………. 7

1.2.Reflexia luminii și legile sale……………………………………………………………………………… 9

1.3.Refracția luminii și legile sale……………………………………………………………………………. 10

1.4. Dispersia luminii……………………………………………………………………………………………… 14

1.5. Dioptrul sferic…………………………………………………………………………. 18

1.6.Dioptrul plan…………………………………………………………………………. 23

1.7.Lama cu fețe plan paralele…………………………………………………………….. 24

1.8. Lentile. Lentile subțiri………………………………………………………………… 25

1.9..Construcții de imagini în lentile……………………………………………………… 28

CAPITOLUL II. Instrumente optice…………………………………………………………………… 30

2.1.Clasificarea instrumentelor optice……………………………………………………………………… 30

2.2.Ochiul…………………………………………………………………………………. 31

2.3. Aparatul fotografic…………………………………………………………………………. 34

2.4. Aparatul de proiecție…………………………………………………………………………………………. 36

2.5.Lupa…………………………………………………………………………………………. 37

2.6.Microscopul…………………………………………………………………………….. 37

2.7.Luneta………………………………………………………………………………….. .39

2.8. Telescopul ………………………………………………………………………………………………………. 43

CAPITOLUL III. Considerații metodice privind predarea fizicii în gimnaziu…………. 46

3.1. Îmbinări ale metodelor tradiționale și moderne…………………………………………………….. 46

3.2 Metode didactice tradiționale utilizate în predarea lecțiilor de fizică…………………. 47

3.2.1.Expunerea didactică…………………………………………………………………. 48

3.2.2.Conversația euristică………………………………………………………………………………………… 48

3.2.3.Observația……………………………………………………………………………. 50

3.2.4.Demonstrația didactică…………………………………………………………………………………… 51

3.2.5.Exercițiul didactic…………………………………………………………………………………………… 52

3.2.6.Algoritmizarea………………………………………………………………………… 52

3.2.7.Modelarea…………………………………………………………………………….. 54

3.2.8 .Problematizarea………………………………………………………………………. 54

3.2.9. Jocul didactic…………………………………………………………………………………………………. 55

3.3 Metode didactice moderne utilizate în predarea lecțiilor de fizică……………………… 57

3.3.1.Munca în grup…………………………………………………………………………. 57

3.3.2.Metoda asaltului de idei ( brainstorming-ul)………………………………………….. 59

3.3.3.Cubul de completare…………………………………………………………………. 61

3.3.4. Cvintetul…………………………………………………………………………….. 63

3.3.5. Brainwriting ( METODA 6-3-5)…………………………………………………………………………64

3.3.6. Metoda PHILIPS 6-6 ………………………………………………………………… 64

3.3.7..Linia valorilor………………………………………………………………………… 65

3.3.8. Tabelul T……………………………………………………………………………….65

3.3.9. Știu / Vreau să știu / Am învățat……………………………………………………… 66

3.3.10. Studiul de caz……………………………………………………………………… 66

3.3.11 Ciorchinele………………………………………………………………………….. 69

3.3.12. Gândiți–Lucrați în perechi—Comunicați………………………………………….. 70

3.3.13. Turul galeriei………………………………………………………………………. 70

CAPITOLUL IV. Utilizarea calculatorului în procesul educațional ………………… 72

4.1 Calculatorul-instrument didactic………………………………………………………. 72

4.2. Lecțiile AeL……………………………………………………………………………………………………. 75

4.3.Importanța prezentărilor Microsoft Office Power Point în lecțiile de fizică…………… 78

CAPITOLUL V. Optimizărea lecției de fizică prin utilizarea metodelor moderne………………………………………………………………………………… 89

5.1.Metodologia cercetării……………………………………………………………… 89

5.2.Elaborarea designului cercetării……………………………………………………… 90

5.3.Desfășurarea cercetării pedagogice………………………………………………….. 92

5.3.1.Etapa preexperimentală…………………………………………………………………………………. 93

5.3.2.Etapa experimentală………………………………………………………………… 93

5.4.Analiza și interpretarea rezultatelor………………………………………………….. 93

5.5.Concluzii asupra cercetării pedagogice……………………………………………………………… 96

ANEXE……………………………………………………………………………………………………………… 99

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………………………….. 106

DECLARAȚIE………………………………………………………………………………………………….. 108

INTRODUCERE

Optica este acea parte a fizicii care studiază fenomenele luminoase . Denumirea acestei ramuri a fizicii provine din limba greaca ( opsis= știința despre vedere). Întrebări despre natura luminii s-au formulat incă din antichitate, de către filozofii greci. Întrebarea la care aceștia incercau să răspundă era: de ce oamenii pot sa vadă obiectele care ii înconjoară? Acești filozofi considerau că proprietatea fundamentală a luminii este propagarea ei rectilinie într-un mediu transparent și omogen. Ei au observat și că lumina își schimbă direcția de propagare atunci când întâlnește o suprafață care separă două medii diferite, fie reflectându-se pe acea suprafață și întorcâandu-se în mediul din care provine, fie pătrunzând in mediul al doilea, în urma unui fenomen de refracție care are loc la suprafața de separare dintre cele două medii.

Tot grecii antici încercau să explice vederea, considerând ca obiectele se văd datorită razelor vizuale care pleacă de la ochi. Filozoful grec Euclid a descris legile reflexiei si a subliniat deplasarea rectilinie a luminii, în lucrarea sa, “Optica”.

Pentru realizarea lentilelor grecii si romanii au folosit niște corpuri sferice din sticlă pe care le-au umplut cu apă.

În altă parte a lumii antice, în Orient, la asirieni, primele lentile au fost realizate din cristal sau cuarț. Mărturie stă lentila descoperită de arheologi la Nimrud, un oraș antic asirian.

Filozoful arab Al-Kndi susține in lucrarea sa că orice lucru din Univers emite raze care se răspândesc in toate direcțiile.

Alt savant arab numit Alhazen a scris un tratat de optică numit “Carte de optică“, considerată ca fiind foarte importantă in evoluția opticii. În cartea sa sunt tratate subiecte ca: mecanismul vederii, reflexia și refracția luminii, descompunerea luminii în culori, vederea binoculară, viteza finită a luminii, lentile, oglinzi sferice,propagarea luminii.

Isaac Newton descoperă dispersia luminii prin prismă și demonstrează astfel că lumina albă este formată din radiații colorate.

În ultimele decenii, optica a intervenit extrem de mult în aplicațiile practice.

Lumina reprezintă un sistem fizic potrivit pentru a obține, a stoca și a transmite informația. precum și pentru a comanda diferitelor instalații, instrumentele optice numărându-se printre cele mai sensibile și mai practice.Instrumentele optice au ajutat la înțelegerea universului, telescopul ne-a dezvăluit detalii ale corpurilor din spațiu, microscopul ne-a dezlegat multe din misterele naturii.

Lucrarea de față urmăreșe idenificarea metodelor moderne interactive din procesul învățării și evaluarii instrumentelor optice în învățământul gimnazial.

Termenul metodă în sine provine și derivă din cuvântul grecesc ,,methodos” cu sensul bine definit de drum sau cale înspre atingerea unui scop. Metoda este definită ca o cale de optimizarea a predării care presupune o modalitate de lucru, o anumiă strategie didactică și care oferă elevilor posibilitatea de a-și însuși noțiuni, cunoștințe, deprinderi.

Metodele moderne de predare-învățare-evaluare oferă o ocazie benefică de organizare pedagogică a unei învățări temeinice, ușoare și plăcute, și în același timp și cu un pronunțat caracter activ-participativ din partea elevilor, cu posibilități de cooperare și de comunicare eficientă.

Lucrarea este structurată în cinci capitole, fiecare capitol având un anumit număr de secțiuni. Lucrarea își propune o abordare riguroasă și coerentă a demerslui proiectării, realizării practice și evaluării procesului predării – învățării fizicii.

CAPITOLUL I

NOȚIUNI FUNDAMENTALE ALE OPTICII GEOMETRICE

1.1.Noțiuni introductive de optică geometrică

Optica este o parte a fizicii care studiază lumina și fenomenele luminoase . Ea cercetează natura luminii, producerea, propagarea, absorbția, interacțiunea ei cu substanțele precum și măsurarea mărimilor ce caracterizează lumina.

Optica este împărțită în trei domenii de studiu:

Optica geometrică-care studiază mersul razelor de lumină, legile propagării luminii, formarea imaginilor optice, fară a lua în considerare natura luminii.

Optica ondulatorie-care studiază natura ondulatorie a luminii si fenomenele care au loc in urma interacțtiunii razelor de lumină.

Optica fotonică sau cuantică- care studiază fenomenele ce au loc in urma interacțtiunilor lumină-substanță.

Optica geometrică studiază mersul razelor de lumină vizibilă sau invizibilă prin diferite medii optice. Scopul opticii geometrice este obținerea de imagini cât mai asemănătoare obiectului, cu ajutorul instrumentelor optice.

Într-un mediu omogen lumina se propagă in linie dreaptă. În vid, viteza de propagare a luminii este c=299.792.458 m/s (metri pe secundă) și c=3×108 m/s iar în oricare alt mediu este mai mică ( v < c ).

O caracteristică a mediului de propagare a luminii este indicele de refracție absolut al mediului

Indicele de refracție relativ al mediului 2 față de mediul 1 va fi:

Raza de lumină este o porțiune dintr-o dreaptă de-a lungul căreia se propagă lumina. Ansamblul format din mai multe raze de lumină formează un fascicul luminos. Acesta poate fi fasciculul convergent, divergent sau fascicul de raze paralele.

a) b) c)

Fig. 1.1 Fascicul de lumină

a) convergent b) divergent c) paralel

Principiile opticii geometrice

I. Principiul propagării rectilinii a luminii: lumina se propagă rectiliniu într-un mediu transparent și omogen.

II. Principiul independenței propagării razelor luminoase: razele luminoase necoerente care se întâlnesc într-un punct nu se influnțează reciproc, păstrându-și fiecare direcția inițială de propagare.

III. Principiul reversibilității drumului razelor: O rază de lumină care parcurge un sistem optic într-un sens, va parcurge sistemul pe același drum optic dacă este dirijată în sens invers.

Când lumina întâlnește suprafața unui corp, simultan au loc trei fenomene:: reflexia, refracția și absorbția luminii. Aceste fenomene au loc în pondere diferită, în funcție de natura materialului din care este confecționat corpul. Fenomenul de reflexie a luminii predomină în cazul corpurilor din metal, lustruite. Fenomenul de refracție a luminii predomină aproape in totalitate în cazul corpurilor din sticlă transparentă. Fenomenul de absorbție a luminii este selectiv, în funcție de radiație și de natura corpului absorbant.De exemplu, sticla este transparentă și incoloră in vizibil pentru că absoarbe radiațiile din domeniul vizibil foarte puțin, însă ea absoarbe ultraviolete într-o pondere mare, sticlele roșii se văd astfel pentru că lasă să treacă radiațiile albastre și verzi. De aceea corpurile sunt colorate datorită caracterului selectiv al absorbției luminii.

1.2. Reflexia luminii și legile sale

Reflexia luminii se definește ca fiind fenomenul de întoarcere a luminii în mediul din care provine, atunci când întâlnește suprafața de separație cu un alt mediu.

Fig.1.2.1. Reflexia luminii

În care:

SI- rază incidentă

NI-normala la suprafața de separație dintre medii

IR- raza reflectată

I-punct de incidență

i-unghi de incidență

r-unghi de reflexie

Legile reflexiei

Legea I- Raza incidentă, normala la suprafața de reflexie în punctul de incidență și raza reflectată sunt coplanare.

Legea a II-a – Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.

i=r (1.2.1)

Dacă un fascicul incident paralel întâlnește o suprafață de separație netedă, atunci și fasciculul reflectat va fi tot paralel, fenomenul numindu-se în acest caz reflexie regulată sau reflexie dirijată.

Dacă un fascicul incident paralel întâlnește o suprafață de separație neregulată, fasciculul reflectat se va împrăștia în toate direcțiile, fenomenul numindu-se în acest caz reflexie difuză.

Fig1.2.2. Reflexia unui fascicul paralel pe o suprafață nededă și pe o suprafață neregulată [23]

Dacă unghiul de incidență este egal cu zero, caz în care raza incidentă vine pe direcția normalei la suprafața de separație, atunci și unghiul de reflexie va fi egal cu zero.

Raza incidentă și raza reflectată își pot schimba reciproc funcțiile, conform principiului reversibilității razelor de lumină.

Legile reflexiei sunt valabile și în cazul reflexiei difuze, dacă considerăm că o porțiune foarte mică din suprafața neregulată este netedă.

1.3. Refracția luminii și legile sale

Refracția luminii este fenomenul de schimbare a direcției de propagare a luminii la întâlnirea suprafeței de separare a două medii optic diferite.

În care:

SI-rază incidentă

NN.’-normala la suprafața de separație dintre medii

IR-rază refractată

I-punct de incidență

i-unghi de incidență

r-unghi de refracție

Fig.1.3.1. Refracția luminii

Legile refracției luminii

Legea I- Raza incidentă, normala la suprafața de separare în punctul de incidență și raza refractată sunt coplanare( sunt situate în același plan).

Legea a II-a- Raportul dintre sinusul uunghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este constant pentru aceeași pereche de medii transparente date.

== n21 (1.3.1)

n21 – indicele de refracțtie relativ al mediului 2( în care se află raza refractată), față de mediul 1, prin care trece raza incidentă.

sin i = n2 = n21 (1.3.2)

sin r n1

n1 = (1.3.3)

n2 = (1.3.4)

Înlocuind în (1.3.2) relațiile (1.3.3) și (1.3.4) obtținem :

n1*sini= n2sinr (1.3.5)

Relația (1.3.5) este cunoscută și ca legea lui Snell, în care:

n1- indicele de refracție absolut al mediului 1

n2- indicele de refracție absolut al mediului 2

c-viteza de propagare a luminii în vid

v1, -viteza de propagare a luminii în mediul 1

v2 – viteza de proagare a luminii în mediul 2

Indicele de refracție absolut al unui mediu n este definit ca raportul dintre viteza de propagare a luminii în vid, c și viteza de propagare a luminii în mediul respective, v.

n = ( 1.3.6)

În tabelul de mai jos sunt date câteva valori ale indicelor de refracție pentru diverse medii:

Tabelul 1. Valori ale indiciilor de refracție pentru diferite medii [5]

Cu cât un mediu optic are un indice de refracție mai mare, este mai dens optic ( mai refractiv sau mai refringent).

Dacă o rază de lumină care vine dintr-un mediu mai refringent, cade perpendicular pe suprafața de separație dintre două medii, ea va trece nedeviată în al doilea mediu.

i=r=0 (1.3.7)

Dacă raza incidentă trece dintr-un mediu mai puțin refringent intr-un mediu mai refringent, raza refractată se va apropia de normala la suprafața de separație în punctul de incidență. În acest caz,

r < i (1.3.8)

Dacă raza incidentă trece dintr-un mediu mai refringent într-un mediu mai puțin refringent, raza refractată se va îndepărta de normală. În acest caz,

i< r (1.3.9)

Pentru un unghi de incidență i=l, raza este refractată în lungul suprafeței de separare, deci r=.

Unghiul minim de incidență l se numește unghi limittă. Pentru unghiuri de incidență mai mari decît unghil limită (i>l), nu mai există rază refractată, ci ea se reflectă în mediul din care pleacă. Acest fenomen se numește reflexie totală

Fig.1.3.2 Schiță pentru reflexia totală [21]

Dacă unghiul de incidență i< l, lumina este refractată în mediul mai puțin refractiv, iar la unghiuri de incidență i> l, lumina se va reflecta pe suprafața de separație, conform legii lui Snell:

sin l= (1.3.10)

Reflexia totală are diferite aplicații datorită faptului că schimbarea direcției de propagare a radiaței se face fără pierderi de energie. Astfel, fenomenuul este utilizat în prismele de sticlă pentru a devia sau a întoarce un fascicul de lumină. Catadioptrii( ochii de pisică) funcționează astfel, ei fiind plasați în spatele vehiculelor sau pe panouri de semnalizare rutieră.

Prin fibrele optice, folosite în comunicații, lumina este dirijată cu ajutorul reflexiei interne totale. Astfel, informațiile pot fi trimise la mari distanțe. Într-un cablu optic pot avea loc circa 15000-20000 de reflexii totale pe fiecare metru de lungime.Sursa de lumină folosită în acest caz este laserul.

Cablul de fibre optice se utilizează și în medicină, la realizarea unui dispozitiv medical numit endoscop, cu ajutorul caruia se poate explora corpul uman.

