Κυριακή, 18 Ιανουαρίου 2009

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗΣ ΠΡΟΤΑΣΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ-ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΣΤΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΉΜΑΤΑ-ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΠΛΑΝΗΤΗ- ΦΥΣΙΚΗ ΣΤ΄

(ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗΝ ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΟΥ ΑΝΘΡΩΠΟΥ ΣΤΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΉΜΑΤΑ-ΑΥΞΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΠΛΑΝΗΤΗ- ΦΥΣΙΚΗ ΣΤ΄ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ)
Την προσομοίωση που υποστηρίζει την παρακάτω διδακτική πρόταση θα βρείτε στην:
Ηλεκτρονική διεύθυνση: 
http://agentsheets.gr/applets_P3_telika/applet11_02/index.html


Σενάριο 11 - Παρεμβάσεις του ανθρώπου στο περιβάλλον του-Φαινόμενο του Θερμοκηπίου
Περισσότερες προσομοιώσεις για τις φυσικές επιστήμες στο Δημοτικό θα βρείτε στη διεύθυνση
htpp://www.agentsheets.gr


Εναλλακτικές ιδέες των μαθητών και μαθητριών

Η έλλειψη εννοιολογικής διάκρισης ανάμεσα στην υπεριώδη και τις άλλες μορφές ηλιακής ακτινοβολίας είναι από τις βασικές εναλλακτικές ιδέες των μαθητών για το φαινόμενο του θερμοκηπίου.
H έλλειψη εννοιολογικής διάκρισης ανάμεσα στην ηλιακή και τη γήινη ακτινοβολία (εμπόδιο στόχος )
Η παρουσία αυτού του εμποδίου στόχου στη σκέψη των παιδιών περιορίζει την κατανόηση του φαινομένου του θερμοκηπίου, οδηγώντας ταυτόχρονα τα παιδιά στο να το συνδέουν με διαφορετικούς τρόπους με το όζον και την καταστροφή του.
Αντιμετωπίζουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου ως αρνητικό και όχι ως φυσικό φαινόμενο του οποίου η ενίσχυση συνιστά περιβαλλοντικό πρόβλημα.
Θα μπορούσαμε να πούμε από έρευνες που έχουν γίνει, ότι για μαθητές και δασκάλους η μεγαλύτερη παρανόηση είναι ότι πρόκειται για ένα αρνητικό φαινόμενο, το οποίο οφείλεται στην ανθρωπογενή μόλυνση.
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου μόνο αρνητικό δεν είναι καθώς χωρίς αυτό δε θα ήταν δυνατή η ζωή στον πλανήτη μας. Το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας απορροφά και συγκρατεί τη θερμότητα, που, χωρίς αυτό, θα ακτινοβολούνταν από τη γη στο διάστημα.

Επιστημονική γνώση (για το δάσκαλο και τη δασκάλα)
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου αποτελείται από πολύ βραχέα μήκη κύματος, που τα περισσότερα διαδίδονται ελεύθερα μέσα στην ατμόσφαιρα και απορροφώνται από την επιφάνεια της Γης. Η Γη με τη σειρά της ξαναακτινοβολεί ενέργεια πίσω στην ατμόσφαιρα, αλλά σε σχετικά μεγαλύτερα μήκη κύματος, επειδή είναι πολύ ψυχρότερη από τον ήλιο. Η ακτινοβολία όμως αυτή δεν διαδίδεται ελεύθερα μέσα στην ατμόσφαιρα, απορροφάται μερικώς και ξαναεκπέμπεται από το διοξείδιο του άνθρακα, τους υδρατμούς και άλλα συστατικά της ατμόσφαιρας. Αυτή η δευτερογενής ακτινοβολία εκπέμπεται προς όλες τις κατευθύνσεις, ένα μέρος προς τα πάνω και ένα προς τα κάτω. Όση κατευθύνεται προς τα κάτω συμβάλλει στη θέρμανση της ατμόσφαιρας κοντά στην επιφάνεια της γης. Το προς τα πάνω μέρος, που φεύγει από την ατμόσφαιρα προκαλεί ψύχος, που είναι ουσιαστικό για τη θερμική ισορροπία του συστήματος Γη-ατμόσφαιρα. Επειδή τα θερμοκήπια των ανθοκόμων συγκρατούν τη γήινη ενέργεια με παρόμοιο τρόπο, η όλη διαδικασία είναι γνωστή ως φαινόμενο του θερμοκηπίου.

