Διδάσκοντας Φυσική στο Γυμνάσιο, σε μαθητές αδύνατους στα Μαθηματικά

Διδάσκοντας Φυσική με μαθηματικά σε μαθητές αδύνατους στα Μαθηματικά

(ΤHE PHYSICS TEACHER, Ιανουάριος 1999

Του: Mark Vondracek, Evanston Towship High School)

ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Ηλίας Καλογήρου Υπεύθυνος ΕΚΦΕ ΔΔΕ Ηλείας

Όλοι γνωρίζουμε ότι πολλοί μαθητές, ιδίως των πρώτων τάξεων του Γυμνασίου, έχουν χαμηλό υπόβαθρο στα Μαθηματικά με αποτέλεσμα να γίνεται προβληματική η διδασκαλία της Φυσικής με μαθηματικά.

Βέβαια τα Μαθηματικά παίζουν σπουδαίο ρόλο, διότι επιτρέπουν στους μαθητές να διαπιστώνουν τις σχέσεις που συνδέουν τις διάφορες φυσικές ποσότητες. Απ’ τις σχέσεις αυτές μάλιστα μπορούν να κάνουν προβλέψεις για πολλά καθημερινά προβλήματα.

Η λύση για να προσπεράσουμε τη δυσκολία στηρίζεται στην εξής παρατήρηση: οι περισσότερες εξισώσεις που υπάρχουν στα μαθήματα της μη υπολογιστικής Φυσικής είναι του τύπου α=β/γ. Μερικά μεγέθη εισάγονται μ’ αυτή τη μορφή π.χ. u=d/t, a= Δu/Δt, πυκνότητα = μάζα/όγκος , R=V/I κλπ .

Αλλά και άλλες σχέσεις μπορούν να γραφούν στη μορφή α=β/γ π.χ. από την F = m .a μπορούμε να γράψουμε a=F/m.

Στην αρχή της χρονιάς μαθαίνουμε τους μαθητές μας τη χρήση της εξίσωσης α=β/γ και την επίλυσή της ως προς οποιαδήποτε από τις τρεις μεταβλητές. Έτσι σε όλη τη χρονιά θα λύνουν εύκολα προβλήματα που περιλαμβάνουν σχέσεις της μορφής α=β/γ.

Μ’ αυτό τον τρόπο θα καταλαβαίνουν ευκολότερα τη Φυσική αφού δεν θα «κολλάνε» στα Μαθηματικά.

Στα πρώτα μαθήματα της χρονιάς μπορούμε να ξεκινήσουμε με την πυκνότητα. Η σχέση πυκνότητα = μάζα / όγκος είναι της μορφής α=β/γ. Συγχρόνως περιέχει τη μάζα και τον όγκο που αρκετές φορές ταυτίζονται λανθασμένα.

Η έννοια είναι γνωστή από την Χημεία και ενδεχομένως να έχει μετρηθεί και στο εργαστήριο.

Ακολουθούν άλλα κεφάλαια όπως η ευθύγραμμη κίνηση και η ταχύτητα. Από την εμπειρία τους οι μαθητές μπορούν να βρουν τη μέση ταχύτητα αν δοθούν ο χρόνος και η απόσταση, ή να βρουν την απόσταση αν δοθούν η μέση ταχύτητα και ο χρόνος.

Τους εξηγούμε ότι αυτά μπορούν να τα βρίσκουν αν κάνουν εφαρμογή της σχέσης u=d/t (που είναι της μορφής α=β/γ αρκεί ν’ αντικαταστήσουμε τα γράμματα).

Αργότερα θα μπορούν να επιλύουν απλά προβλήματα για την επιτάχυνση στον 2^ο νόμο του Νεύτωνα.

Παράλληλα κατά την ομαδική εργασία, οι μαθητές που έχουν καταλάβει τη διαδικασία θα βοηθούν τους άλλους πιο βραδείς μαθητές.

Υπάρχει και μια άλλη ωφέλεια για τους μαθητές που έχουν καταλάβει την επίλυση της σχέσης α=β/γ. Αυτή εμφανίζεται στο εργαστήριο όταν δεν απαιτείται η γνώση κάποιας σχέσης.

Π.χ. αν οι μαθητές ασχοληθούν στο εργαστήριο με απλά κυκλώματα που περιλαμβάνουν αντιστάτες, καλώδια και τροφοδοτικά μπορούν εύκολα να διαπιστώσουν ότι: α) το ρεύμα μεγαλώνει αν αυξηθεί η τάση και β) το ρεύμα μικραίνει αν αυξηθεί η αντίσταση. Θα είναι τότε ικανοί να οδηγηθούν απ’ τα δεδομένα τους στο νόμο του Ohm: ένταση = τάση/ αντίσταση.

Είναι συγκινητικό να διαπιστώνει ο καθηγητής ότι οι μαθητές καταλαβαίνουν τη Φυσική, όταν στην αρχή της χρονιάς οι μαθητές έδιναν μηδενική πιθανότητα στον εαυτό τους για κάτι τέτοιο.