1.4. Dispersia luminii

Dispersia luminii este fenomenul de descompunere a luminii albe în culorile componente: roșu, oranj, galben, verde, albastru, indigo și violet. Fasciculul dispersat are forma unui evantai și este deviat în raport cu direcția incidentă. Rezultatul acestei descompuneri este un spectru continuu, numit astfel de către Isaac Newton, de la cuvântul latin ce semnifică apariție. Indicele de refracție al prismei depinde de culoarea luminii. Luninile de culori diferite au lungimi de undă diferite. Lumina cu o lungime de undă dată se numește monocromatică. Dispersia luminii are loc pentru că indicele de refracție al prismei depinde de lungimea de undă a luminii astfel: indicele de refracție crește când lungimea de undă scade, fenomen numit dispersie normală. În cazul unor materiale ca cianina sau fuxina sau a unor prisme goale, umplute cu vapori de iod, indicele de refracție scade când scade lungimea de undă, acest fenomen numindu-se dispersie anormală.

Fig.1.4.1. Dispersia luminii albe prin prisma optică [31]

Fie A unghiul prismei și n indicele de refracție relativ al materialului din care este construită prisma (de obicei prisma este considerată din sticlă), în raport cu mediul înconjurător (de obicei aerul).

Fig. 1.4.2. Refracția luminii prin prisma optică

O rază de lumină monocromatică SI incidentă pe fața AB  a prismei se refractă în punctul I, apropiindu-se de normală, conform legii refracției:

sin i = n sin r (1.4.1)

Întâlnind fața AC a prismei, raza de lumină suferă o a doua refracție în punctul de emergență I', îndepărtându-se de normală după legea:

n sin r' = sin i' (1.4.2)

Unghiul dintre direcția SI a razei incidente și direcția I'R a razei emergente se numește unghiul de deviație .

Din figură se vede că unghiul  are valoarea:

= i + i' – ( r + r' ) = i + i' – A (1.4.3)

Relațiile matematice determinate permit calcularea unghiului de energență i' când se cunoaște unghiul de incidență, unghiul prismei și indicele de refracție al acesteia.

Condiția de emergență

Stabilim condiția ca o rază de lumină care pătrunde în prismă să poată ieși prin fața AC. Pentru a fi îndeplinită această cerință, trebuie să nu se producă reflexie totală pe fața AC, când lumina trece din sticlă în mediul exterior, adică:

r' << l , (1.4.4)

unde l este unghiul limită.

Deoarece A= r + r'  =>  r >> A-l, sau dacă  , r <

sin r ≥ sin(A-l) (1.4.5)

Ținând seama de legea refracției în I, sin i = n sin r, ultima inegalitate poate fi scrisă sub forma:

(1.4.6)

Dacă unghiul de incidență este maxim,    , putem scrie:

(1.4.7)

(1.4.8)

Din ultimele două relații rezultă:

sin l ≥ sin(A-l) sau A≤2l (1.4.9)

Conform ultimei relații, dacă o prismă este confecționată dintr-un material transparent cu indicele de refracție n ( deci cu l = arcsin 1/n) , atunci orcice rază incidentă pe prismă poate ieși din ea, indiferent de unghiul de incidență, dacă unghiul prismei A, îndeplinește condiția

(1.4.10)

Dacă prisma are A > 2 arcsin 1/n, toate razele intrate în prismă se vor reflecta total pe fața AC.

De exemplu, pentru o sticlă crown, unghiul limită pentru radiația galbenă a sodiului este l = 40050' . Pentru ca această radiație să poată ieși din acest material, indiferent de unghiul de incidență, prisma optică trebuie să aibă .

Deviația minimă

Din relația & = i+i' – (r+r') = i+ i' – A se observă că unghiul de deviație variază cu unghiul de incidență. Se constată experimental că atunci când unghiul de incidență variază în mod continuu, unghiul de deviație variază și el, luând întotdeauna valori mai mari decât o anumită valoare minimă &m. Această valoare minimă se realizează în cazul mersului simetric al razelor prin prismă, adică în cazul în care i = i ' și r = r ' și deci:

&m= 2i –A (1.4.11)

Introducând i în relația sin i = n sin r se obține pentru indicele de refracție al prismei expresia:

(1.4.12)

Măsurând unghiul de deviație minimă   &m al unei prisme și introducându-l în această expresie, se poate determina indicele de refracție al materialului din care reste confecționată prisma respectivă.

1.5. Dioptrul sferic.

Un sistem format din doua substanțe transparente, caracterizate prin indici de refracție diferiți, separate printr-o suprafață sferică se numește dioptru sferic.(fig.1.5.1). Dioptrul sferic este componenta principală a sistemelor optice.

Un dioptru sferic este caracterizat de următoarele mărimi:

Fig 1.5.1 Dioptrul sferic

centrul optic al dioptrului care reprezintă centrul suprafeței sferice a acestuia;

axa principală a dioptrului OI, reprezintă dreapta care trece prin centrul de curbură;

axele secundare, de exemplu MC, reprezentate de oricare dintre razele suprafeței dioptrului;

vârful dioptrului V, reprezentat de intersecția axei principale cu suprafața.

Dacă indicele de refracție al mediului din interiorul sferei dioptrice este mai mare decât al mediului exterior, dioptrul este convergent, iar în caz contrar el este denumit divergent.

Razele de lumină care pleacă din O, după ce trec prin suprafața refractantă, se intersectează în punctul I formând imaginea obiectului O.

Pentru a stabili relațiile matematice legate de orice dioptru sferic sau combinație de dioptrii sferici se face următoarea convenție: toate distanțele luate de-a lungul axei principale vor avea originea în vârful V al dioptrului, considerând pozitive distanțele măsurate de la V spre dreapta (sau în sensul propagării luminii) și negative pe cele măsurate în sens invers. Considerăm pozitiv segmentul perpendicular pe axa optică dirijat în sus și negativ pe cel orientat în jos.

Unghiul pe care o rază de lumină îl face cu axa optică (principală sau secundară) este considerat pozitiv, atunci când rotirea razei către axa optică respectivă se face în sensul trigonometric, și negativ, dacă rotirea se face în sens invers (vezi semnele unghiurilor din fig.1.5.1).

Legea refracției aplicată în punctul M este:

374 (1.5.1)

Din triunghiul OMC și IMC rezultă:

375 (1.5.2)

Considerând cazul unui fascicul de raze care formează cu axul optic unghiuri mici, numit fascicul paraxial, putem face aproximațiile:

376 (1.5.3)

Combinând relațiile (1.5.1), (1.5.2) și (1.5.3), rezultă:

377 (1.5.4)

Aceasta este ecuația generală a unui dioptru cu deschidere mică, care mai poartă numele și de ecuația punctelor conjugate (O și I).

Planele perpendiculare pe axă care trec prin punctele conjugate O și I se numesc plane conjugate. Alte elemente ale dioptrului sunt focarele acestuia. Focarele unui dioptru reprezintă locul unde este situat un izvor punctiform pentru ca razele care pleacă de la el și se refractă să fie paralele cu axul optic principal, respectiv locul în care se întâlnesc razele refractate provenite dintr-un fascicul incident paralel. Prin urmare, vor exista două focare numite focare principale obiect și imagine.

Fig.1.5.2 Focarele principale ale dioptrului sferic

După cum ele se obțin la intersecția razelor reale sau a prelungirilor acestor raze, avem de-a face cu un focar real (a) sau un focar virtual (b) (fig1.5.2.). Cu alte cuvinte, dacă O se găsește la infinit (-p1=) imaginea sa se formează în focarul F2, deci p2=f2, unde f2 se numește distanță focală imagine.

(1.5.5)

Din această relație se observă că f2>R

In același mod se poate defini distanța focală-obiect (p1=f1;p=) a cărei expresie este:

(1.5.6)

Intre cele două distanțe focale f1 și f2 există relațiile:

(1.5.7)

Cu aceste relații, formula dioptrului (1.5.4) poate fi scrisă sub forma:

383 (1.5.8)

Focarele obiect, respectiv focarele imagine, ale tuturor axelor optice se găsesc într-un plan focal-obiect, respectiv plan focal-imagine.

Construcția imaginii unui segment O, perpendicular pe axul optic principal, într-un dioptru convergent este dată în figura (fig.1.5.3.).

Fig 1.5.3 Construcția imaginii într-un dioptru convergent

Raportul:

( 1.5..9)

384

se numește mărire transversală a dioptrului.

Din triunghiurile hașurate (fig.1.5.3) rezultă:

385 (1.5.10)

și folosind relațiile (1.5.1), (1.5.2), (1.5.3) obținem:

386 (1.5.11)

Formula lui Newton. Pentru unele aplicații este comod ca originea distanțelor la punctul obiect să fie luate în focarul obiect al dioptrului, iar distanțele la punctul imagine, în focarul imagine. Dacă în figura (fig1.5.3) facem notațiile:

388 F1O=z1 ; F2I=z2 (1.5.12)

și folosim expresiile:

p1=f1+z1

p2=f2+z2

389

în relația (1.5.8), rezultă relația:

390 (1.5.13)

Din figura (fig.1.5.1), în cazul unui fascicul paraxial, rezultă:

391 (1.5.14)

In acest caz, mărirea dioptrului devine:

392 (1.5.15)

Raportul:

393 (1.5.16)

se numește mărirea unghiulară a dioptrului. Din ultimele două relații rezultă:

394 (1.5.17)

numită relația lui Lagrange-Helmholtz, care arată că produsul dintre mărirea transversală și mărirea unghiulară este o constantă.

1.6.Dioptrul plan

Un sistem optic format din două substanțe transparente cu indici de refracție diferiți, separate printr-o suprafață plană, se numește dioptru plan.

Un dioptru plan este un caz particular al dioptrului sferic, cu raza infinită (r=). Din (1.5.4) rezultă:

396 (1.6.1)

care este valabilă pentru razele paraxiale, adică razele incidente să formeze un unghi mic cu normala.

Construcția imaginii I a unui obiect punctiform O într-un dioptru plan este dată de figura (fig.1.6.1.) Din figură se poate calcula direct relația care dă p1 când unghiul i are valori mari. In acest caz, rezultă, în locul relației (1.6.1), formula:

(1.6.2)

397

Fig.1.6.1 Dioptrul plan, formarea imaginii unui punct obiect

Dioptrii nu pot fi folosiți decât asociați, câte doi sau mai mulți. Un ansamblu de doi dioptri plani paraleli formează o lamă transparentă cu fețe plan paralele, iar un ansamblu de doi dioptri plani înclinați unul față de altul formează prisma. Un ansamblu de doi dioptri curbi sau unul curb și unul plan constituie o lentilă.

1.7.Lama cu fețe plan paralele.

Lama cu fețe plane și paralele este formată din doi dioptri plani paraleli.

Fig.1.7.1 Lama ce fețe plane paralele

Considerăm o rază de lumină care trece dintr-un mediu cu indice n1 printr-o lamă cu fețe plan paralele de indice de refracție absolut n2 (fig1.7.1.). Presupunem n2>n1 (asemănător unei lame de sticlă în aer). Imaginea punctului O se formează în I. Pentru calcularea deplasării PK a razei emergente, din triunghiul PQM avem:

398

(1.7.1)

iar din triunghiul PKQ:

(1.7.2)

Deplasarea PK este proporțională cu grosimea lamei și depinde de i fiind nulă când i=0 (r=0).

De asemenea, se poate calcula distanța dintre obiect (O) și imagine (I) astfel: IO=PL și din triunghiul PLQ rezultă:

400 (1.7.3)

și deoarece:

401

rezultă:

402 (1.7.4)

Când observarea obiectului (O) se face perpendicular (i0;r0), din (1.7.4) rezultă:

403 (1.7.5)

Această relație poate fi folosită la măsurarea indicelui de refracție al materialului prin măsurarea grosimii e și a distanței IO. Din ultima relație rezultă:

404 (1.7.6)

1.8. Lentile. Lentile subțiri

Un sistem optic format din dioptri sferici, dioptri plani, oglinzi sferice sau plane , care au toatte suprafețele de separație cu centrele de curbură pe aceeași dreaptă se numește sistem optic centrat.

Un sistem optic centrat format din doi dioptri sferici, sau dintr-un dioptru sferic și unul plan se numește lentilă.

Lentilele sunt confecționate dintr-un material transparent (sticlă, cuart, etc.) . În acest fel cei doi dioptri separă materialul lentilei de mediul inconjurător (de obicei aer)..

După acțiunea lor asupra unui fascicul paralel de lumină, lentilele se împart în convergente, dacă transformă fasciculul paralel de lumină într-un fascicul convergent, respectiv divergente dacă transformă fasciculul paralel în unul divergent.

Lentile convergente sunt mai groase la mijloc și mai subțiri la extremitați iar lentile divergente sunt mai subțiri la mijloc și mai groase la extremități.

Fig.1.8.1 Tipuri de lentile [24]

Fig.1.8.2 Simbolurile lentilelor Fig.1.8.3 Elementele geometrice ale lentilelor

În fig.1.8.3. se disting principalele elemente geometrice ale lentilelor:

C1 și C2 – centrele de curbură;

R1 și R2 – razele calotelor sferice;

O – centrul optic prin care orice rază de lumină care trece este nedeviată;

axa optică principală- dreapta care trece prin cele două centre de curbură și prin centrul optic;

axa optică secundară- orice dreaptă care trece prin centrul optic.

Dacă grosimea lentilei este mică în comparație cu razele de curbură ale fețelor, aceasta este considerată subțire. . Pentru o lentilă subțire punctele nodale coincid într-un punct numit centru optic notat O prin care razele luminoase trec nedeviate. Centrul optic se află la intersecția axei optice cu planul la care s-a redus lentila subțire. Dacă razele de lumină incidente pe lentilă sunt paralele cu axa optică principală, atunci după trecerea prin lentilă ele sunt strânse într-un punct situat pe axa optică principală, F2, numit focar principal imagine. Dacă razele de lumină incidente pe lentilă trec printr-un punct situat pe axa optică principală numit focar principal obiect F1, atunci după trecerea prin lentilă ele devin paralele cu axa optică .În concluzie o lentilă subțire are două focare, situate pe axa opică principală, un focar obiect F1 si un focar imagine F2.

Distanța focală f a unei lentile este distanța de la centrul optic al acesteia la focarul imagine. Pentru lentilele convergente distanța focală este pozitivă, iar pentru cele divergente este negativă (fig.1.8.2).

lentila convergentă b) lentila divergentă

Fig 1.8.4 Focarele unei lentile subțiri

Tinând seama de convenția de semne (distanțele măsurate în sensul propagării luminii sunt pozitive, iar cele măsurate în sens invers propagării luminii sunt negative) si de faptul că distanțele se măsoara de la centrul optic al lentilei între, distanța obiect lentilă p, distanța imagine lentilă psi distanța focală f există relația :

= + (1.8.1)

Relația (1.8.1) reprezintă formula fundamentală a lentilelor subțiri.

1.9..Construcții de imagini în lentile

Un punct luminos este un punct care emite lumina in toate direcțiile.. Pentru construirea imaginii punctului A este suficientă reprezentarea a două din urmatoarele trei raze:

raza paralelă cu axa optică, după refracție trece prin focarul imagine, F2;

raza care trece prin centrul optic al lentilei și nu va fi deviată;

raza care trece prin focarul obiect, F1, după ce traversează lentila devine paralelă cu axa optică

Fig 1.9.1 Construcția imaginii unui punct luminos prin lentila convergentă

Punctul A’, imaginea lui A prin lentilă se obține la intersecția a două din razele menționate mai sus.Pentru construcția imaginii unui obiect se consideră un segment AB ce reprezintă obiectul, perpendicular pe axa optică principală, cu unul din capete pe axă.

Fig.1.9.2 Construcția imaginii unui obiect prin lentila convergentă

În funcție de poziția unui obiect față de lentila convergentă imaginea formată de aceasta poate fi :

reală – se formează la intersecția razelor refractate si poate fi proiectată pe un ecran;

virtuală –se formează la intersecția prelungirilor razelor refractate și nu poate fi proiectată pe un ecran.

Caracteristicile imaginii unui obiect printr-o lentilă convergentă sunt prezentate in tabelul urmator:

Indiferent de poziția pe care o are obiectul față de o lentilă divergentă, imaginea lui este virtuală, dreaptă, mai mică decât obiectul și este situată între focar și lentilă.

CAPITOLUL II

INSTRUMENTE OPTICE

2.1. Clasificarea instrumentelor optice

Instrumentele optice realizează îmbunătățirea condițiilor de observare vizuală a obiectelor și fenomenelor. Instrumentele optice se pot clasifica în funcție de fenomenul optic pe care se bazează și de destinația pe care o au astfel:

instrumente bazate pe fenomene din optica geometrică;

instrumente fotometrice;

instrumente bazate pe fenomene din optica ondulatorie;

instrumente în care se utilizează optica fibrelor.

Instrumentele optice sunt în marea majoritate sisteme centrate, având în alcătuirea lor lentile, sau lentile și oglinzi, sau lentile, oglinzi și lame cu fețe plane și paralele. Cele care se bazează pe fenomene de optică geometrică se pot clasifica după natura imaginilor obiectelor obținute în:

instrumente care dau imagini reale ale obiectelor; aceste imagini pot fi prinse pe un ecran de proiecție, pe o placă sau pe un film fotografic (ex: ochiul, aparatul de fotografiat , aparatul de proiecție).

instrumente care dau imagini virtuale ale obiectelor; fiind folosite pentru examinarea obiectelor în mod direct (ex: lupa, microscopul, luneta și telescopul ). Aceste instrumente sunt formate din două părți: un obiectiv îndreptat spre obiect și un ocular îndreptat spre ochiul observatorului.

Un instrument optic este caracterizat prin unele mărimi fizice:

Puterea optică de mărire –este raportul dintre tangenta unghiului sub care se vede un obiect prin instrument și lungimea obiectului perpendicular pe axa optică.

P = (2.1.1)

Grosismentul –este raportul dintre tangenta unghiului sub care se vede un obiect prin instrumentul optic și tangenta unghiului sub carea se vede obiectul cănd este privit cu ochiul liber.

G= (2.1.2)

Mărirea transversală -este raportul dintre dimensiunea liniară a imaginii și dimensiunea liniară a obiectului.

𝜷= (2..1.3)

Puterea de separare –este capacitatea instrumentului optic de a da imagini separate pentru două puncte apropiate ale obiectului( rezoluția).

Instrumentul optic cel mai simplu este acela care este format dintr-o singură lentilă convergentă și formează imaginea reală a unui obiect pe o suprafață sensibilă la lumină.

2.2 Ochiul

Din punct de vedere anatomic , ochiul este un organ deosebit de complex, servind la transformarea imaginilor geometrice ale corpurilor în senzații vizuale. Din punct de vedere al opticii geometrice el constituie un sistem optic format din trei medii transparente: umoarea apoasă, umoarea sticloasă ( corpul vitros) și cristalinul.

Acestea se găsesc în interiorul globului ocular care este mărginit în exterior de o membrană rezistentă, sclerotica. Aceasta este total opacă exceptând porțiunea din față care este transparentă și de formă sferică nimită corneea transparentă. Lumina pătrunde în ochi prin cornee, străbate cele trei medii transparente și cade pe retină , unde se formează o imagine reală și răsturnată . Fluxul luminos este reglat automat prin acțiunea involuntară a irisului care este o membrană perforată în centru printr-o deschidere circulară de diametru variabil numită pupilă. La lumină intensă, irisul își micșorează pupila pentru a proteja retina, iar atunci când lumina este prea slabă, irisul iși mărește pupila pentru a mări iluminarea imaginilor de pe retină. Retina este o membrană subțire alcătuită din prelungirile nervului optic, conținând un număr mare de celule senzaționale care percep lumina numite conuri si bastonașe. Ochiul uman conține aproximativ 7 miliaone conuri și 130 milioane bastonașe ,răspândite neuniform.

Fig 2.2.1 Structura ochiului [25]

Cristalinul are forma unei lentile biconvexe și poate fi mai mult sau mai puțin bombat sub acțiunea reflexă a mușchilor ciliari modificandu-și convergența astfel încât imaginea să cadă pe retină. Cristalinul are o structură stratificată, cu indicele de refracție spre margine de aproximativ 1,38 iar in interior de aproximativ 1,41.Cristalinul își poate modifica raza de curbură a suprafețeolr, această posibilitate numindu-se acomodare

.

Fig.2.2.2 Vedere normală a ochiului emetrop [26]

Vederea normală este când imaginea se formează exact pe retină, nu în spatele sau în fața retinei.Ochiul normal fără defecte de vedere se numește emetrop.

Distanța minimă a vederii clare este de aproximativ 25cm

Cele mai întâlnite defecte ale ochiului sunt:

Miopia- în acest caz imaginea se formează în fața retinei. Ochiul miop numit și ,,ochi turtit” nu vede clar obiectele îndepărtate.. Miopia se corectează cu lentile divergente.

Fig. 2.2.3 Formarea imaginii în cazul ochiul miop și corectarea miopiei [26]

Hipermetropia- în acest caz imaginea se formează în spatele retinei. Ochiul hipermetrop numit și ,, ochi alungit” nu vede clar obiectele apropiate. Hipermetropia se corectează cu lentile convergente.

Fig. 2.2.4 Formarea imaginii în cazul ochiului hipermetrop și corectarea hipermetropiei [26]

Prezbitismul–este asemănător cu hipermetropia, dar apare datorită scăderii capacității de acomodare a cristalinului odată cu înaintarea în vârstă. Acest defect de vedere se corectează cu lentile convergente.

2.3. Aparatul fotografic

Aparatul de fotografiat funcționează într-un mod asemănător cu ochii noștri, doar că el înregistrează permanent o imagine pe care o putem împărtăși cu alte persoane , înregistrând imaginea pe film sau în mod digital.

Fig.2.3.1 Structura aparatului de fotografiat [27]

Aparatul de fotografiat are două caracteristici principale: distanța focală a sistemului optic și domeniul de variație a acesteia.

În timp ce camera obscură este un dispozitiv pus la punct permanent, datorită micimii orificiului, ochiul uman are un sistem de adaptare extrem de complex.

Pupila noastră funcționează ca și orificiul camerei obscure, permite intrarea razelor de lumină reflectate de obiecte. În interiorul ochiului razele întâlnesc cristalinul care funcționează ca o lentilă convergentă ce concentrează razele care îl traversează. Aceste raze ajung la retină , un fel de ecran pe care se proiectează imaginile.

În aparatul fotografic lumina intră prin obiectiv, care este un sistem de lentile convergente. Lumina trece prin obturator un timp scurt și impresionează pelicula care se găsețte în partea posterioară a aparatului. Pelicula este acoperită cu substanțe speciale care permit apariția imaginilor după ce pelicula este introdusă într-un lichid denumit revelator

Fig.2.3.2.Formarea imaginii în aparatul de fotografiat și în ochi [27]

O-obiectiv,M-montura cu filet, F-film.b) 1-corneea, 2-sclerotica, 3-cristalin, 4-pupila, 5-iris, 6-retina, 7- fovea centrală, 8-nerv optic ,9-mușchi ciliari

Imaginea A’B’ reală a obiectului AB, inversată în aparat printr-un sistem convergent de lentile care alcătuiesc obiectivul O, se formează pe pelicula sensibilizată, F, aflată în planul focal al acestuia. Distanța între obiectiv și film poate fi modificată printr-un mecanism astfel încât pentru orice depărtare la care se află obiectul, imaginea să se formeze cu claritate pe film. În funcție de iluminarea obiectului se reglează deschiderea diafragmei aparatului și timpul de expunere încât să se asigure fluxul de energie luminoasă necesar impresionării corecte a filmului ales.

2.4 Aparatul de proiecție

Aparatele de proiecție formează imgini mărite , reale ale unor obiecte plane pe un ecran.

Fig.2.4.1 Sistemul optic al unui aparat de proiecție [28]

Aparatul este format dintr-un obiectiv Ob, cu condensor C, sursă S și o oglindă sferică M. Obiectul O este un diapozitiv. Pentru ca pe ecran să se obțină o imagine reală mărită trebuie ca obiectul să fie plasat aproape de planul focal obiect al obiectivului.

Sistenul de iluminat al obiectului este format din sursa S (lampă cu filament incandescent de putere mare)

Oglinda M care recuperează o parte din radiațiile emise de sursa S în alte direcții decât înspre condensorul C, este situată la o distanță VS=R, unde R este raza de curbură.

Condensorul C, pentru a nu contribui la crețterea defectelor optice, este format din două lentile plan-convexe orientate cu suprefețele convexe spre interiorul sistemului. El este plasat lângă obiect, astfel încât să producă o iluminare uniformă a acestuia.

Pentru a evita reducerea fluxurilor fasciculelor care contribuie la formarea imaginilor de către montura obiectivului, condensorul formează imaginea sursei pe obiectiv, astfel încât mărimea ei să fie mai mică decît diametrul monturii.

Dacă aparatul realizează proiecția unui obiect transparent el se numețte diascop, iar dacă proiectează obiecte opace , el se numește episcop.

2.5 Lupa

Lupa este un sistem optic simplu, convergent format din una, două sau chiar trei lentile subțiri. Lupa este folosită pentru observarea obiectelor mici. Imaginea dată de o lupă este o imagine virtuală, dreaptă și mărită.

Fig.2.5.1 Formarea imaginii prin lupă [27]

2.6 Microscopul

Pentru observarea obiectelor ale căror dimensiuni sunt mai mici decât cele care pot fi observate cu ajutorul lupei, se folosește un instrument optic mai comlex numit microscop.

Fig.2.6.1 Microscop [27]

Microscopul este format din obiectiv, partea îndreptată către obiect care dă imagini reale și ocularul, partea îndreptată către ochi, care dă o imagine virtuală și mărită a imaginii reale dată de obiectiv.

Obiectivul formează imaginea reală și mărită, A’B’ a obiectului AB, așezat înaintea focarului obiect al obiectivului, în timp ce ocularul formează imaginea viruală și mărită A”B” a lui A’B’.

Deoarece ochiul preferă să privească neacomodat imaginea y2 (A’B’), aceasta se va afla destul de departe încât razele emergente sunt aproape paralele. Raza A”F’2 face cu axa optică a sistemului unghiul 𝜶2 aproximativ egal cu unghiul format de raza A”O’(O’ centrul ocularului) cu axa optică. Datorită faptului că imaginea y1‘ se formează foarte aproape de focarul F2 ocularului , ca și în cazul lupei, imaginea finală A’B’ poate fi privită fără efort de acomodare.

Fig 2.6.2 Formarea imaginii prin microscop [27]

Puterea optică a microscopului este:

P= (2.6.1)

e- distanța dintre focarul posterior al obiectivului și focarul anterior al ocularului.

Puterea microscopului crește cu creșterea convergențelor obiectivului și ocularului și a intervalului optic e. Valoarea exactă a lui e este stabilită de fiecare observator în parte, prin operația de “punere la punct”; observatorul deplasează axial ocularul în montura sa până vede clar imaginea A”B”.

În practică, microscoapele dispun de mai multe obiecive și oculare ce pot fi așezate pe rând în orice combinații, la capetele tubului microscopului realizându-se diverse puteri. Pentru a se putea obține imagini suficient de luminoase, microscopul este prevăzut cu un condensor care se află între sursa de lumină ș obiectivul microscopului și care are rolul de a concentra lumina pe preparatul microscopic.

În teoria instrumentelor optice se stabilește că distanța minimă dintre două puncte ale obiectului care mai pot fi văzute separate unul de celălalt, prin microscop, este dată de:

𝜺= (2.6.2)

unde 𝝀 este lungimea de undă a radiației folosite, n este indicele de refracție al mediului străbătut de radiație între obiect și obiectiv, iar u este unghiul dintre axa optică și razele cele mai depărtate de axă care mai pătrund în obiectiv.

Pentru ca 𝜺 să fie cât mai mic deci pentru ca puterea separatoare să aibă o valoare cât mai mare trebuie să micșorăm pe 𝝀 sau să mărim pe n și u. Este avantajos să se folosească radiații cu lungimea de undă cât mai mică. Folosindu-se lumină ultravioletă și înregistrând imaginea pe placa fotografică, s-au putut distinge obiecte de dimensiuni 0,15 𝝁m. Pentru a mări indicele de refracție n se folosește observarea prin imersie ( microscop cu imersie), în care, între obiect și obiectiv se așază o picătură de lichid ( n=1,515). Este avantajos să se folosească obiective cu deschidere mare, astfel incât sin u să fie cât mai mare, dar aceste obiective pun probleme complicate de constructție datorită aberațiilor de sfericitate.

2.7. Luneta

Prima lunetă a fost construită în Olanda la începutul anului 1600, iar în 1610 Galileo Galilei își construiește una folosind-o la observațiile astronomice.

În astronomia profesionistă lunetele au cedat treptat locul telescoapelor reflectoare întrucât oglinzile acestora pot fi fabricate în dimensiuni mult mai mari și sunt mai ușor de prelucrat.

Cea mai mare lunetă din lume a fost instalată în 1897 la observatorul Yerkes (SUA) și are un diametru al obiectivului de 102 cm cu o distanță focală 19,4m.

Lunetele folosesc principiul de refracție a luminii – atunci când lumina trece prin obiectivul lunetei este refractată și ajunge într-un punct numit focar, unde este examinată print-un “ocular”- o lupă mai sofisticată.

Tipuri de lunete:

Luneta Galilei- este formată dintr-un obiectiv convergent și un ocular divergent, așezate astfel încât focarul imagine al obiectivului să coincidă cu focarul obiect al ocularului.

Fig. 2.7.1 Schema lunetei lui Galilei [28]

Fig 2.7.2 Formarea imagini prin luneta lui Galilei [28]

Luneta Kepler este un sistem afocal format dintr-un obiectiv cu distanță focală mare și un ocular care dă o imagine virtuală mărită a obiectelor. Obiectivul și ocularul lunetei sunt formate din mai multe lentile pentru a fi corectate aberațiile geometrice și cromatice. La obiectivul lunetei ajung fascicule largi de lumină puțin înclinate față de axa optică, din acest motiv el trebuie corectat în special de aberația de sfericitate și cromatismul axial.Ocularul este traversat de fascicule cu înclinare mare și deci va mai trebui corectat de aberația de cromatism transversal, distorsiune și curbura câmpului. Obiectivul  (format dintr-o lentilă convergentă) produce imaginea reală și răsturnată a obiectului situat departe de observator. Obiectul, prin lentila ocularului  (lentilă divergentă) va fi mărit, creând o imagine văzută de ochi care vede de fapt o imagine virtuală mărită .

Fig.2.7.3 Formarea imaginii prin luneta Kepler [27]

Există mai multe tipuri de obiective pentru lumetă

obiectivul de tip Gauss–este o asociere de două lentile, una divergentă și una convergentă, acestea fiind confecționate din material diferite;

obiectivul de tip Fraunhofer-este format dintr-o lentilă convergentă din crown și o lentilă divergentă din flint separate printr-un interstițiu de aer;

obiectivul de tip Clairaut și Mossotti-este format din două lentile lipite ,una convergentă și una divergentă.

Există de asemenea mai multe tipuri de oculare pentru lunetă

ocularul Ramsden- este format din două lentile plan convexe confecționate din același material; distanțele focale ale lentilelor și distanța l dintre ele verifică relația:

f1 : f2 : l=1 :1 :1 (2.7.1)

Fig.2.7.4 Ocularul Ramsden [29]

ocularul Huygens-este format din două lentile plan convexe, având raportul distanțelor focale

f1 : f2 = 3 (2.7.2)

Fig 2.7.5 Ocularul Huygens [29]

Luneta terestră. Pentru obervații terestre se poate folosi luneta Galilei. Dacă servește și pentru măsurători trebuie să aibă gosiment mare, luneta trebuie să fie tip Kepler, prevăzută cu un sistem optic de redresare a imaginii. Redresarea se poate realiza cu sisteme alcătuite din lentile, prisme sau oglinzi.

2.8. Telescopul

Telescopul este un instrument optic folosit pentru observarea obiectelor îndepărtate fiind un sistem optic centrat, compus dintr-un obiectiv si un ocular, montate la capetele unui tub optic. Obiectivul formează imaginea reală, răsturnată si micșorată a obiectului îndepărtat, în planul său focal sau în apropierea planului focal.

Telescopul Kepler sau telescopul astronomic este format din două sisteme optice centrate, convergente. Obiectivul are diametrul mare și distanța focală foarte mare, iar ocularul are diametrul mic și distanța focală foarte mică in comparație cu obiectivul.

Telescopul Newton este alcătuit dintr-o oglindă principală parabolică care reprezintă obiectivul și un ocular lenticular. Telescopul newtonian este un tip de telescop reflector

Fig.2.8.2 Formarea imaginii prin telescopul newtonian [27]

Telescopul lui Galilei este format dintr-un obiectiv care este o lentilă convergentă și un ocular care este o lentilă divergentă. Imaginea finală este o imagine dreaptă dar nu prea mare.În general acest telescop este folosit deseori ca și binoclu de teatru. Spre deosebire de telescopul Kepler are în plus o lentilă suplimentară, convergentă, montată între obiectiv și ocular. În general această lentilă este mobilă, un astfel de telescop dând o imagine virtuală, dreaptă și mărită. Telescopul lui Galileo funcționează prin refracția luminii și este deasemenea cunoscut ca telescop refractor.

Fig.2.8.3 Formarea imaginii prin telescopul lui Galilei [27]

Fig 2.8.4 Londra via New York printr-un telescop uriaș [30]

Aparatul este un gigant telescop electronic care permite londonezilor să observe ce se întâmplă în New York și viceversa. Cele două ecrane si corpurile propriu-zise de la suprafața sunt construite in stil Jules Verne si au inaltimea de 3,3 metri si lungimea de 11,2 metri.
Dedesubt, pe o lungime de peste 7000 de kilometri, se află cea mai mare parte a corpului electroscopului, care face legătura intre cele două orașe prin intermediul cablurilor cu fibre optice.

CAPITOLUL III

CONSIDERAȚII METODICE PRIVIND PREDAREA FIZICII ÎN GIMNAZIU

3.1 Îmbinări ale metodelor tradiționale și moderne

Evoluția învățământului românesc are ca finalitate formarea și educarea elevilor pentru societatea contemporană în continua expansiune.

Necesitatea pregătirii elevilor pentu societate face ca în timpul procesului educativ să fie utilizate o serie de metode. Acestea sunt cu preponderență tradiționale, însă cu succes se impun și metode moderne.

Importanța îmbinării metodelor tradiționale cu cele moderne are ca scop asigurarea învățământului de calitate pentru elevi. În acest sens Miron Ionescu spunea că metodele de învățământ pot fi definite ca “modalități de acțiune cu ajutorul cărora, elevii, în mod independent sau sub îndrumarea profesorului. își însușesc cunoștințele, își formează priceperi și deprinderi, aptitudini, concepția despre lume și viață”.[15]

Din punct de vedere etimologic, cuvântul “metodă” provine din limba greacă “methodos”: odos=cale, drum și metha=spre, către, deci “drum spre”, “cale de urmat” în vederea atingerii unui anumit scop, în general legat de o anumită temă.

Tendința de azi este evoluția. Absolut totul și toate trebuie să evolueze, însă în cadrul metodei lucrurile stau altfel. Tehnica de acțiune este oarecum limitată, ea ținând seama de particularitățile elevilor de la clasă, de aceea procedeele sau metodele variază fără a afecta realizarea scopului urmărit. Între metodă și procedee relaționările sunt dinamice pentru că metoda ca atare poate să devină ea însăși procedeu în contextul altei metode sau un procedeu poate fi ridicat la rang de metodă în funcție de un anumit context favorabil unei atare perspective.[13]

Metodele tradiționale expozitive sau frontale sunt axate pe un auditoriu numeros, cu un anumit ‘baraj’ cultural.

Metodele moderne dispun de diversitate și se impun procesului complex de învățare.

Metodele tradiționale se caracterizează prin:

-punerea accentului pe însușirea conținutului vizând în principal latura informativă a educației;

-accentuarea activității de predare a profesorului, elevul fiind cel instruit;

-comunicarea predominantă;

-orientarea spre finalitate, evaluarea constând doar în reproducerea cunoștințelor;

-caracter formal;

-stimularea competiției;

-stimularea motivației pentru învățare;

-impunerea disciplinei școlare și a autorității cadrului didactic.

Metodele moderne la rândul lor se caracterizează prin:

-acordarea priorității dezvoltării personalității elevilor, vizând latura formativă a educației;

-activitatea centrată pe învățarea elevului;

-învățarea prin descoperire;

-orientarea spre progres, spre dezvoltare;

-flexibilitate, încurajând învățarea prin cooperare și capacitatea de autoevaluare la elevi, evaluarea fiind una formativă;

-stimularea motivației intrinsece;

-relația professor–elev de tip democratic, bazată pe respect și colaborare, iar disciplina derivă din modul de organizare a lecției.

Din cele relatate până acum putem evidenția faptul că metodele tradiționale generează pasivitate în rândul elevilor, iar metodele moderne încurajează participarea acestora, inițiative și creativitate. Profesorul trebuie să coopereze cu elevii, să devină un model real de educație permanent, să se implice în deciziile educaționale și să asigure un învățământ de calitate.

3.2 Metode didactice tradiționale utilizate în predarea lecțiilor de fizică

La învățarea eficientă care să impulsioneze dezvoltarea celui care învață, concură și sistemul condițiilor externe ale învățării. În cadrul acestora, metodele didactice ocupă un loc deosebit. Ele reprezintă modalități prin care elevii, indrumați de professor sau în mod independent ,își însușesc cunoștințele, își formează priceperi și deprinderi, aptitudini, atitudini și concepția despre lume și viață. [32]

Organizarea concretă a învățării se realizează cu ajutorul unor modele de lucru. Metodele didactice ca și întreg învățamântul au suferit în ultima vreme schimbări importante.Chiar și cele mai tradiționale au fost reconsiderate, devenind metode active, care implică elevii în mod creator.[32]

Evoluția metodelor de învățământ în teoria și practica instruirii a reprezentat și reprezintă un proces extrem de dinamic, cu repercursiuni importante asupra creșterii eficienței procesului instuctiv-educativ.[10]

Metode didactice frecvent utilizate în predarea-învățarea lecțiilor de fizică sunt:

Expunerea didactică

Conversația euristică

Observația

Demonstrația didactică

Exercițiul didactic

Algiritmizarea

Modelarea

Problematizarea

Jocul didactic

3.2.1. Expunerea didactică

Metoda expunerii în lecțiile de fizică constă în prezentarea verbală monologată a unui volum de informatție de către professor către elevi, în cocordanță cu prevederile programei și cu cerințele didactice ale comunicării.[13]

Sub aspectul funcției didactice principale, metoda expunerii se înscrie între metodele de predare, ea beneficiind de o îndelungată utilizare în procesul de învățământ, de unde încadrarea ei între metodele tradiționale ale școlii de pretutindeni.

În funcție de vârsta elevilor și de experiența lor de viață, expunerea didactică în cadrul orelor de fizică poate îmbrăca mai multe forme:

Povestirea-constă în prezentarea informației sub formă descriptivă sau narativă, respectând ordonarea în timp sau spațiu a obiectelor, fenomenelor, evenimentelor.

Explicația- forma de expunere în care ,, predomină argumentarea rațională”,făcându-și loc deja problemele de lămurit, teoremele, regulile, legile științiice etc.În explicație cuvântul profesorului înfățișează elevilor tema desfășurată într-o ordonare logică de date și fapte care duce în mod necesar la o concluzie și generalizare.[7]

Prelegerea școlară-reprezină forma de expunere în cadrul căreia informația este prezentată ca o succesiune de idei, teorii, interpretări de fapte separate, în scopul unificării lor într-un tot.[17]

3.2.2. Conversația euristică

Conversația face parte din categoria metodelor didactice de transmitere și însușire a cunoștințelor. Ea se bazează pe interacțiuni și schimburi verbale/dialoguri între profesori și elevi și între elevi, pe înlănțuiri de întrebări și răspunsuri ce vizează atingerea competențelor specifice și competențelor generale prestabilite.[19]

Conversația euristică este o formă calitativ superioară a conversației, cu potențial activizator mare. Aceasta implică elevii activ și interactiv, în realizarea de schimburi verbale reciproce profesor-elev și elev-elev , și să descopere noul prin efort propriu, deci să realizeze o învățare interactivă.

Se folosește în condițiile în care cunoștințele pot fi desprinse de elevi din cercetarea unui material intuitiv, din analiza unor exemple, a experiențtei și observațiilor anterioare-când noile cunoștințe pot fi deduse din cunoștințele însușite anterior sau pe cale inductivă, pe temeiul experienței elevilor.Presupune momente de căutări, incertitudine chiar tatonări dar și de selecție a posibilităților, alegerea căilor cu șanse de a se dovedi optime.

Particularitățile cunoașterii euristice sunt:

Trecerea de la necunoscut la cunoscut se face printr-o zonă de semicunoaștere, cu ambiguități, alternative, contraindicații;

Să progreseze de la incertitudine la certitudine, adică să știe de unde se pleacă, dar nu știe unde se ajunge în final;

Este o modalitate de cunoaștere care evoluează dramatic. Se pot presupune riscuri și surprise, se emit erori, se ajunge la înfundături, fiind necesară o reluare și încercarea de găsire a unor soluții. Pentru a înainta, este nevoie de inițiativă, pasiune, perseverență, îndrăzneală.[16]

Conversația euristică poate avea loc la începutul studierii unei teme, cu material cunoscut, pentru precizarea și aprofundarea noțiunilor, aceasta fiind o conversație introductivă. Alteori, conversația se aplică în cadrul expunerii materialului nou fiind însoțită de demonstrație, observație, aici fiind o conversație de fixare. Conversația de verificare sau încheiere cu scopul de a sistematiza și generaliza cunoștințele și deprinderile principale ale temei sau disciplinei respective se aplică la sfârșitul studierii unei teme, capitol sau disciplină. Conversația se aplică la majoritatea lecțiilor cu scopul de a controla cunoștințele.

Întrebările nu constituie numai instrumente de comunicare între membrii binomului educațional, ci și un instrument de învățare interactivă pentru elevi. Cu ajutorul lor, elevii devin subiecți activi în propria formare și participă efeciv la construcția cunoștințelor .Astfel, principala direcție de modernizare a metodei conversației se referă la valorificarea ei ca metodă care să pună accent pe acordarea unei cât mai mari libertăți pentru elevi în alegerea activităților și modalităților de lucru teoretice și practice, în căutările, experimentările, investigațiile și cercetările lor. Tendința este intensificarea dialogului profesor-elevi și elevi-elevi, angajarea activă a acestora în reorganizarea informațiilor și descoperirea altora noi.[4]

3.2.3.Observația

Ca metodă didactică, are atât valoare euristică cât și participativă. Deprinderile de observare se formează și se dezvoltă la elevi activitatea didactică este astfel organizată de professor încât să ofere cât mai multe ocazii de a observa.

Ca metodă didactică, observația îmbracă următoarele forme de bază:

Observația dirijată de profesor- are menirea să îndrume, să direcționeze activitatea de a observa a elevului spre obiectivul stabilit de profesor. Observația dirijată poate avea una sau mai multe sarcini sau obiective. Rezultatele observării dirijate sunt mai precise, se obțin în timp mai scurt, dar sunt limitative, nu permit dezvoltatrea creativității la elevi. În cadrul lecțiilor și activităților practice se pot realiza următoarele forme de observare dirijată: observarea materialului prezentat de profesor, observarea materialului distribuit elevilor și observarea lui individual.[4]

Observarea nedirijată- oferă elevilor mari posibilități de dezvoltare atât în privința achiziției de cunoștințe, dar mai ales, în aceea a formării unor atitudini și capacități spirituale, ca și a unor deprinderi de lucru. Rezultatele observării nedirijate într-un grup de elevi sunt foarte diferite, fiecare dintre ei observând altceva. Astfel, se poate afirma că observarea nedirijată este eterogenă și depinde de foarte mulți factori. Este mai puțin fină și exactă, cu toate acestea este extrem de formativă.Elevii sunt lăsați în seama propriilor puteri, ceea ce-i motivează, îi responsabilizează, îi mobilizează, le stârnește interesul pentru activitate, le dă liberatate de gândire și acțiune.

Fiecare din formele de observare are avantaje dar și neajunsuri pentru procesul de predare-învățare. Opțiunea pentru una sau alta dintre acestea apaține fiecărui professor.Important este însă ca forma de observare să fie selectată în funcție de obiectivul didactic urmărit. Observarea didactică are valoare dacă datele culese conduc la interpretări și judecăți de valoare.[2]

3.2.4. Demonstrația didactică

Este una dintre metodele intuitive prin care sunt prezentate obiectele și fenomenele pentru a confirma sau dovedi adevăruri, acțiuni, comportamente.[13] La baza demonstrației se află de regulă un suport material (natural, figurativ, simbolic) care prin intermediul limbajului facilitează cunoașterea.În procesul de predare-învățare demonstrația are o valoare însemnată. Caracterul ilustrativ al demonstrației este completat în urna reconsiderării cu generator de cunoștințe. Metodele nu sunt prezentate doar de la distanță ci stau acum la dispoziția elevului care le poate studia, analiza, descompune, clasifica.

Se tinde tot mai mult la esențializarea demonstrației (adică, se realizează demonstrarea selectivă a acelor caracteristici și proprietăți care să favorizeze prelucrarea logică a informației).[13]

Demostrația îmbracă forme variate datorită disciplinei care trebuie și poate să aibă la dispoziție o mare diversitate de materiale didactice. Astfel se disting:

Demonstrația figurativă ( cu ajutorul reprezentărilor grafice- fotografii, planșe, tablouri, desene, scheme);

Demonstrația cu ajutorul desenului de pe tablă;

Demonstrația cu ajutorul tehnicilor moderne audio-vizuale: proiecții fixe și dinamice, secvențe televizate, înregistrări audio;

Demonstrația cu ajutorul calculatorului, utilizând software educațional (realizarea unei prezentări PowerPoint, realizarea unor grafice Excel).

Indiferent care dintre formele demonstrației didactice este aleasă pentru lecție, aceasta are un caracter ilustrativ, conducând la reproducerea, oarecum pasivă, a unor acțiuni sau la asimilarea unor cunoștințe pe baza unor surse intuitive.[2]

3.2.5. Exercițiul didactic

Exercițiul în procesul didactic constituie o modalitate de efectuare a unor operații și acțiuni motrice, în chip conștient și repetat, în vederea achiziționării sau consolidării unor cunoștințe sau abilități practice. Această metodă are în principiu un caracter algoritmic, prin aceea că presupune anumite secvențe riguroase, prescrise, ce se repetă întocmai. Exercițiul presupune, deci o suită de acțiuni ce se reiau identic și care determină apariția unor componente educaționale automatizate ale elevilor.

Pe lângă formarea și consolidarea unor deprinderi, exercițiul poate realiza și alte sarcini, precum:adâncirea înțelegerii noțiunilor, regulilor, principiilor și teoriilor învățate, consolidarea cunoștințelor și deprinderilor însușite, sporirea capacității operatorii a cunoștințelor, priceperilor și deprinderilor, prevenirea uitării și evitarea tendințelor de interfență( confuzie), dezvoltarea unor trăsături morale, de voință de caracter.[7]

Exercițiul poate fi clasificat în funcție de mai multe criterii:

după funcțiile îndeplinite pot fi: :introductive, de bază, de consolidare, operatorii, structurale;

după numărul de participanți la exercițiu : individuale, de echipă, colective;

după gradul de intervenție al cadrului didactic: dirijate, semidirijate, autodirijate, combinate.[6]

3.2.6. Algoritmizarea

Algoritmizarea este metoda de învățământ care presupune utilizarea de algoritmi. Ea constă în efectuarea unui lanț de exerciții dirijate, integrate la nivelul unei scheme de acțiune didactică, ce urmărește îndeplinirea sarcinii de instruire conform demersului proiectat de profesor în sens univoc.

Algoritmul reprezintă un sistem de reguli, prescripții, indicații, raționamente, care conduc la rezolvarea unei sarcini de predare-învățare și care se caracterizează prin:

succesiunea univoc determinată a etapelor / operațiilor;

valabilitatea sa pentru un anumit tip de clasă de probleme;

atingerea cu certitudine a finalității.

Proprietățile algoritmului sunt: determinarea (ceea ce înseamnă că structura logică a algoritmului trebuie să fie compact coerentă, fiecare operație să-și aibă un loc precis în cazul succesiunii generale), generalitatea ( să servească la analiza, interpretarea și rezolvarea unei clase cât mai mari de situații problemă) și finalitatea ( aplicarea unui algoritm să conducă la un rezultat cert).

În funcție de momentul în care intervin în procesul de predare-învățare și de finalitatea urmărită, distingem: algoritmi de rezolvare ( conțin un sistem de indicații ,prescripții, reguli și raționamente, cu ajutorul cărora elevul rezolvă o problemă, un exercițiu sau realizează o activitate practică), algoritmi de recunoaștere ( conțin un sistem de reguli și de raționamente cu ajutorul cărora elevul recunoaște dacă tipul de problemă pe care o are de rezolvat face parte din una din clasele de probleme rezolvate anterior), algoritmi optimali ( apelează la gândirea probabilistică și la strategia euristică a elevilor, care pe baza unor raționamente inductive sau deductive găsesc soluția optimă a unei probleme din mai multe soluții probabile)

În funcție de forma lor, algoritmii se clasifică în: reguli de calcul, scheme de desfășurare, instructaje orale sau scrise.

Avantajele aplicării acestei metode în procesul de învățământ se evidențiază atât la nivelul activității profesorului, cât și la cel al activității elevilor.Profesorul este determinat pe de o parte să descopere structura logică a tipului de probleme și a cunoștințelor ce se pretează la aplicarea algoritmizării, iar pe de altă parte , să cunoască cât mai exact mecanismele de gândire al elevilor.

Elaborarea algorimilor se face cu ajutorul elevilor, printr-o înlănțuire a raționamentelor ce au la bază structura logică a problemei, prin exersarea gândirii lor productive. Însușirea algoritmului se realizează prin exerciții ce solicită exersarea gândirii reproductive a elevilor. Elaborarea, însușirea, aplicarea și ,,ameliorarea” algoritmului evidențiază unitatea și continuitatea dintre demersul euristic și cel algoritmic. Algoritmizarea contribuie la realizarea unei gândiri sistematice bine organizate și riguroase.[7]

3.2.7. Modelarea

Este o metodă didactică care presupune investigarea indirectă a realității, a obiectelor, fenomenelor, proceselor cu ajutorul modelelor materiale sau ideale; la bază stând analogia dintre model și sistemul care-l reprezintă.

Folosirea modelării introduce elevii în raționament prin analogie, ușurează formarea operațiilor mintale pe baza interiorizării acțiunii obiectuale, stimulează cunoașterea euristică.Modelul este un sistem relativ simplu ,un ,,înlocuitor” al unui sistem mai complex care este greu de studiat în mod direct.[6]

Se disting următoarele categorii de modele : obiectuale – obiectele însele, iconice- planșe, machete, filme didacice, diapozitive, simbolice- simboluri convenționale care trimit la realitate, flexibile – reprezentate de desene executate de profesor și elevi pe tablă și/sau în caiete.[6]

Învățarea cu ajutorul modelelor este o metodă didactică activă pentru că:

se bazeazaă pe reflecția personală;

implică participarea gândirii analogice creatoare;

ușurează formarea și exerrsarea operațiilor mintale;

obișnuiește elevii cu raționamentul prin analogie;

presupune emiterea de ipoteze și verificarea lor prin experimentări în plan mintal sau material;

îl ajută pe elev să dobândească independență în gândire, autonomie cognitivă și educativă.[7]

3.2.8 .Problematizarea

Asimilarea noilor cunoștințe și în primul rând dezvoltarea funcțiilor intelectuale impune o activitate personală a subiectului.Dar activitatea este doar acolo unde există o problemă de rezolvat. Conceptul de problemă nu este însă identic cu situația-problemă sau problematizarea.

Problema este o sarcină cu un conținut precis, cu o cerință precisă și care poate fi rezolvată prin acțiune fizică și intelectuală. Spre deosebire de problemă, situația-problemă îl determină pe elev să-și confrunte experiența cognitiv-emoțională anterioară cu noul, necunoscutul din enunțul problemei.Acest nou, necunoscut, este astfel formulat încât să provoace contradicție între cele afirmate și ceea ce știe elevul. Contradicția gererează pe plan psihic uimire, mirare contrarietate, conflict cognitiv intern, care stârnesc la elevi dorința de a găsi soluția situației- problemă.

Specificul problematizării constă în faptul că profesorul nu comunică cunoștințe gata elaborate ci îi pune pe elevi în situația de căutare, de descoperire, propunându-le spre rezolvare situații-problemă autentice.

Rezolvarea situațiilor problemă cuprinde următoarele etape:

perceperea problemei ( studierea și prelucrarea enunțului);

studierea datelor problemei și căutarea soluțiilor posible;

obținerea rezultatelor;

valorificarea cunoștințelor dobândite prin efort propriu.[4]

Situațiile problemă pot fi prezentate elevilor sub formă de afirmații, întrebări, experimente.

3.2.9. Jocul didactic

Este o metodă de învățământ, carea îmbină elementele instructive și formative cu elemente distractive, stimulând învățarea și motivația pentru învățare a elevilor.

Obiectivele urmărite în procesul de predare-învățare, prin utilizarea jocului didactic sunt:construirea unor situații de învățare plăcute, atractive, stimulatoare și eficiente;stimularea gândirii active logice a elevilor; dezvoltarea spiritului de observație, de inițiativă, de colaborare; formarea unor deprinderi; stimularea motivației elevilor, determinând participarea voluntară a acestora la învățarea fizicii.

Etapele metodice ale jocului didactic sunt:

pregătirea jocului și a materialului necesar desfășurării lui;

pregătirea clasei pentru joc;

desfășurarea jocului;

anunțarea câștigătorului (dacă jocul presupune întrecerea).

În construirea și alegerea tipului de joc didactic se ține cont de scopul didactic urmărit și de competențele specifice propuse, precum și de condițiile concrete de instruire: natura conținutului științific, particularitățile de vârstă ale elevilor, nivelul general al clasei, resursele materiale disponibile, resursele de timp etc. Modernizarea jocului didacic se poate realiza prin utilizarea calculatorului în activitatea didactică.[7]

Metodele activ-participative sunt modalități de acțiune centrate pe elev și mai exact pe activitatea de învățare a acestuia, pe operațiile mintale și practice pe care le realizează acesta. Ele vizează și asigură antrenarea și activitatea structurilor cognitive, operatorii și afective ale elevului în direcția utilizării potențialului psihic, fizic și afectiv și a transformării lui într-un coparticipant implicat profund în instruire și formare, într-un constructor al propriei cunoașteri, prin activități și sarcini de lucru individuale și / sau cooperative.[3]

Ca urmare metodele active îndeplinesc o dublă funcție: informativă sau cognitivă, întrucât subiecții cunoașterii își însușesc cunoștințe teoretice și practice și își lărgesc orizontul științific, cultural și tehnic și formativă sau educativă, întrucât subiecții cunoașterii dobândesc capacitate și abilități intelectuale, au sentimente și trăiri afective pozitive, își dezvoltă calitativ întreaga personalitate.

Orice metodă are un potențial formativ și un potențial de activizarea specific intrinsec, anumite resurse, să spunem, latente, care pot fi exploatate, valorificate și transformate în valențe activizatoare. Aceste valențe urmează să-i confere metodei semnificația de cale prin care elevul își însușește prin efort propriu cunoștințe, direcționat de cadrul didactic. Astfel cum s-ar explica faptul că aceeași metodă de învățământ, în mâna mai multor personae, are efecte educaționale diferite.

Este eronat să afirmăm că metodele didactice tradiționale nu sunt eficiente și că cele moderne sunt eficiente. Orice metodă are valențe specifice, cât și limite specifice, determinate de contextul educațional, precum și de personalitatea profesorului care o utilizează.Metodele de învățare programată- algoritmizarea, modelarea, simularea, jocul didactic trebuie îmbinate în mod eficient cu cele euristice, pentru formarea stilului de muncă de tip participativ și creativ.Autoinstruirea capătă o pondere din ce în ce mai mare, profesorii devin ghizi, consilieri chiar componenți ai unor echipe creative special pentru a investiga o anumită situație.

3.3. Metode didactice moderne utilizate în predarea lecțiilor de fizică

Calitatea pedagogică a metodei didactice presupune transformarea acesteia dintr-o cale de cunoaștere propusă de profesor într-o cale de învățare realizată efectiv de elevi, în cadrul instruirii formale și nonformale cu deschideri spre educația permanentă.

Metodele active- participative sunt modalități de acțiune centrate pe elev și mai exact pe activitatea de învățare a acestuia, pe operațiile mintale și practice pe care le realizează acesta. Ele vizează și asigură antrenarea și activizarea structurilor cognitive, operatorii și afective ale elevului, îi dezvoltă calitativ întreaga personalitate.

În cadrul activității de predare- învățare profesorul poate utiliza diverse metode moderne de predare.

3.3.1. Munca în grup

Munca în grup este o metodă de învățământ care presupune cooperare și activitate comună în rezolvarea unor sarcini de instruire. Fără a desconsidera individualitatea elevului, această metodă valorifică avantajele muncii școlare și extrașcolare în grup, asigurând condițiile necesare pentru ca efortul comun al elevilor să fie bine organizat și susținut. De altfel, munca în grup poate fi considerată o modalitate de îmbinare a învățării individuale cu cea de grup și în același timp o măsură de atenuare a unei individualizări exagerate. De aceea, se pate spune că în calitate de metodă de instruire, munca în grup este orientată mai ales spre aspectul social al învățării, urmărind dezvoltarea comportamentului social al elevului. [3]

Munca în grup permite împărțirea sarcinilor și responsabilităților în părți mult mai ușor de realizat, iar timpul de soluționare a problemelor este de cele mai multe ori mai scurt în cazul lucrului în grup decât atunci când se încearcă găsirea rezolvărilor pe cont propriu.Cu o dirijare adecvată, învățarea prin cooperare dezvoltă și diversifică priceperile, capacitățile și deprinderile sociale ale elevilor, interrelațiile dintre membrii grupului sporește interesul pentru o temă sau o sarcină, motivând elevii pentru învățare.

Această metodă oferă elevilor posibilitatea de ași împărtăși părerile, experiența, ideile, strategiile personale de lucru, informațiile, reducând la minim fenomenul blocajului emoțional al creativitații deaorece grupul dă un sentiment de încredere de siguranță, antrenare reciprocă a membrilor ce duce la dispariția fricii de eșec și curajul de ași asuma riscul.

Aplicarea acestei metode în cadrul orelor de fizică, este ușor de utilizat, deoarece conținutul lecțiilor permite profesorului să utilizeze frecvent munca în grup.

În aplicarea acestei metode s-au obținut rezultate foarte bune pe parcursul orelor de activități practice cu grupe formate din 4-5 elevi, .

Cercetările psihologice, pedagogice și de sociologia educației au evidențiat productivitatea mai mare a elevilor care lucrează în grup și în același timp au contribuit la elaborarea unei metodologii a muncii în echipă. În primul rând, utilizarea metodei impune cadrului didactic să cunoască modul în care pot fi alcătuite grupele,date despre mărimea și stabilitatea lor, despre conducerea, evaluarea și aprecierea activității lor.

Grupele pot fi alcătuite după criterii diferite (omogene, eterogene,etc) și pot fi permanente sau ocaziționale.Toate acestea sunt stabilite de cadrul didactic în funcție de disciplină, de vârsta și nivelul de pregătire al elevilor, de experiența sa în aplicarea metodei. De obicei, munca în grup este proiectată, condusă, evaluată și organizată de cadrul didactic conform următorelor etape metodice:

analiza temei și a sarcinilor de instruire sau autoinstruire;

împărțirea sarcinilor pe membrii grupului;

documentarea asupra temelor și aspectelor de interes prin cercetaea diferitelor surse;

emiterea unor ipoteze și opinii asupra rezultatelor probabile;

efectuarea de investigații practic-aplicative sau teoretice;

consemnarea rezultatelor obținute;

interpretarea rezultelor obținute;

întocmirea referatului final;

aprecierea și evaluarea rezultatelor.

O atenție deosebită trebuie acordată aprecierii rezultatelor muncii fiecărui elev și a grupelor, ceea ce presupune modificarea sistemului de notare, respectiv folosirea unui sistem de punctaje, utilizarea unor grile, pentru a răspunde dublului caracter al muncii (colectiv și individual). Este important ca forma competitivă de lucru să fie îmbinată cu cea cooperativă, de ajutor reciproc, astfel încât să se dezvolte și să se exerseze la elevi simțul responsabilității, atât pentru munca proprie, cât și pentru cea a colegilor din grupa de lucru.

3.3.2. Metoda asaltului de idei ( brainstorming-ul)

Metoda se desfășoară în cadrul unei reuniuni formate dint-un grup nu foarte mare ( maxim 30 persoane), de preferință eterogen din punct de vedere al pregătirii și al ocupațiilor, sub conducerea unui moderator în cazul nostru profesorul de fizică, care îndeplinește rolul atât de animator, cât și de mediator. Durata optimă este de 20-45 minute.

Meoda a fost inițiată de Alex. F. Osborn, iar din punct de vedere pedagogic are două sensuri:

originar, stimulează creativitatea participanților

al doilea sens este de a fi cadru propice pentru instruirea școlară.

Metoda presupune:

O primă etapă de ordin cantitativ, care reunește un grup de 5-12 elevi ce emit timp de

o oră mai multe idei, nici o afirmație nu este supusă unui demers critic. Astfel se dezvoltă o atmosferă constructivă, fiecare idee primind maximum de atenție. Deoarece nu se critică se diminuează factorii inhibitori șise elimină blocajele din gândire favorizate rutinei intelectuale.

calea progresiv-liniară: presupune evoluția unei idei prin completarea ei până la emiterea ideii de rezolvare a problemei:

Idee Idei Idee

inițială intermediare finală

calea catalitică: ideile sunt propuse prin analogie sau prin apariția unei idei noi opuse celei pe care a generat-o

calea mixtă: o idee poate dezvolta simultan soluții complementare și soluții opuse.

Brainstorming-ul presupune respectarea urmatoarelor reguli:

toate ideile cu caracter de cunostințe vor fi primite ca atare de către membrii grupului;

nici o sugestie nu se critică;

membrii grupului sunt încurajați să construiască pe ideea altuia, la final nici o idee nu aparține nimănui, se încurajează combinațiile de idei;

sunt solicitați și cei tăcuți din grup, aceștia fiind investiți cu această structură de rol și de putere;

calitatea e mai puțin importantă decât cantitatea, dar nu înseamnă că membrii grupului nu trebuie să gândească inteligent și creativ.

A doua etapă constituie ,,perioada de incubare” de reflecție de evaluare și de selecție a ideilor sau soluțiilor propuse. Este necesar ca grupul de persoane care evaluează ideile să fie compus din aceleași persoane care au emis ideile. În practica pedagogică trebuie ca grupul care a emis ideile să fie același cu cei care le evaluează la finalul sesiunii.

Aplicarea acestei metode în practica școlară a permis desprinderea următoarelor concluzii:

elevii se integrează greu într-o asemenea activitate;

grupul care a emis ideile să fie același care le evaluează la sfârșitul sesiunii ( se poate ca investirea unor elevi/ studenti cu titlul de evaluator ai ideilor emise de colegii lor să inducă o atmosferă inhibitorie și conflictuală în cadrul grupului);

elevii trebuie obișnuiți cu specificitatea unei metode (se pot aplica situații de brainstorming amuzante și nespecifice);

se pot aplica simultan mai multe metode de stimulare;

metoda se realizează nai ușor pe grupe omogene, dar este mai puțin eficientă în ceea ce privește originalitatea ideilor, dacă are loc pe grupe eterogene;

una din limitele serioase ale metodei ,,tradiționale’’este că se consumă o mare cantitatea de timp, datorită inhibiției, anumite personae pot dovedi un ritm de creativitate sensibil, mai ridicat față de altele;

grupul poate fi dominat de un membru ineficient[15]

3.3.3. Cubul de completare

Această metodă este folosită în cazul în care se dorește explorarea unui subiect, a unei situații din mai multe perspective. Se oferă astfel posibilitatea de a se dezvolta competențele necesare unor abordări complexe.

Și pentru că este o modalitate de analiză și interpretare din perspective multiple a problematicii, se realizează un cub pe fețele căruia fiind menționate sarcinile de lucru.

Instrucțiunile pentru cele șase fețe sunt:

Descrie ( cum arată, ce componente are, ce culoare, formă, mărime, etc.);

Compară (cu ce se aseamănă și de ce diferă) ;

Asociază( la ce te face să gândești? De ce îți amintește?) ;

Analizează( din ce este făcut? Cum este făcut?) ;

Argumentează( adoptă un punct de vedere: pro sau contra) ;

Aplică( cum poate fi folosit?)

Activitatea se realizează individual, se continuă în perechi, iar când se discută se argumentează ideile individuale. În final se comunică și se notează pe tablă cele șase categorii de cunoștințe.

Această metodă se poate aplica și în grupe de elevi, adică se împarte clasa în șase grupe, fiecare grupă trebuind să dezvolte fiecare din cele șase operații: descrie, compară, asociază, analizează, argumentează, aplică.În final se comunică și se notează cunoștințele.

Utilizarea acestei tehnici permite obținerea unor informații cât mai cuprinzătoare în legătură cu o temă, un concept, acestea fiind rezultatul activității individuale progressive care presupune parcurgerea mai multor etape în construirea înțelegerii, de la cea de cunoaștere simplă până la cea de argumentare, valorizare, exprimare a unor judecăți de valoare.

Poate fi valorificat ca un instrument de învățare constructivistă deoarece oferă subiectului punctele de sprijin necesare pentru realizarea, în mod independent, a propriei cunoașteri, a propriei înțelegeri, pentru construirea unei realități subiective, interioare, ca o reflectare a celei obiective, exterioare.

Sarcinile corespunzătoare fiecărei dintre cele șase fețe ale cubului presupun valorificarea cunoștințelor asimilate anterior de fiecare subiect în parte, dar și apelul la un material sau conținut informativ care poate fi prezentat pentru analiză, dezbatere.

Acestea constituie însă doar suportul teoretic necesar pentru realizarea unor analize, interpretări, comparații, asocieri, corelații între teme, idei, concepte date sau specifice domeniului respectiv, dar și altor domenii. Sarcinile propuse antrenează astfel diferite operații ale gândirii, într-un demers progresiv, gradat. Ele îi solicită subiectului valorificarea unor abilități, capacități, competențe multiple și variate, respectiv de cele de prelucrare primară a informațiilor până la cele bazate pe utilizarea mecanismelor abstracte de înțelegere, respectiv: [15]

de orientare în tematica respectivă

de identificare

de sesizare a aspectelor esențiale

de surprindere

de distingere a elementelor noi

de explorare

de prelucrare

de reformulare

de exprimare în cuvinte proprii a anumitor idei

de găsire de noi sensuri, semnificații

de structurare, sintetizare a informațiilor

de comparare, asociere a acestora cu altele mai vechi

de stabilire de analogii

de oferire de exemple concludente

de argumentare.

Exemplu:”Lentile”-clasa a VII-a

Cele șase grupe de elevi au la dispoziție: o lentilă convergentă, lumânare, hârtie și riglă.

Grupa 1: Descrie un procedeu pentru a arăta că lentila este convergentă.

Grupa 2: Compară imaginile obținute în lentila convergentă atunci când lumânarea se apropie uniform de lentilă.

Grupa 3: Asociază lentilei defectul de vedere pe care îl coectează.

Grupa 4: Analizează cantitativ imaginile obținute pentru două situații distincte.

Grupa 5:Aplică formula lentilelor pentru a determina distanța focală a lentilei.

Grupa 6: Argumentează faptul că lentila poate fi lupă.[18]

3.3.4. Cvintetul

“Cvintetul” este o poezie de cinci versuri care solicită capacitatea elevului de a rezuma și sintetiza informații, idei, sentimente și convingeri în exprimări concise, care exprimă reflecții personale asupra subiectului. Cuvintele pot servi ca instrument de sistematizare a informațiilor complexe, mijloc de evaluare a înțelegerii elevilor, mijloc de exprimare a creativității.

Primul vers – un cuvânt-cheie care denumește subiectul ce urmează a fi descris în celelalte versuri ( de obicei un substantiv)

Al doilea vers- două cuvinte-adjective descriu subiectul

Al treilea vers- trei cuvinte- verbe ( eventual, la gerunziu)

Al patrulea vers- patru cuvinte care exprimă sentimente față de subiect

Al cincilea vers –un cuvânt care exprimă esența subiectului

Când se introduce pentru prima dată cvintetul la clasă, este bine să se aibă în vedere următoarele:

Se prezintă regulile de scriere a acestei poezii.

Se oferă modele din partea cadrului didactic.

Se lucrează individual pe o temă dată.

Se lucrează în pereche, îmbunătățind variantele individuale.

Se comunică întregii clase cvintetele realizate în pereche.

Exemplu: “ Fenomene optice”-clasa a VII-a

Curcubeul

Multicolor, efemer,

Răsărind, strălucind, dispărând

Incită privirile copiilor curioși

Enigmatic!

3.3.5. Brainwriting ( METODA 6-3-5)

Este frecvent utilizată în cazul rezolvării unor probleme.Este asemănătoare brainstormingului, însă ideile noi, originale, se scriu. Colectivul de elevi este împărțit în grupe de 6, dispuși în jurul unei mese și care notează pe o foaie de hârtie câte 3 soluții/ idei pentru rezolvarea unei probleme într-un interval de timp de 5 minute, după care foile trec de la un grup la altul într-un sens bine determinat. Se pot citi ideile celorlalți participanți de la care se pot dezvolta idei noi.[18]

3.3.6 Metoda PHILIPS 6-6

Facilitează consultarea unui număr mare de elevi. Este o metodă care incită la implicare și acțiune. Colectivul de elevi este împărțit în grupe de 6, în cadrul fiecărei grupe fiind ales un moderator. Cadrul didactic difuzează în scris o problemă de rezolvat comună tuturor grupurilor. Dezbaterea în cadrul grupelor durează 6 minute. Moderatorii grupurilor formate dezbat ideile și opiniile formulate, urmând ca în colectivul clasei să se accepte și valideze soluțiile optime.

Exemple:

Dați exemple de utilizare în practică a lentilelor.

3.3.7.Linia valorilor

Linia valorilor este o metodă de învățare prin colaborare, de dezbatere la care participă toți elevii clasei.

I. Profesorul lansează spre dezbatere o problemă controversată cu două alternative de răspuns da/nu.

II. În mod independent, elevii își formează o poziție asupra problemei.

III. La cererea profesorului, elevii se așază pe o linie imaginară în funcție de poziția adoptată: la un capăt se grupează elevii cu opinii pro, la celălalt capăt al liniei se grupează elevii cu opinii contra. Elevii indeciși se plaseză la mijlocul liniei valorice, sau într-o parte separată a sălii. Elevii situați la extremități se consultă și își prezintă argumentele pentru susținerea punctului de vedere. Elevii indeciși , în funcție de argumentele echipelor pro și contra, se pot alătura unui grup sau celuilalt. În urma dezbaterii, se formulează concluzii.[18]

3.3.8. Tabelul T

“Tabelul T” este un mod de organizare grafică a reacțiilor binare (da/nu), pro/contra). După o prelegere / lectură / experiment elevii, în perechi, completează tabelul cu argumente “pro”într-o coloană (stânga) și ”contra”în cealaltă coloană (dreapta) tabelului.Timp de lucru indicat este 5 minute pentru fiecare coloană. După expirarea timpului ,compară tabelul cu o altă pereche (5 minute). În final profesorul poate alcătui un ”tabel T”pentru întreaga clasă. După completatrea tabelului T, discuțiile pot continua folosind ca metodă linia valorică sau dezbaterea.

3.3.9. Știu / Vreau să știu / Am învățat

Metoda se bazează pe cunoaștere și experiențele anterioare ale elevilor, pe care le vor lega de noile informații ce trebuie învățate.

Etape:

Listarea cunoștințelor anterioare despre tema propusă;

Construirea tabelului (profesor) ;

Completarea primei coloane;

Elaborarea întrebărilor și completarea coloanei a doua;

Citirea textului;

Completarea ultimei coloane cu răspunsuri la întrebările din a doua coloană la care se adaugă noile informații;

Compararea informațiilor noi cu cele anterioare;

Reflecții în perechi/ cu întreaga clasă.[15]

3.3.10. Studiul de caz

Studiul de caz reprezintă o metodă de confruntare directă a participanților cu o situație reală, autentică, luată drept exemplu tipic, reprezentativ pentru un set de situații și evenimente problematice.

Apărută initial ca o metodă de cercetare științifică (în medicină, economie, psihologie etc), studiul de caz a fost extins și în problemele educației, metoda fiind utilizată de profesorul Colomb Langadall la Școala Comercială Harvard (1935). Termenul provine din latinescul casus = eveniment fortuit.

Scopul acestei metode interactive, valoroasă din punct de vedere euristic și aplicativ constă în:

realizarea contactului participanților cu realitățile complexe, autentice dintr-un domeniu dat, cu scopul familiarizării acestora cu aspectele posibile și pentru a le dezvolta capacitățile decizionale, operative, optime și abilitățile de a le soluționa eventualele probleme;

verificarea gradului de operaționalitate a cunoștințelor însușite, a priceperilor și deprinderilor, a comportamentelor, în situații limită;

sistematizarea și consolidarea cunoștințelor, autoevaluarea din partea fiecărui participant în parte, a gradului de aplicabilitate a acestora în situațiile create;

educarea personalității, a atitudinilor față de ceilalți participanți și față de cazul respectiv, tratarea cu maturitate a situațiilor;

exercitarea capacităților organizatorice, de conducere, de evaluare și de decizie, asemeni unei situații reale;

Regulile desfășurării metodei au în vedere în special ,,cazul” ales. Astfel, pentru ca o situație să poată fi considerată și analizată precum un ,,caz” reprezentativ pentru un domeniu, ea trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

să fie autentică și semnificativă în raport cu obiectivele prefigurate, condensând esențialul;

să aibă valoare instructivă în raport cu competențele profesionale, științifice și etice;

să aibă un caracter incitant, motivând participanții la soluționarea lui, corespunzând pregătirii și intereselor acestora;

să solicite participarea activă a tuturor elevilor în obținerea de soluții, asumându-și responsabilitatea rezolvării cazului..

În aplicarea acestei metode se parcurg șase etape și anume:

Etapa 1: Prezentarea cadrului general în care s-a produs evenimentul și a cazului respectiv:

profesorul va alege mai întâi un ,,caz”semnificativ domeniului cercetat și obiectivelor propuse, care să evidențieze aspectele general- valabile;

cazul va fi preluat și experimentat mai întâi pe un grup restrâns, apoi va fi propus participanților spre analiză;

prezentarea trebuie să fie cât mai clară, precisă și completă.

Etapa a 2-a: Sesizarea nuanțelor cazului concomitent cu înțelegerea necesității rezolvării lui de către participanți:

are loc stabilirea aspectelor neclare;

se pun întrebări de lămurire din partea participanților;

se solicită informații suplimentare privitoare la modul de soluționare a cazului (surse bibliografice) .

Etapa a 3-a :Studiul individual al cazului propus:

documentarea participanților;

găsirea și notarea soluțiilor de către participanți.

Etapa a 4-a: Dezbaterea în grup a modurilor de soluționare a cazului:

analiza variantelor, fie mai întâi în grupuri mici (5-6 membri) și apoi în plen, fie direct în plen, fiecare își expune varianta propusă;

compararea rezultatelor obținute și analiza critică a acestora printr-o dezbatere liberă, moderată de profesor;

ierarhizarea variantelor.

Etapa a 5-a: Formularea concluziilor optime pe baza luării unor decizii unanime.

Etapa a 6-a: Evaluarea modului de rezolvare a situației–caz și evaluarea grupului de participanți elevi, analizându-se gradul de participare. Totodată, se fac predicții asupra reținerii modalităților de soluționare în vederea aplicării lor la situații similare.

Rolul profesorului, în cazul apelului la metoda studiului de caz, se reduce doar la cel de incitator și de provocator al demersurilor de rezolvare a cazului. Cu abilitate și discreție, el trebuie să aplaneze conflicte și să manifeste răbdare față de greutățile participanților de a soluționa cazul, punând accent pe participarea activă și productivă, individuală și de grup.[15]

Avantajele acestei metode sunt următoarele:

prin faptul că situația-caz, aleasă de profesor, aparține domeniului studiat, iar elevii sunt antrenați în gândirea de soluții, se asigură o apropiere a acestora de viața reală și de eventualele probleme cu care se pot confrunta, ,,familiarizându-i cu o strategie de abordare a faptului real”(Cerghit I.) ;

prin faptul că are un pronunțat caracter activ, metoda contribuie la deavolatrea capacităților psihice, de analiză critică, de elaborare de decizii și de soluționare promptă a cazului, formând abilitățile de argumentare;

prin faptul că se desfășoară în grup inteligența interpersonală, spiritul de echipă, toleranța și ajutorul reciproc, specific învățării prin cooperare;

prin confruntarea activă cu un caz practic, metoda oferă oportunități în construirea unei punți între teorie și practică.

Limitele aplicării metodei studiului de caz:

difficultăți legate de realizarea portofoliului de cazuri adecvate disciplinei, fapt care solicită mult timp de prelucrare și experimentare a fiecărui caz;

dificultăți în evaluarea fiecărui elev la soluționarea cazului, concomitent cu manifestarea fenomenului de complezență ori de lene, lăsând pe seama celorlalți responsabilitatea rezolvării cazului;

dificultăți legate de eventualele surse de informare, necesare soluționării cazului;

experiența redusă a unora dintre participanți poate crea dificultăți în soluționarea cazului, acest lucru conducând la scăderea interesului și a gradului de implicare motivațională în activitate.

3.3.11. Ciorchinele

Este o metodă de brainstorming neliniară care stimulează găsirea conexiunilor dintre idei și care presupune următoarele etape:

se scrie un cuvânt sau o temă care urmează a fi cercetată în mijlocul tablei sau a foii de hartie;

se notează toate ideile, sintagmele sau cunoștințele care le vin în minte în legătură cu tema respectivă în jurul acestuia, trăgându-se linii între acestea și cuvântul inițial;

pe măsură ce se scriu cuvinte, idei noi, se trag linii între toate ideile care pot fi conectate;

activitatea se oprește când se epuizează toate ideile sau când s-a terminat limita de timp acordat.

Etapele pot fi precedate de metoda brainstorming în grupuri mici sau în perechi. În acest fel, se îmbogățesc și se sintetizează cunoștințele. Rezultatele grupurilor se comunică profesorului de la clasă care notează la tablă într-un ciorchine fără a le comenta sau judeca.

În etapa finală a lecției ciorchinele poate fi reorganizat utilizându-se anumite concepte supraordonate găsite de elevi sau de profesor.

3.3.12. Gândiți–Lucrați în perechi—Comunicați

Aceasta este o activitate de învățare prin colaborare care se desfășoară repede și care constă în faptul că elevii sunt puși să reflecteze la un text, beneficiind în același timp de ajutorul unui coleg în formularea ideilor. Ea se poate face de mai multe ori în timpul unei lecturi sau prelegeri.

Profesorul adresează elevilor o întrebare, de obicei una sau mai multe răspunsuri posibile și le cere să răspundă individual, pe scurt și în scris. Elevii consemnează în scris răspunsul propriu.

Se formează perechi, își compară răspunsurile și încearcă să formuleze un răspuns comun care să încorporeze ideile amândurora. Câteva perechi împărtășesc clasei rezultatele deliberărilor lor.

3.3.13. Turul galeriei

Turul galeriei reprezintă o metodă care presupune evaluarea interactivă și profund formativă a produselor realizate de grupuri de elevi.

Pentru a putea fi folosită este necesar ca mai întâi elevii să lucreze în grupuri mici la o temă care se poate materializa într-un produs și care, pe cât posibil, poate fi abordată în diferite feluri.

În grupuri de trei sau patru, elevii lucrează întâi la o problemă care se poate materializa intr-un produs, pe cât posibil pretându-se la abordări variate.

Produsele sunt expuse pe pereții sălii de clasă.

La semnalul profesorului grupurile se rotesc prin clasă, pentru a examina și a discuta fiecare produs, își iau notițe și pot face comentarii pe hârtiile expuse.

După turul galeriei, grupurile formate își reexaminează propriile produse prin comparație cu celelalte și citesc comentariile făcute pe produsul lor.

CAPITOLUL IV

UTILIZAREA CALCULATORULUI ÎN PROCESUL EDUCAȚIONAL

4.1 Calculatorul-instrument didactic

Calculatorul este cel mai modern mijloc de învățământ, oferind posibilități didatice variate. În zilele noastre instituțiile de învățământ sunt dotate cu calculatoare și majoritatea elevilor au calculatoare personale, de aceea este necesar ca acestea să fie integrate în mod rațional și benefic în procesul de predare la cât mai multe discipline școlare. Calculatorul reprezintă un instrument de muncă personal atât pentru profesor, cât și pentru elev. El stimulează studiul individual, deci și autoinstruirea. Calculatorul poate fi utilizat fie ca partener în parcurgerea și înțelegerea conținutului studiat într-un dialog ghidat cu elevul, fie ca tutore care furnizează cunoștințe. Utilizarea calculatorului are și avantajul că facilitează trecerea de la acumularea pasivă de informații de către elevi la învățarea prin descoperire, deci îi învață pe elevi să învețe. Elevii sunt stimulați să se implice în procesul educațional, devenind astfel parteneri ai profesorului în cadrul clase.

În orele de fizică calculatorul este utilizat pentru simularea în deplină siguranță a unor experimente greu de realizat în laborator, verificarea soluțiilor unor probleme sau identificarea soluțiilor optime de desfășurare a unui nou experiment proiectat de către elevi. De asemenea calculatorul este folosit pentru dezvoltarea competențelor de comunicare și de studiu individual, pentru colectarea selectarea, sintetizarea și prezentarea informațiilor, pentru tehnoredactarea unor referate. Astfel elevii își dezvoltă capacitatea de a aprecia critic acuratețea și corectitudinea informațiilor dobândite din diverse surse.

Utilizarea calculatorului permite înțelegerea materiei într-un timp mai scurt și o abordare diferențiată în funcție de nivelul fiecărui elev. Se reduce timpul necesar prelucrării datelor experimentale în favoarea unor activități de învățare care să implice procese cognitive de rang superior: elaborarea de către elevi a unor softuri și materiale didactice necesare studierii fizicii. Se dezvoltă astfel creativitatea elevilor. Aceștia învață să pună întrebări, să cerceteze și să discute probleme științifice care le pot afecta propria viață. Ei devin persoane responsabile capabile să se integreze social.

Utilizarea la întâmplare, fără un scop precis, la un moment nepotrivit a calculatorului în timpul lecției duce la plictiseală, monotonie . Folosirea în exces a calculatorului poate duce la pierderea abilităților practice, de calcul și de investigare a realității, la deteriorarea relațiilor umane.

Totuși utilizarea calculatorului are numeroase avantaje :

Stimularea capacității de învățare inovatoare, adaptabilă la condiții de schimbare socială rapidă ;

Consolidarea abilităților de investigare științifică ;

Conștientizarea faptului că noțiunile învățate își vor găsi ulterior utilitatea;

Creșterea randamentului însușirii coerente a cunoștințelor prin aprecierea imediată a răspunsurilor elevilor ;

Întărirea motivației elevilor în procesul de învățare ;

Stimularea gândirii logice și a imaginației ;

Introducerea unui stil cognitiv, eficient, a unui stil de muncă independentă ;

Instalarea climatului de autodepășire, competitivitate ;

Mobilizarea funcțiilor psihomotorii în utilizarea calculatorului ;

Dezvoltarea culturii vizuale ;

Formarea deprinderilor practice utile ;

Asigurarea unui feed-back permanent, profesorul având posibilitatea de a reproiecta activitatea în funcție de secvența anterioară ;

Facilități de prelucrare rapidă a datelor, de efectuare a calculelor, de afișare a rezultatelor, de realizare de grafice, de tabele ;

Asigură alegerea și folosirea strategiilor adecvate pentru rezolvarea diverselor aplicații ;

Dezvoltă gândirea astfel încât pornind de la o modalitate generală de rezolvare a unei probleme elevul își găsește singur răspunsul pentru o problemă concretă ;

Asigură pregătirea elevilor pentru o societate bazată pe conceptul de educație permanentă (educația de-a lungul întregii vieți).[1]

Determină o atitudine pozitivă a elevilor față de disciplina de învățământ la care este utilizat calculatorul și față de valorile morale, culturale și spirituale ale societății ;

Ajută elevii cu deficiențe să se integreze în societate și în procesul educațional. [1]

În cadrul lecției de fizică calculatorul se poate utiliza pentru:

modelarea unor fenomene fizice;

realizarea unor experimente virtuale;

prelucrarea datelor experimentale;

colectarea informațiilor;

prezentarea informațiilor;

rezolvarea unor probleme utilizând limbaje de programare;

tehnoredactarea documentelor.

Experimentele de laborator în cadrul lecției de fizică sunt foarte importante deoarece ajută la formarea gândirii abstracte, analitice, creează deprinderi de observare a fenomenelor din lumea înconjurătoare.

O parte din experimente nu pot fi realizate practic în laboratorul de fizică datorită lipsei materialului didactic, a dotării necorespunzătoare a laboratoarelor școlare sau a pericolului la care sunt expuși elevii și profesorul.

Utilizând calculatorul, acesta preia rolul instalației experimentale. La fel ca și în cazul experimentului de laborator, experimental virtual calitativ stabilește relația cauză- efect, iar cel cantitativ, stabilește în baza măsurătorilor relații exacte între mărimile fizice din modelul corespunzător obiectului sau fenomenului studiat, permițând și prelucrarea datelor experimentale.

Elevii au posibilitatea să modifice foarte ușor condițiile în care se desfășoară experimentul virtual, îl pot repeta de un număr suficient de ori astfel încât să poată urmări modul în care se desfășoară fenomenele studiate, pot extrage singuri concluziile, pot enunța legi.

Deși efectuarea experimentelor reale este extrem de utilă deoarece așa cum spunea un proverb chinez : „o imagine înlocuiește 1000 de cuvinte”, pregătirea și realizarea acestora consumă timp și material didactic.

Avantajele experimentului virtual sunt:

poate fi lansat sau întrerupt în orice moment, fără consecințe;

poate fi repetat de câte ori este nevoie;

nu depinde de acțiunea unor factori externi;

admite un studiu complex prin schimbarea controlată a uneia sau a mai multor valori ale mărimilor fizice și a parametrilor tehnici ai dispozitivului virtual;

calculatorul, ca instrument dotat cu programe special elaborate pe baza modelelor științifice ale fenomenelor, poceselor fizice, este un puternic mijloc de predare-învățare, activă, de cercetare, cunoaștere, instruire și autoinstruire;

efectuarea lucrărilor propuse se poate face atât la lecție, cât și individual, ca temă pentru acasă, pentru elevii dotați sau interesați;

majoritatea aplicațiilor conțin generatoare de probleme experimentale cu verificare automată și documentată a rezultatelor obținute de elevi, astfel asigurând o evaluare operativă a performanțelor școlare;

experimentele virtuale în nici un caz nu trebuie să substituie sau să marginalizeze experimentele din laboratorul de fizică, ele vin doar să le completeze pe acestea prin extinderea și diversificarea arsenalului mijloacelor de predare-învățare activă eficientă.

4.2. Lecțiile AeL

AeL și lecțiile sale au apărut ca un nou mod de a învăța, complementar celor pe care le folosisem deja. AeL educational nu este doar un software, ci un instrument de lucru util pentru elevi și pentru profesori.

AeL eContent este o bibliotecă virtuală uriașă, una dintre cele mai bogate și atractive biblioteci virtuale din lume, cuprinzând peste 16000 de obiecte individuale de învățare, la 21 de materii. Rolul ei este să ajute profesorii să transforme orice oră de clasă într-o experiență unică, interactivă, totul într-un mediu virtual și sigur. Conținutul educational digital permite elevilor să repete lecția de câte ori este nevoie pentru a înțelege un anumit subiect. Conține animații interactive, teste, evaluări și filme de prezentare.

Trăsături generale:

Interfață prietenoasă, ușor adaptabilă, diferențiată pe roluri, grupuri, drepturi de acces;

Rolurile, grupurile, utilizatorii și privilegiile de acces asociate acestora sunt foarte ușor de administrat;

Ușor de instalat și de administrat;

Suport multi-lingvistic și regional.

Funcționalități:

AeL permite vizualizarea și administrarea a numeroase tipuri de conținut educațional, precum: materiale interactive, tutoriale, exerciții, simulări, jocuri educative.

Biblioteca de materiale educaționale acționează ca un gestionar de materiale : este adaptabilă, configurabilă, indexabilă și permite o căutare facilă.

Chiar și utilizatorii începători pot :

Crea un conținut (editor HTML încorporat, editor de formule matematice, editoare de teste și de dicționare );

Adapta sau edita conținut;

Construi propriile cursuri din componente deja existente.

Beneficii obținute prin AeL

AeL este optimizat pentru învățare în sistem sincron (împreună cu un profesor), acesta controlând în întregime lecția, creând, coordonând și monitorizând procesul educațional.

AeL oferă de asemenea facilități pentru învățarea asincronă (studiu individual, în ritmul fiecărui cursant), proiecte în colaborare și învățare la distanță.

AeL este construit pe baza unor principii educaționale moderne, conformându-se celor trei faze succesive care definesc în general procesul de cunoaștere:

Obținerea de cunoștințe de bază;

Dezvoltarea gândirii tactice;

Dezvoltarea gândirii strategice.

Pe termen mediu și lung programul va ajuta la creșterea competenței și creativității, creșterea numărului de persoane cu instruire medie superioară.

Fiecare temă abordată este compusă dintr-un ansamblu de unități de interacțiune grație cărora activitatea elevului poate fi monitorizată.

În conceperea acestor unități de interacțiune s-a ținut seama de următoarele criterii relevante referitoare la:

natura și volumul informației :

se introduc numai elemente pertinente și utile în raport cu obiectivele explicite

se recurge numai la pre-achizițiile enunțate .

prezentarea conținutului :

vocabular adaptat la nivelul elevilor ;

enunțuri scurte și clare ;

imagini și animații în acord cu obiectivele fixate

ordonarea situațiilor de învățare :

de la cunoscut la necunoscut ;

de la simplu la complex ;

de la concret la abstract ;

de la observație la raționament ;

de la general la detaliu.

Fiecare temă abordată este concepută în următoarea succesiune :

elevul este informat despre ceea ce învață pentru a spori motivația și a favoriza învățarea;

se folosesc posibilitățile oferite de computer pentru captarea atenției;

se reactualizează cunoștințele predate anterior pentru a asigura continuitatea logică a învățării;

materialul de învățat este introdus în succesiunea: prezentarea informațiilor și a procedeelor de lucru, exemple de sarcini rezolvate, sarcini de lucru pentru elev;

calculatorul reacționează la fiecare răspuns al elevului .

Proiectarea interacțiunii elev-program cuprinde trei momente distincte :

oferirea de către program a unei informații prin care se declanșează o anumită

activitate a elevului ;

introducerea în program a rezultatului activității ;

reacția programului la informația primită (feed-back).

Ciclul se reia variind doar informația vehiculată prin acest mecanism.

4.3.Importanța prezentărilor Microsoft Office Power Point în lecțiile

de fizică

În ultimul timp se pune accent tot mai mare pe instruirea asistată de calculator prin utilizarea prezentărilor Power Point. Aplicația Power Point face posibilă includerea în procesul educațional a unor prezentări interactive. Avantajele ei sunt următoarele:

interfața sa este foarte clară, cu o bună organizare a sistemului de meniuri și submeniuri;

prezentările Power Point sunt atractive pentru elevi;

o prezentare Power Point se poate realiza destul de repede și de ușor, necesitând cunoștințe minime în domeniul utilizării calculatoarelor;

aplicația se studiază la gimnaziu la disciplinele opționale de utilizare a calculatorului tocmai pentru utilitatea ei în procesul de învățare, iar la liceu este cuprinsă în programa școlară T.I.C. ;

pe site-urile educaționale sunt accesibile gratuit foarte multe prezentări ce pot fi utilizate în procesul educațional;

oferă posibilitatea unei prezentări dinamice a materialului didactic, adaptat la nivelul clasei;

permite prezentarea informațiilor sub diferite forme, accesibile înțelegerii elevilor, acționând simultan asupra două căi informaționale: văzul și auzul;

oferă posibilitatea elevilor de a studia acasă, independent;

creează o varietate în metodele de promovare a lecțiilor și implicit sporirea motivației învățării la elevi.

Proiectarea instruirii implică organizarea și ordonarea materiei ce urmează să fie predată, învățată sau evaluată.

Sunt patru operații care stau la baza proiectării activității didactice de acest tip:

definirea obiectivelor pedagogice;

stabilirea conținutului;

aplicarea metodologiei;

asigurarea evaluării didactice respective.

Proiectarea Power Point ca mijloc didactic, trebuie să corespundă scopului său, adică să prezinte un anumit volum de informatție într-o formă accesibilă grupului țintă și să realizeze obiectivele educaționale operaționale stabilite pentru lecția respectivă. În funcție de tipul lecției se pot elabora:

suporturi pentru prezentarea de noi cunoștințe, utile pentru studiul temelor cu un volum mare de informație teoretică sau desene complicate;

suporturi pentru recapitulare;

suporturi pentru lecții non-standard: întrebări, studiu independent.

Prezentarea trebuie să respecte anumite condiții:

să conțină indicații privind tema și obiectivele lecției;

informația, sub formă de text nu trebuie să depășească 35% din suprafața disponibilă;

informațiile expuse să fie corecte din punct de vedere științific și adaptate la nivelul clasei;

cuvintele cheie, definițiile trebuie evidențiate prin culoare;

nu se admit prea multe efecte de animație, dar este permisă o schema dinamică de apariție a informației pe ecran;

este obligatorie posibilitatea navigării prin prezentare, se recomandă utilizarea hipertextului, iar controlul asuora derulării prezentării tremuie să fie manual.

Solicitând elevilor realizarea unor proiecte pe o temă dată prin utilizarea aplicației Power Point, vor fi stimulați să realizeze o bună documentare pentru a se bucura de aprecierea colegilor și a profesorului și li se va stimula creativitatea și dorința de cunoaștere.

Prezentarea Power Point nu secesită o aparatură performantă pentru realizare, orice calculator cu sistem de operare Windows, pachetul Microsoft Office instalat, poate rula această aplicație.

Utilizarea Power Point sporește implicarea participativă profesor-elev-părinte, elevii consinderând-o atractivă. Alături de manual, sporește interesul de cunoaștere și le incită imaginația.

Prezentările Power Point mai au avantajul că sunt ușor de actualizat.

Cel mai important lucru este câștigarea interesului elevilor pentru școală, prin sporirea accentului practic și atractivității lecțiilor, prin utilizarea mijloacelor multimedia, a calculatorului și a noi strategii didactice. Elevii trebuie să participe direct la lecție, să fie antrenați în activitățile desfășurate și în același timp demersul științific să fie cât mai riguros.

Organizarea activităților de învățare, pentru obținerea unor rezultate cât mai bune, se poate obține prin îmbinarea metodelor bazate pe utilizarea aparaturii din laboratorul de fizică, a rețelei de calculatoare, a tablei și a cretei.

Spre exemplificare, în paginile următoare, prin captură de ecran, sunt prezentate imagini cu diapozitivele realizate cu aplicația Microsoft Office Power Point, în scopul predării unei lecții de comunicare de noi cunoștințe.

Fig.4.3.1 și fig.4.3.2. Diapozitivele 1și 2 din prezentarea “Aparatul fotografic”

Fig.4.3.3. și fig.4.3.4. Diapozitivele 3 și 4 din prezentarea “Aparatul fotografic”

Fig.4.3.5. și fig.4.3.6. Diapozitivele 5 și 6 din prezentarea “Aparatul fotografic”

Fig.4.3.7. și fig.4.3.8. Diapozitivele 7 și 8 din prezentarea “Aparatul fotografic”

Fig.4.3.9. și fig.4.3.10. Diapozitivele 9 și 10 din prezentarea “Aparatul fotografic”

Fig.4.3.11. și fig.4.3.12. Diapozitivele 11 și 12 din prezentarea “Aparatul fotografic”

Fig.4.3.13. și fig.4.3.14. Diapozitivele 13 și 14 din prezentarea “Aparatul fotografic”

Fig.4.3.15. Diapozitivul 15 din prezentarea “Aparatul fotografic”

CAPITOLUL V

OPTIMIZAREA LECȚIEI DE FIZICĂ PRIN UTILIZAREA METODELOR MODERNE

5.1 Metodologia cercetării

Implementarea experimentală și determinarea eficienței tehnologiilor informaționale și a metodelor moderne de predare-învățare elaborate s-a făcut cu scopul de a identifica cele mai eficiente metode și tehnici de transmitere și evaluare a noilor cunoștințe la fizică în concordanță cu tendințele de dezvoltare ale societății.

Cercetarea pedagogică vizează soluționarea unor probleme curente ale procesului de predare-învățare referitoare la conținut, organizare, tehnici educaționale și tehnici de evaluare ale educației. ,, Cercetarea pedagogică și-a adus o contribuție importantă la dezvoltarea pedagogiei ca știință, la descoperirea și elaborarea legilor educației, funcțiilor laturilor și conținuturilor educației și învățământului, precum și la elaborarea strategiilor în concordanță cu cerințele dezvoltării, modernizării și perfecționării continue a învățământului și educației.[7]

Cercetarea pedagogică experimentală parcurge următoarele etape:

determinarea obiectivelor cercetării;

documentarea pedagogică;

elaborarea ipotezelor cercetării;

analiza datelor obținute.

Cercetarea pedagogică s-a desfășurat pe parcursul anului școlar 2017-2018 la clasa a VIII-a în cadrul unității de învățare ,,Instrumente optice” realizându-se în mai multe etape, testând ipoteza de bază și ipotezele specifice, prin confruntarea cu feed-back-ul realității, urmând ca ipotezele să fie validate sau nevalidate. Rezultatele obținute în urma cercetării au fost analizate, prelucrate și interpretate pentru ca în final să rezulte concluziile cecetărilor efectuate.

Cercetarea pedagogică pe care am inițiat-o evidențiază rolul și importanța studierii instrumentelor optice cu ajutorul metodelor moderne, fiind de tip constatativ.

5.2. Elaborarea designului cercetării

Obiectivele cercetării pedagogice

Cercetarea pedagogică experimentală a lucrării de gradul I vizează următoarele obiective:

Studiul și sistematizarea problematicii metodelor moderne și a tehnologiilor informaționale în teoria și practica pedagogică;

Valorificarea caracterului informativ/formativ al conținuturilor, prin organizarea unor activități didactice în concordanță cu tema propusă;

Înregistrarea, monitorizarea și compararea rezultatelor obținute de către elevii implicați în experimentul psihopedagogic la testele formative;

Realizarea analizei comparative a metodelor folosite, cu scopul selectării celei optime, pentru a fi utilizate în predarea eficientă a lecțiilor de fizică la clasa a VIII-a;

Elaborarea recomandărilor științifico-practice în vederea creșterii eficienței procesului de predare-învățare din perspectiva utilizării metodelor moderne și a soft-urilor educaționale.

Formularea ipotezei cercetării

Ipoteza cercetării este ,,firul roșu” [9] al lucrării, pe care l-am urmărit pe tot parcursul studiului, este o supoziție a modului în care poate fi soluționată problema cercetată.

În formularea ipotezei cercetării am pornit de la constatările făcute pe parcursul activităților desfășurate în calitate de profesor de fizică la Școala Gimnazială Lenauheim. Această cercetare urmărește să demonstreze necesitatea studierii instrumentelor optice la clasa a VIII-a folosind metode moderne de predare.

Elaborarea proiectului cercetării

Proiectul cercetării având rolul de predicție a modului de desfășurare a cercetării, îmi oferă posibilitatea de a anticipa desfășurarea rațională a întregii activități de cercetare în fiecare din componentele sale:

Locul și perioada desfășurării cercetării: cercetarea pedagogică se desfășoară la Școala Gimnazială Lenauheim, în anul școlar 2017/2018.

Eșantionul de conținut: analiza programei școlare la clasa a VIII-a a permis selectarea eșantionului conținut. Aceasta cuprinde unitatea de învățare: ,,Instrumente optice”.

Calendarul cercetării: pentru eșantionul de control experimentul a presupus perioada de pretest, pe parcursul unității de învățare ,,Instrumente optice” după ce predarea noțiunilor s-a realizat cu metode tradiționale., iar pentru eșantionul experimental studiul a presupus mai multe etape datorită variabilelor independente introduse.

Dorința de a găsi răspunsuri plauzibile la întrebarea:,,este necesară folosirea metodelor moderne de predare-învățare-evaluare în școala pe care o reprezint,, m-a inspirat să redactez chestionare adresate elevilor din clasa a VIII-a în care s-a urmărit modul cum sunt acceptate metodele moderne de predare.

Eșantionul de subiecți: fiind o singură clasă a VIII-a în școală, am ales același colectiv cu un efectiv de 14 elevi .

Tipul experimentului didactic: experimentul este unul cu un grad de control

variabilele independente introduse pentru eșantionul experimental a constat în folosirea metodelor moderne de predare a instrumentelor optice.

la eșantionul de control s-a lucrat în mod obișuit, cu metode tradiționale de predare.

Pe parcursul cercetării s-a urmărit în ce măsură introducerea acestor metode de predare a avut un efect pozitiv asupra nivelului achizițiilor de cunoștințe, al capacității de autoevaluare și al comportamentului elevilor.

variabila dependentă: achizițiile școlare (progresul școlar) și comportamentul elevilor.

Tipul demersului logic intuitiv

Metodologia de cercetare

Observația directă, pentu alegerea eșantioanelor de subiecți și pentru analiza comportamentului elevilor în timpul activităților desfășurate. Observația ca metodă specifică, continuă să fie una principală. [9]

Studiul documentelor curriculare oficiale, pentru alegerea eșantionului conținut

Convorbirea cu elevi , individual și colectiv

Experimentul psihopedagogic- Experimentul sau metoda experimentală este tot o metodă principală de investigație pedagogică directă, fiind definită ca o „observație” provocată.

Instrumente operaționale de culegere a datelor

Culegerea datelor se face prin:

teste pedagogice de cunoștințe;

chestionare;

produse ale activității elevilor.

Strategia de verificare și evaluare a rezultatelor obținute de subiecți: Elevii clasei a VIII-a atât în etapa preexperimentală cât și cea experimentală vor fi evaluați prin teste de cunoștințe.

Metodologia de prelucrare a datelor cercetării, inclusiv instrumentele de lucru electronice.

Datele obținute vor fi prelucrate cu ajutorul metodelor de prelucrare statistică și de interpretare a datelor cercetării folosindu-mă de tabele în care voi trece rezultatele testărilor.

5.3 Desfășurarea cercetării pedagogice

Învățământului în general îi revine rolul de a-l forma pe om ca persoană responsabilă de acțiunile sale.

Accentul s-a pus pe organizarea actului învățării pe baza activității investigatoare a elevului, în urma unei activități independente experimentale și mintale, transformarea elevului din obiect în subiect al propriei formări, stimularea elevului prin accentuarea caracterului independent al activității de învățare.[13]

Prin îmbinarea metodelor tradiționale cu cele moderne de predare- învățare- ealuare activitatea elevului devine mai atractivă, elevii devin mai interesați de cele învățate, de asemenea conferă elevilor o motivație superioară, aceasta devenind vizibilă în rezultatele obținute de elevi la probele de evaluare aplicate la clasă. În același timp au loc salturi calitative în educația și instrucția elevilor.

5.3.1 Etapa preexperimentală

Principala metodă folosită în desfășurarea cercetării pedagogice a fost experimentul psihopedagogic care presupune ,,modificarea intenționată a condițiilor de apariție și desfășurare a fenomenelor investigației”.[13]

Am aplicat metoda testelor la clasă în etapa preexperimentală, unde transmitea cunoștințelor s-a realizat cu metode tradiționale, apoi la sfârșitul experimentului psihopedagogic a fost aplicat un test pedagogic de cunoștințe, urmând ca rezultatele obținute să fie comparate cu cele din prima etapă.

5.3.2 Etapa experimentală

La această etapă am folosit la clasă metode moderne active-participative. La finalul experimentului am aplicat un test final de cunoștințe urmărind evoluția clasei de la faza inițială, perioada de control la cea finală, perioada experimentală, atât individual cât și comparativ. Dacă diferența dintre rezultatele eșantionului experimental, la final și cele de la începutul experimentului este semnificativ statistic, atunci se cofirmă ipoteza ercetării.

5.4 Analiza și interpretarea rezultatelor

Tabel comparativ cu rezultatele obținute de elevi la etapa preexperimentală și etapa experimentală

Diagrama de comparație pentru cele două eșantioane

Diagramele rezultatelor de la chestionarele elevilor

1. Considerați utilă integrarea metodelor moderne de predare în cadrul orelor de fizică?

Care sunt cele mai plăcute metode de activitate pentru tine in procesul educativ?

Cum apreciați că au fost orele de fizică în timpul pilotării,comparativ cu modul în care se desfășurau anterior?

Considerați că în viitor, metodele tradiționale de predare vor fi devansate de metodele moderne?

Considerați utilă folosirea calculatorului în înțelegerea fenomenelor fizice?

5.5.Concluzii asupra cercetării pedagogice

Cercetarea pedagogică s-a desfășurat pe parcursul anului școlar 2017-2018 și a presupus un efort de documentare, pregătire și desfășurare a activităților pentru atingerea obiectivelor și apoi de analiză și interpretare a datelor obținute.

Pentru eficientizarea cercetării am folosit ca metodă principală de lucru experimentul didactic care a constat în alegerea clasei a VIII-a la care în prima etapă am predat folosind metode tradiționale, iar în etapa experimentalăa metode moderne .

Încă de la început tematica a stârnit interesul elevilor, aceștia implicându-se activ în dobândirea noilor cunoștințe. Rezultatele obținute, analizate și interpretate în subcapitolul precedent, demonstrează că ipoteza de bază- studiul și aprofundarea cunoștințelor referitoare la capitolul Instrumente optice, folosind metodele moderne de predare, conduce la creșterea nivelului achizițiilor de cunoștințe și la formarea de deprinderi a fost confirmată.

Interpretarea rezultatelor experimentului a demonstrat valoarea de adevăr a afirmației despre necesitatea utilizării metodelor moderne și a calculatorului în predarea-învățării instrumentelor optice la clasa a VIII-a.

Rezultatele experimentului au fost influențate de mai mulți factori:

numărul de elevi dintr-o grupă sau de la un calculator;

poziționarea calculatoarelor în laboratorul de informatică;

Interpretarea rezultatelor permite să afirmăm că volumul de informație inclus în lecțiile pe suport electronic este suficient. Dacă elevii vor însuși acest volum de informații, putem considera că au fost realizate obiectivele stabilite.

În baza criteriilor utilizate și ipotezele verificate, putem concluziona:

analiza în ansamblu a evaluărilor indică un progres satisfăcător la elevii implicați în experimentul cercetării;

utilizarea metodelor moderne de predare precum și a calculatorului contribuie la amplificarea eficienței procesului de predare-învățare în cadrul orelor de fizică și oferă posibilități de instruire, ce țin cont de particularitățile individuale ale fiecărui elev;

instruirea asistată de calculator a dus la creșterea calității însușirii elevilor;

utilizând calculatorul în procesul de predare învățare a disciplinei fizicii amplificăm interesul elevilor față de această disciplină;

volumul de informații asimilate este mai mare;

timpul necesar pentru instruire este mai mic.

Metodele activ-participative și probele de evaluare utilizate în studiul acestei teme au fost riguros corelate cu competențele specifice definite pentru această temă, urmărindu-se prin strategii didactice adecvate – care permit valorificarea eficientă a conținutului de învățare- educația elevilor în plan cognitiv, afectiv-emoțional și psihomotor.

Îmbinarea muncii colective cu cea individuală sau de grup întărește încrederea elevilor în posibilitațile lor intelectuale de însușire a cunoștințelor despre rolul instrumentelor optice în viața de zi cu zi.

Consider că prin cercetarea derulată am încercat și am reușit într-o măsură semnificativă, perfecționarea tehnicilor de intervenție educațională și îmbunătățirea calității în procesul de formare a personalității elevilor din grupul experimental. Urmărirea modificărilor de opinii, de atitudini, de cmportamente reclamă o perioadă îndelungată de timp, deoarece efectele formative sunt vizibile pe termen lung.

ANEXE

Test aplicat la etapa preexperimentală

Numele: …………………………..

Clasa………………

Data …………..

Test de evaluare

Instrumente optice – clasa a VIII – a

I. Alege răspunsul corect:

1) Un aparat fotografic are în alcătuirea lui următoarele elemente componente:

a) obiectiv;

b) ocular;

c) camera obscură;

d) filmul fotografic;

e) sistem de vizualizare.

2) Aparatul fotografic:

a) este un instrument optic care formează o imagine reală a unui obiect;

b) este un instrument optic care formează o imagine virtuală a unui obiect;

c) are obiectivul format din mai multe lentile cu o comportare asemănătoare unei lentile divergente;

d) expunerea filmului determină provocarea unor reacții chimice.

3) Un microscop este alcătuit din mai multe elemente funcționale:

a) obiectiv;

b) ocular;

c) mărirea liniară;

d) obturatorul;

e) sistem de vizualizare.

II. Construiește grafic mersul razelor de lumină printr-o lentilă convergentă.

III.Convergența unei lentile de ochelari este de 2 dioptrii. Care este distanța focală a lentilei?

IV.Să se calculeze distanța de la care a fost fotografiat un tren știind că înălțimea unui vagon este de 9 mm pe film și de 3 m în realitate. Distanța focală a obiectivului este de 3/20m.

I- 1.5 puncte

II- 1.5 puncte

III- 1.5 puncte

IV- 2.5 puncte

3 puncte din oficiu

Test aplicat la etapa experimentală

Numele: …………………………..

Clasa……………..

Data …………..

Test de evaluare

Instrumente optice – clasa a VIII – a

I.Construiți imaginea obiectului AB în lentila dată și precizați caracteristicile imaginii.

II.Realizează corespondența între componentele aparatului de fotografiat și componentele cu același rol al ochiului.

III. Alege răspunsul corect:

Ce component al aparatului de fotografiat are rolul de a forma imaginea?

sistemul de focalizare

diafragma

camera obscură

prisma.

Ce component al aparatului de fotografiat are rolul de a mări claritatea imaginii?

lentila

camera obscură

diafragma

vizorul

IV.Un fotograf se află la distanța de 40m de o clădire cu înălțimea de 30m. Obiectivul aparatului său de fotografiat are distanța focală de 28mm. Ce înălțime va avea imaginea acestei clădirii pe pelicula fotografică?

I- 1.5.puncte II- 1.5 puncte

III- 1.5 puncte IV- 2.5 puncte

3 puncte din oficiu

Chestionar de analiză a utilizării metodelor moderne de predare în cadrul orelor de fizică

Citiți cu atenție întrebările și răspundeți la ele.

1.Considerați utilă integrarea metodelor moderne de predare în cadrul orelor de fizică?

foarte utilă

utilă

puțin utilă.

2.Care sunt cele mai plăcute metode de activitate pentru tine în procesul educativ?

a) lucrul în grup

b)lucrul în perechi

c) munca independentă.

3.Cum apreciați că au fost orele de fizică în timpul pilotării, comparativ cu modul în care se desfășurau anterior?

a) mai interesante

b) la fel de interesante

c) mai puțin interesante.

4. Această abordare a leccțiilor de fizică v-a ajutat să înțelegeți fenomenele fizice despre care am discutat:

a) foarte bine

b) bine

c) mai puțin bine.

5. Considerați că în viitor, metodele tradiționale de predare vor fi devansate de metodele mederne?

a) da

b) nu.

6.Considerați utilă utilizarea calculatorului în înțelegerea fenomenelor fizice?

a) foarte utilă

b) utilă

c) puțin utilă. Completarea chestionarului se face prin bifarea răspunsului considerat corespunzător opțiunii voastre.

Proiect didactic

Școala: Școala Gimnazială Lenauheim/structura Bulgăruș

Disciplina: Fizică

Clasa: a VII-a

Data : …………………

Propunator : prof. Roșcovici Floarea

Unitatea de învățare: Lumină și sunet

Titlul lectiei : Ochiul . Defecte de vedere.

Tipul de lecție: Lecție de comunicare/insușire de noi cunostințe

Competențe specifice :

C1: Descrierea fenomenelor fizice studiate, întâlnite în activitatea practică după criterii alese ;

C2:Identificarea legilor, principiilor, caracteristicilor definitorii ale unor fenomene, mărimi caracteristice, proprietăți ale unor corpuri și dispozitive, condiții impuse unor sisteme fizice;

C3:Realizarea unor aplicații experimentale, individual sau în echipă, prin urmarea unor instrucțiuni date

C4 : Rezolvarea de probleme cu caracter teoretic sau aplicativ

Obiective operaționale:

La sfârșitul lecției elevii vor fi capabili:

O1:Să identifice componentele ochiului și rolul acestora;

O2:Să descrie rolul lor în formarea imaginilor;

O3:Să recunoască defectele de vedere;

O4:Să aplice corect expresiile matematice ale mărimilor fizice invățate in rezolvarea de probleme cu caracter teoretic sau aplicativ;

O5: să-și asume roluri diferite in activitațile de grup.

Metode didactice : conversația euristică, explicația,demonstrația, metoda gândirii critice, problematizarea, cubul.

Resurse materiale: tabla, manualul, balon, lentilă convergentă, planșe cu alcătuirea ochiului.

Forma de organizare:frontală, individuală, pe grupe.

Desfășurarea lecției

BIBLIOGRAFIE

[1]. Adăscăliței Adrian – Instruire asistată de calculator – Editura Polirom, Iași, 2007

[2].Barna A., Pop I., Suporturi pentru pregătirea examenului de definitivare în învățământ, Ed. Albastră, Cluj Napoca

[3].Bălan B., Boncu Șt., Cucoș C., Psihopedagogie pentru examenele de definitivat și grade didactice, Ed. Polirom, București, 1998

[4].Bocoș M., Instruirea interactivă. Repere pentru reflecție și acțiune, Ed. Presa Universitară Clujană, Cluj Napoca, 2002

[5].Constantin Mantea, Mihaela Garabet, Fizică-manual pentru clasa a IX-a, Editura Bic All, 2004.

[6].Cerghit I., Metode de învățământ, ediția a III-a, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1997

[7]. Cucoș C., Pedagogie, Ed. Polirom, București, 2000

[8]. P.Dodoc Teoria și construcția aparatelor optice, Ed. Tehnică București,1989

[9]. Fulea T., Aplicarea noilor tehnologii informaționale în procesul de predare/învățare/Didactica matemeticii și informayicii, Chișinău, 2006

[10].Iacob L., Psihologie școlară, Ed. Polirom, Iași, 1998

[11]. Ioan-Ioviț Popescu, Emil I. Toader, Optica, Ed. Științifică și Enciclopedică București, 1989

[12].Ioan-Ioviț Popescu Curs de optică, partea I, Optică Geometrică, Universitatea București,1988

[13]. Ionescu M., Demersuri creative în predare și învățare, Ed. Presa Universitară Clujană, Cluj Napoca, 2000

[14]. Landsberg G.S, Optica, Ed. Tehnică București ,1958

[15]. Noveanu E., Competențele educatorului în școala de mâine. Impactul informatizării/ Tehnologii educaționale moderne, București, 1999.

[16]. Radu I., Evaluarea în procesul didactic, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 2005

[17].Sherry Kinkoph, Microsoft Office, Ed. Teora, 2005

[18].Suport curs’ Metode eficiente de învățare a fizicii’

[19].Șopron L., Proiectul cursului “ Soluționarea conflictelor”//Tehnologii moderne ale educației, vol.V, Ed. Le Mat, Bucure;ti, 1999

[20]. Văideanu G. – Învățământul asistat de calculator. O perspectivă și o soluție în Revista de pedagogie, nr.2 – 1982

[21].https://www.google.ro/search?q=reflexia+totala

[22]. https://www.google.ro/search?q=prisma+optica

[23]. https://www.google.ro/search?q=reflexia+luminii

[24]. https://www.google.ro/search?q=tipuri+de+lentile

[25]. https://www.google.ro/search?q=structura+ochiului&rlz

[26].https://www.google.ro/search?q=formarea+imaginii+in+cazul+ochiului+miop

[27]. https://www.google.ro/search?tbm=isch&q=instumente+optice

[28]. https://www.google.ro/search:focuser+luneta

[29].https://www.google.ro/search?q=ocularul+ramsden

[30].http://www.descopera.ro

[31]. www.scritub.com/dispersia+luminii

[32]. https://www.didactic.ro

Declarație de autenticitate

Subsemnata Șandru (Roșcovici) Floarea, profesor la Școala Gimnazială Lenauheim, județul Timiș, înscrisă la examenul de acordare a gradului didactic I, seria 2017-2019, declar pe propria răspundere următoarele:

lucrarea a fost elaborată personal și îmi aparține în întregime;

nu am folosit alte surse decât cele menționate în bibliografie;

nu am preluat texte, date sau alte elemente de grafică din alte lucrări sau din alte surse fără a fi citate și fără a fi precizată sursa preluării;

lucrarea nu a mai fost folosită în alte contexte de examen sau de concurs.

Dau prezenta declarație fiindu-mi necesară la predarea lucrării metodico-științifice în vederea avizării de către coordonatorul științific, Conf.Univ.Dr.Călin Avram.

Declarant,

Șandru(Roșcovici) Floarea