Περιγραφή της προσομοίωσης
Η συγκεκριμένη προσομοίωση αποτελεί ένα απλοποιημένο μοντέλο του μηχανισμού του φαινομένου του θερμοκηπίου. Το φαινόμενο παρουσιάζεται αφαιρετικά, χωρίς πολλές παραμέτρους και βρίσκεται αρκετά κοντά στους στόχους της διδακτικής πρότασης. Η προσομοίωση παρουσιάζει μια αναπαράσταση των διαδικασιών συνδυασμένη με ανθρώπινες παρεμβάσεις.

Α. Φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου
Οι μαθητές παρακολουθούν την ακτινοβολία του ήλιου να διαπερνά τη γήινη ατμόσφαιρα και στη συνέχεια, να επανεκπέμπεται υπέρυθρη ακτινοβολία από τη γη. Στην ατμόσφαιρα, διακρίνονται μόρια του διοξειδίου του άνθρακα, τα οποία απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία που πέφτει επάνω τους και την επανεκπέμπουν προς διάφορες κατευθύνσεις.

Β. Αρνητικές επιπτώσεις από την ανθρώπινη δραστηριότητα στο φαινόμενο του θερμοκηπίου
Οι μαθητές μπορούν να επέμβουν στη συγκέντρωση του αερίου (διοξειδίου του άνθρακα) τοποθετώντας εργοστάσια, αυτοκίνητα και δέντρα. Η θερμοκρασία της γης μεταβάλλεται ανάλογα με τη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα και την αντίστοιχη αύξηση της επανεκπεμπόμενης υπέρυθρης ακτινοβολίας. Η μεταβολή της θερμοκρασίας απεικονίζεται με μια χρωματική κλίμακα -αποχρώσεις του κόκκινου-.

Διδακτική μεθοδολογία
Η διδακτική προσέγγιση που επιχειρείται στο σενάριο αυτό είναι η Καθοδηγούμενη Ανακάλυψη. Σύμφωνα μ' αυτή τη μέθοδο, οι μαθητές ανακαλύπτουν τη γνώση μέσω συνεργατικών δραστηριοτήτων ενώ ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι καθοδηγητικός και συντονιστικός.
Η τάξη θα οργανωθεί σε ομάδες των τριών ατόμων (ανάλογα και με τον αριθμό των διαθέσιμων υπολογιστών) και θα χρησιμοποιηθεί φύλλο εργασίας, το οποίο
θα περιγράφει τις δραστηριότητες που θα πραγματοποιηθούν.

Διδακτικοί στόχοι:
Να περιγράφουν το μηχανισμό με τον οποίο λειτουργεί το «φαινόμενο του θερμοκηπίου».
Να αναφέρουν ανθρώπινες παρεμβάσεις που ενισχύουν το παραπάνω
φαινόμενο.
Να αναγνωρίζουν τις αρνητικές συνέπειες των δραστηριοτήτων του ανθρώπου.
Να ερμηνεύουν τις συνέπειες των δραστηριοτήτων αυτών στην ποιότητα του εδάφους και του αέρα (ρύπανση).
Να αναγνωρίζουν τη σημασία της ατομικής ευθύνης του πολίτη –
καταναλωτή για την προστασία του περιβάλλοντος. (αλόγιστη χρήση του Ι.Χ.
αυτοκινήτου)
Γνώση που υπάρχει από προηγούμενες ενότητες
Δομή της ύλης (Φυσικά Ε΄τάξης)
Η θερμότητα διαδίδεται με ακτινοβολία (Κεφάλαιο θερμότητα, Φυσικά ΣΤ΄ τάξης)
Η διαπνοή των φυτών (Κεφάλαιο Φυτά Φυσικά ΣΤ΄τάξης)
Επιπρόσθετα, θεωρείται ότι τόσο ο δάσκαλος όσο και οι μαθητές θα πρέπει να
έχουν μια στοιχειώδη εξοικείωση με τη χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή.

Χρόνος εφαρμογής:
Η δραστηριότητα αυτή έχει διάρκεια 4 (2 ώρες Φυσική και 2 ώρες ευέλικτη ζώνη) τουλάχιστον ωρών και προτείνεται να διδαχθεί στο πλαίσιο της θεματικής ενότητας «Επίδραση του ανθρώπου στα οικοσυστήματα-υπερθέρμανση του πλανήτη» (Φυσικά Δημοτικού-Ερευνώ και Ανακαλύπτω ΣΤ΄τάξης)

Περιγραφή δραστηριότητας
1. Διερεύνηση εναλλακτικών απόψεων/ιδεών για το θέμα
Ο δάσκαλος θέτει κάποιες ερωτήσεις στους μαθητές για να ανιχνεύσει εναλλακτικές ιδέες για το θέμα ώστε να προγραμματίσει καλύτερα τη στρατηγική που θα ακολουθήσει κατά τη διδασκαλία. (μπορεί να περιλαμβάνονται στο φύλλο εργασίας ή προφορικές και να γράφονται στον πίνακα σε μια στήλη.)
Π.χ. Τι ονομάζουμε «φαινόμενο του θερμοκηπίου»; Πώς προκαλείται το φαινόμενο αυτό; Είναι ένα θετικό φαινόμενο για τον πλανήτη μας ή ένα αρνητικό φαινόμενο; Ποιο περιβαλλοντικό πρόβλημα προκαλεί;
Μέσα από τις απαντήσεις των μαθητών και τη συζήτηση μπορεί να αναδειχθούν
παρανοήσεις και εναλλακτικές ιδέες. Στη συνέχεια του μαθήματος, ο δάσκαλος θα χρησιμοποιήσει την προσομοίωση «Φαινόμενο του θερμοκηπίου» για να προσφέρει στους μαθητές καλύτερη εποπτεία του φαινομένου αλλά και για να αναδείξει τις αντιφάσεις που υπάρχουν στις υπάρχουσες ιδέες τους, αντικαθιστώντας τις με νέες έννοιες (γράφονται στον πίνακα σε μια στήλη δίπλα στις εναλλακτικές)

2. Μόρια του διοξειδίου του άνθρακα-ηλιακή ακτινοβολία-υπέρυθρη ακτινοβολία (Εμπόδιο-στόχος: Η γήινη ακτινοβολία δε διακρίνεται εννοιολογικά από την ηλιακή ακτινοβολία)
Ο δάσκαλος καλεί τους μαθητές να «τρέξουν» το πρόγραμμα της προσομοίωσης (έχει προηγηθεί στάδιο εξοικείωσης των μαθητών/τριών).
Παρουσιάζεται μια περιοχή της ατμόσφαιρας πάνω από τη γη. Επισημαίνει στα παιδιά να παρατηρήσουν τα μόρια διοξειδίου του άνθρακα που εμφανίζονται διάσπαρτα στη γήινη ατμόσφαιρα.
Κάνοντας κλικ στο κουμπί run αρχίζει η διαδικασία της ακτινοβολίας των ακτίνων του ήλιου (κίτρινες ακτίνες) και η υπέρυθρη ακτινοβολία της Γης (κόκκινες ακτίνες). Οι μαθητές παρατηρούν την κατεύθυνση των κίτρινων και κόκκινων ακτίνων.
Οι μαθητές θα παρατηρήσουν ότι όταν οι ακτίνες του ήλιου (κίτρινες) φτάνουν στο έδαφος, απορροφώνται και αυτό επανεκπέμπει κόκκινες ακτίνες. Ο δάσκαλος τους εξηγεί ότι οι κόκκινες ακτίνες αναπαριστούν την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπει η επιφάνεια της γης, λόγω της θέρμανσής της από την ακτινοβολία του ήλιου. Τους καλεί να παρακολουθήσουν τη διαδρομή των κόκκινων ακτίνων και να την περιγράψουν στο φύλλο εργασίας με καθοδηγητικές ερωτήσεις π.χ.
Προς τα πού κατευθύνονται οι υπέρυθρες ακτίνες;
Τι συμβαίνει όταν συναντήσουν μόρια διοξειδίου του άνθρακα;
Τα παιδιά σε επίπεδο ομάδας καταλήγουν στις παρατηρήσεις τους, τις οποίες
στη συνέχεια μοιράζονται με το σύνολο της τάξης.

3. Αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα-μείωση του διοξειδίου του άνθρακα-επιπτώσεις στη θερμοκρασία της ατμόσφαιρας.
Οι μαθητές καλούνται να προβλέψουν τι θα συμβεί στη γήινη ατμόσφαιρα αυξάνοντας τον αριθμό των μορίων διοξειδίου του άνθρακα. Κάνοντας κλικ το εικονίδιο + στο πάνω μέρος της οθόνης αρκετές φορές αυξάνονται τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα και το χρώμα της οθόνης γίνεται ερυθρότερο.
Στη συνέχεια οι μαθητές καλούνται να αφαιρέσουν όσα μόρια επιθυμούν.
Οι μαθητές καλούνται να προβλέψουν τι θα συμβεί μειώνοντας τον αριθμό των μορίων διοξειδίου του άνθρακα. Κάνοντας κλικ στο εικονίδιο – στο πάνω μέρος της οθόνης αρκετές φορές μειώνονται τα μόρια διοξειδίου του άνθρακα.
Οι μαθητές παρατηρώντας τη διαδικασία οδηγούνται σε συμπεράσματα.

Ο δάσκαλος θέτει τον προβληματισμό για τη χρησιμότητα του φαινομένου. Είναι αρνητικό ή θετικό; Για να επιβεβαιώσουν την άποψή τους, τους συμβουλεύει να αφαιρέσουν τελείως τα διοξείδια του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Τι συμβαίνει;
Οι μαθητές μειώνουν τα μόρια ώσπου τα εξαφανίζουν. (Η γη παγώνει)
Παρατηρούν τις αλλαγές στην οθόνη και καλούνται να αποτυπώσουν στο φύλλο εργασίας τις παρατηρήσεις τους και τα συμπεράσματά τους. (Η παντελής έλλειψη διοξειδίου του άνθρακα θα προκαλούσε καταστροφή της ζωής στη γη)

4. Ανθρώπινες δραστηριότητες, φυσικές διαδικασίες που ελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα.
Ο δάσκαλος καλεί τους μαθητές να θυμηθούν τη λειτουργία της αναπνοής των οργανισμών (παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα) και ζητά να συζητήσουν ποιες άλλες πηγές διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να υπάρχουν βασιζόμενοι στις μέχρι τώρα γνώσεις τους. (καύση ορυκτών καυσίμων, πυρκαγιές κλπ) και να τις καταγράψουν στο φύλλο εργασίας.
Στη συνέχεια τους ρωτά με ποιους τρόπους επηρεάζονται οι τιμές του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα από τις δραστηριότητες/επιλογές του ανθρώπου χρησιμοποιώντας τις επιλογές του προγράμματος (λειτουργία εργοστασίων, κυκλοφορία αυτοκινήτων, ύπαρξη δασών).
Οι μαθητές από την μπάρα των εικονιδίων στην κορυφή της οθόνης επιλέγουν εργοστάσια, αυτοκίνητα, δέντρα για να διαμορφώσουν διάφορες καταστάσεις στη Γη. Αναλόγως με την επιλογή που κάνουν σημειώνουν τις παρατηρήσεις τους σε φύλλο εργασίας σε σχέση με τη θερμοκρασία της ατμόσφαιρας (χρωματική αλλαγή). Π.χ τι συμβαίνει όταν αυξηθούν τα εργοστάσια στη γη, τι συμβαίνει όταν αυξηθούν τα αυτοκίνητα, τι συμβαίνει όταν φυτέψουμε δέντρα ή όταν κόψουμε δέντρα..
-Οι μαθητές διαπιστώνουν την μεγάλη συγκένρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας (χρωματική αλλαγή) με την τοποθέτηση εργοστασίων στην επιφάνεια της γης.
-Η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα συνεχίζεται και μετά την τοποθέτηση αυτοκινήτων στην επιφάνεια της γης και η αύξηση της θερμοκρασίας. (χρωματική αλλαγή)
-Οι μαθητές παρατηρούν ότι με την τοποθέτηση δένδρων στην επιφάνεια της γης, σημειώνεται μείωση των εκπομπών του διοξειδίου του άνθρακα και της θερμοκρασίας στη γη (χρωματική αλλαγή)

5. Φαινόμενο θερμοκηπίου-φυσικό φαινόμενο ή περιβαλλοντικό πρόβλημα;
Οι μαθητές πιθανόν να είναι σε θέση να απαντήσουν στο ερώτημα, για ποιο λόγο το
παρόν φαινόμενο έχει αναχθεί σε περιβαλλοντικό πρόβλημα. Ποια περίπτωση από αυτές που εξέτασαν προηγουμένως μπορεί να καταστεί απειλητική για τη γη;
Οι μαθητές μπορούν να εκτιμήσουν ότι στην περίπτωση που έχουμε πολύ μεγάλη
συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, η θερμοκρασία της γης θα ανέβει επικίνδυνα. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες παίζουν σημαντικό ρόλο σ'
αυτό, καθώς συμβάλλουν στην αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην
ατμόσφαιρα, διαταράσσοντας τη φυσική ισορροπία.

Δεν υπάρχουν σχόλια: