Είχα διαβάσει σχόλια σου σε αναρτήσεις Χαράλαμπε και ήξερα τι θα διαβάσω στο άρθρο, ο τίτλος είναι επεξηγηματικός.
Μου άρεσε η περιγραφή των “παρανοήσεων” των μαθητών και ο σχολιασμός για την αιτία τους. 🙂 άψογο!
Συμφωνώ στο ότι θα μπορούσε η συγγραφή νέων βιβλίων να βοηθήσει στο να αλλάξει ο τρόπος που διδάσκονται έννοιες που είναι βασικές στη φυσική, αλλά δεν είναι εύκολο να διδαχθούν – στο βαθμό που θα γίνουν κατανοητές – σε επίπεδο λυκείου.
Να παρατηρήσω, ότι η κάθε αλλαγή συναντάει μια “χρονική” αδράνεια μέχρι να δεχθούμε ότι την ακολουθεί η πλειοψηφία των διδασκόντων.
Καλημέρα Χαράλαμπε.
Ναι, σε όλες τις επισημάνσεις σου.
Για όλες τις αμαρτίες που καθημερινά κάνουμε.
Μακάρι να ληφθούν υπόψη και να βρεθεί η χρυσή τομή, για μια σωστή διδασκαλία.
Και μιλάω για χρυσή τομή, αφού υπάρχει πάντα πρόβλημα, όταν πρέπει να διδαχτεί αρχικά το έργο και η μηχανική ενέργεια και στη συνέχεια να μιλήσουμε για θερμοδυναμική και πολύ περισσότερο για εντροπία.
Αναγκαστικά δεν μπορούμε να πάμε σε “μια αλήθεια” που διδάσκεται με μιας, οπότε πάμε σε μερικές αλήθειες, σε πακέτα…
Η “ολική αλήθεια” περιέχει δυσνόητες έννοιες και δεν νομίζω ότι είναι χρηστική.
Καλημέρα Χαράλαμπε, καλημέρα σε όλους τους φίλους.
Εξαιρετικό άρθρο!!!
Συμφωνώ με όσα λες και η καταγραφή, οργανωμένα των παρανοήσεων, είναι ότι έχουμε συναντήσει όλοι μας.
Έχοντας ασχοληθεί σε ερασιτεχνικό επίπεδο και με μικρές προσωπικές στατιστικές με ερωτήσεις σε μικρούς και μεγάλους (συνήθως όχι για τη φυσική), έχω σχηματίσει μια εικόνα για το ποσοστό των ανθρώπων, που όπως έχει πει ο Γιάννης ο Κυριακόπουλος μπορεί να δεχτεί αυτό που καλούμε λογικό επιχείρημα.
Τολμώ λοιπόν να πάω ένα βήμα πίσω και να ανακαλύψω ξανά τον τροχό, λέγοντας ότι πρέπει, είτε εισαγωγικά στη φυσική, είτε ως ανεξάρτητο μάθημα να ξαναμπεί η λογική ως μάθημα και μάλιστα από το γυμνάσιο, προσπαθώντας να αποφύγει συμβολισμούς και δύσκολα μονοπάτια, με σκοπό να αφυπνίσει το μαθητή – άνθρωπο για τον τρόπο της σκέψης του.
Έτσι έχουμε μια ελπίδα να στρωθεί λίγο ο δρόμος για πιο δύσκολες έννοιες όπως αυτές που περιγράφεις εδώ.
καλημέρα σε όλους
προσωπικά είμαι της “γραμμής” Feynman
(“Μερικοί όπως ο Feynman δεν δίνουν ορισμό για την ενέργεια καθώς θέλουν να περάσουν στους μαθητές την ιδέα ότι όντως δεν ξέρουμε τι είναι ενέργεια στο σύνολο της.”)
και Διονύση Μαρίνου
(συμβουλή-διαταγή σε μένα: να μάθεις να λες “δεν ξέρω”)
ομολογώ, επομένως, ότι δεν γνωρίζω τί είναι η ενέργεια, δεν μπορώ να την ορίσω, γνωρίζω, όμως, εμπειρικά τί μπορεί να κάνει ένα σύστημα, αν διαθέτει ενέργεια
στην ίδια κατηγορία θεωρώ ότι ανήκουν και οι έννοιες: μήκος, επιφάνεια, χώρος, φορτίο
(στο “άλλο” σχολικό βιβλίο Φυσικής της Α Λυκείου, το κεφάλαιο το είχε γράψει άλλος συνάδελφος, η ενέργεια “αυτή η άγνωστη έννοια”, παρόλα ταύτα είχε ορισθεί ως “το αίτιο για την εκδήλωση δυνάμεων σε ένα σύστημα”)
Καλημέρα παιδιά.
Χαράλαμπε (ή Μπάμπη;) σωστοί οι προβληματισμοί του άρθρου και καλό το ίδιο.
Πολλές φορές πρέπει να παρουσιάσουμε κάτι και να το περιγράψουμε πριν οι μαθητές αποκτήσουν τις γνώσεις που θα επέτρεπαν αυστηρό ορισμό. Για παράδειγμα πρέπει να παρουσιάσουμε το έργο σε παιδιά που δεν γνωρίζουν τι είναι το επικαμπύλιο ολοκλήρωμα. Δεν δίνουμε ορισμό του έργου αλλά ξεκινάμε από το έργο σταθερής δύναμης, περνάμε στο στοιχειώδες έργο και οικοδομούμε τις γενικότερες περιπτώσεις.
Δεν ορίζουμε την μαγνητική επαγωγή Β και απλά λέμε ότι είναι μεγάλη όταν το πεδίο είναι ισχυρό και ότι έχει την διεύθυνση της μαγνητικής βελόνας και φορά….. Κάποια στιγμή παρουσιάζεται και ορισμός. Παρουσιάζεται όμως σε παιδιά που έχουν κάνει κάποια δουλειά και τους έχει περιγραφεί το μαγνητικό πεδίο.
Όταν ακολουθούνται τέτοιες πορείες, είναι αναπόφευκτες οι «εκπτώσεις». Λόγου χάριν ένα σώμα τρίβεται πάνω σε οριζόντιο επίπεδο και από τη μια φρενάρει και από την άλλη ζεσταίνεται αυτό και το περιβάλλον του.
Βολεύει να εκμεταλλευτούμε την καθημερινή εμπειρία και να πούμε ότι η μηχανική ενέργεια μειώθηκε και μετατράπηκε σε μία άλλη. Αυτή η άλλη κάπως πρέπει να ονομαστεί. Έτσι διαβάζουμε στον Αλεξόπουλο: «Κατά τας μετατροπάς της δυναμικής ενεργείας εις κινητικήν και αντιστρόφως, η μηχανική ενέργεια παραμένει σταθερά, εφ’ όσον δεν έχομεν μετατροπήν αυτής εις άλλην μορφήν ενέργειας (π.χ. θερμότητα)».
Σε προηγούμενη σελίδα στο ίδιο βιβλίο διαβάζουμε ότι: «Ενέργεια Ε ενός υλικού σημείου (ή σώματος) καλείται το έργον, το οποίον τούτο δύναται να παραγάγη».
Τα παραπάνω «λάθη» του Αλεξόπουλου οφείλονται σε άγνοια ή μη εμβάθυνση;
Σε πρωτοετείς απευθύνεται. Φυσική θέλει να τους μάθει και ας εμβαθύνουν αργότερα.
Οι Χαλιντέυ – Ρέσνικ οικοδομούν διαφορετικά και τμηματικά. Ορίζουν πρώτα την κινητική ενέργεια ως την ποσότητα ½ m.υ2 , αφού δείξουν ότι είναι ίση με το έργο που προσφέρθηκε στο επιταχυνθέν σώμα.
Μέσω παραδειγμάτων παρουσιάζουν την δυναμική ενέργεια ως εξαρτώμενη από την κατάσταση, αποθηκεύσιμη και ως μία που «παίρνουμε πίσω», επομένως συνυφασμένη με συντηρητικές δυνάμεις. Εξηγούν μάλιστα γιατί η τριβή δεν οδηγεί σε δυναμική ενέργεια.
Λιγότερες ίσως «εκπτώσεις» από τον Αλεξόπουλο, πάντως πάλι δεν έχουμε μια αυστηρή παρουσίαση που θα συναντήσουμε σε βιβλία θεωρητικής μηχανικής στο επόμενο έτος.
Μεταξύ μας θεωρώ τυχερό τον εαυτό μου που διάβασα πρώτα τον Αλεξόπουλο και μετά τους Χαλιντέυ – Ρέσνικ. Έμαθα πρώτα και κατάλαβα μετά. Και ήμουν πρωτοετής. Δεν ήμουν ένας μαθητής Δ΄ Γυμνασίου που συναντά για πρώτη φορά τις παραπάνω έννοιες.
Έτσι συγχωρώ και ανέχομαι κάποιες «εκπτώσεις» σε παρουσιάσεις εννοιών. Εκπτώσεις χειρότερες κάνω ο ίδιος στο «Έργο-Ενέργεια. Η μεγάλη Κυρία». Εκεί επιστρατεύω μέχρι καταπέλτες και αυτόματους πωλητές αναψυκτικών. Προφανώς γνωρίζω ότι δεν έδωσα αυστηρό ορισμό.
Η γλώσσα είναι για να επικοινωνούμε. Όχι για να κάνουμε δύσκολη τη μεταφορά πληροφοριών, μηνυμάτων και γνώσεων προφέροντας «ραψωδίες». Λόγου χάριν ένα σώμα τρίβεται στο πάτωμα και σταματάει. Λέμε ότι η μηχανική του ενέργεια έγινε θερμότητα. Άντε να αντικαταστήσουμε το «θερμότητα» με το «θερμική» ή με κάτι άλλο. Πως θα το λέγαμε αυτό; «Η μηχανική ενέργεια του συστήματος σώμα –έδαφος-αέρας μειώνεται. Αυξάνεται η κινητική ενέργεια των δομικών λίθων εδάφους και σώματος καθώς και των μορίων του αέρα. Η αύξηση αυτή είναι ίση με τηναύξηση που θα είχαμε αν από κάποιο σύστημα μεταφερόταν θερμότητα ίση με το άθροισμα της κινητικής ενέργειας του σώματος συν την μεταβολή της δυναμικής ενέργειας του συστήματος σώμα –έδαφος-αέρας».
Να προτιμήσουμε την παραπάνω ραψωδία από το «Η μηχανική ενέργεια έγινε θερμότητα»;
Τελευταία διόρθωση3 έτη πριν από Γιάννης Κυριακόπουλος
Γιάννη απλά θα λέγαμε ότι “η μηχανική ενέργεια έγινε εσωτερική”. Την εσωτερική ενέργεια την διδάσκονται πλεον στη Β γυμνασίου. Καμιά ραψωδία δεν χρειάζεται. Εγώ αντίθετα θεωρώ ευτυχή τον εαυτό μου ότι δια΄βασα ως πρωτοετής φοιτητής το βιβλίο του Resnick στο πανεπιστήμιο κρήτης το 1988 και όχι τον Αλεξόπουλο. Τα λα΄θη του αλεξόπουλου οφείλονται σε παρανοήσεις διδασκόντων και βιβλίων όπως αυτή που κάνει και με την εξίσωση του Αινστάιν Ε=mc2. O Bartlet μάλιστα ονομάζει αυτούς που γραφουν ότι ο Αλεξόπουλος στη σχετικότητα σαν μεγάλη αίρεση που οφείλεται σε έλλειψη γνώσεων φυσικής. Υπάρχουν ειδικά άρθρα που αναφέρονται στην διδακτική της σχετικότητας και της κβαντικής που αγνοούνται επιδεικτικά από τα ελληνικά βιβλία. Κάποτε σε ένα συνεδριο που μίλησα για λάθη φυσικών όρων που δείχνουν έλλειψη ακριβούς κατανόησης τα βρήκα τα περισότερα μαζεμένα στο πολυδιαβασμένο “η κόμη της Βερενίκης” του Γραμματικάκη, Δεν θεωρώ σύμπτωση ότι στο Φυσικό του Πανεπιστημίου Κρήτης δεν υπήρξε ούτε μία έδρα διδακτικής της φυσικής από την αρχή που λειτούργησε ως τμήμα ως ακόμα και σήμερα.
Χαράλαμπε να υποθέσω ότι:
“Δεν θεωρώ σύμπτωση ότι στο Φυσικό του Πανεπιστημίου Κρήτης δεν υπήρξε ούτε μία έδρα διδακτικής της φυσικής από την αρχή που λειτούργησε ως τμήμα ως ακόμα και σήμερα.” το θεωρείς θετική ένδειξη; Όσον αφορά τον όρο “εσωτερική ενέργεια” για χρήση στην Α΄ Λυκείου, προσωπικά δεν με καλύπτει, αφού απλά μεταθέτουμε το πρόβλημα σε μια “μαύρη τρύπα”… Για τον ακροατή Φυσικό ακούγεται επιστημονικά σωστό, για το μαθητή δεν λέει τίποτα απολύτως.
Συμφωνώ με τον Διονύση.
Η έννοια “εσωτερική ενέργεια” διδάσκεται στη Β΄ Λυκείου.
Το ότι έχει αναφερθεί στο Γυμνάσιο δεν αρκεί. Και η επιτάχυνση και ο νόμος του Ωμ έχουν αναφερθεί ή διδαχθεί, όμως παρουσιάζονται από την αρχή στο Λύκειο.
Επίσης ο όρος “εσωτερική ενέργεια” απορίες θα προκαλέσει.
Οπλίζω ένα ψαροντούφεκο με λάστιχα ή ελατήριο. Είναι δύσκολο να παρεξηγήσει ένα παιδί το “εσωτερική ενέργεια του ψαροντούφεκου” και να την εκλάβει ως την “ενέργεια που περιέχει”, δηλαδή την δυναμική του ενέργεια;
Για τις ραψωδίες τώρα:
Πως θα εξηγήσουμε ότι διατηρείται η ενέργεια στο σύστημα:
(λείο το δάπεδο).
Θα πούμε ότι η μηχανική ενέργεια διατηρείται διότι δεν μεταβάλλεται η εσωτερική ενέργεια του συστήματος “εδάφους-αέρα-βάσης- στηρίγματος-νήματος-κρεμασμένου σώματος”;
το θεωρώ αρνητική ένδειξη. Υποθέτω ότι έστω και ένας να υπήρχε και δια΄βαζε τα βιβλία των Πανεπιστημιακών εκδόσεων κρήτης θα ήταν με πολυ λιγότερα σφάλματα που δεν είναι και λίγα. Τώρα με τη συλλογιστική σας και η θερμότητα διδάσκεται στη Β λυκείου άρα ούτε θερμότητα μπορούμε να το πούμε. Για θερμική ενέργεια ούτε λόγος.Δεν είναι όμως δυνατόν στη Β λυκείου οι συγγραφείς να λένε ότι είναι λάθος το ότι “με την τριβή παράγεται θερμότητα” και στο βιβλίο της Γ λυκείου οι ίδιοι να γράφουν για θερμότητα σε κρούσεις ή τριβές
το τι παρεμηνείες κάνουν τα παιδιά δεν αναιρεί το αποτέλεσμα.Πάρα πολλά λέμε στα παιδιά είναι ανεξήγητα για τις γνώσεις τους π.χ. ότι η ταχύτητα εφάπτεται στην τροχιά, ότι το ΘΜΚΕ ισχύει και στην περίπτωση μεταβλητής δύναμης, ότι η γωνιακή ταχύητηα είναι διάνυσμα ενώ η γωνία δεν είναι, ότι το έργο είναι μονόμετρο μέγεθος ενώ στο δεύτερο μέλος έχει διανύσματα, ότι το π είναι άρρητος κ.λ.π. κ.λ.π.
“Δεν είναι όμως δυνατόν στη Β λυκείου οι συγγραφείς να λένε ότι είναι λάθος το ότι “με την τριβή παράγεται θερμότητα” και στο βιβλίο της Γ λυκείου οι ίδιοι να γράφουν για θερμότητα σε κρούσεις ή τριβές”
Εδώ με βρίσκεις σύμφωνο.
Οι αντιφάσεις των βιβλίων από τάξη σε τάξη, (αλλά ακόμη και μεταξύ κεφαλαίων, αφού άλλος γαρ ο συγγραφέας από την ομάδα…) είναι νομίζω οφθαλμοφανείς.
Και σίγουρα, αφού στην Β΄ Λυκείου διδάχθηκαν θερμότητα και εσωτερική ενέργεια στο μάθημα του προσανατολισμού, δηλαδή θεωρητικά σε ψηλό επίπεδο, δεν μπορεί να επανέρχεται ορολογία, που μπορεί για λόγους ανωτέρας βίας και καταχρηστικά, να χρησιμοποιείται στην Α΄ Τάξη και η οποία απορρίφθηκε στην Β!!!
Αγαπητοί φίλοι
Σε αυτά που έχετε εκφράσει μέχρι τώρα σε πολλά συμφωνώ αλλά και σε άλλα τόσα διαφωνώ. πχ
Συμφωνώ με τα λεγόμενα του Γιάννη ότι ο ορισμός των μεγεθών κτίζεται σταδιακά. πχ για τον ορισμό της ταχύτητας δεν αναφερόμαστε σε παράγωγο διανυσματικού μεγέθους σε όλη τη Β/θμια.
Διαφωνώ με τον Βαγγέλη ( και τον Φάινμαν!!! 🙂 ) ότι η ενέργεια δεν ορίζεται. Ένα μέγεθος που δεν μπορούμε να το ορίσουμε ( άρα να το μετρήσουμε είτε άμεσα είτε τη μεταβολή του ) θεωρώ ότι δεν είναι αντικείμενο μελέτης της φυσικής. Όπως πχ η χαρά. Δεν μετριέται άρα δεν αποτελεί φυσικό μέγεθος.
Το πως θα διδάξουμε την ενέργεια είναι μία πρόκληση. Θεωρώ ότι για να κάνουμε τον σωστό εκπαιδευτικό μετασχηματισμό πρέπει πρώτα απ’ όλα να κατανοήσουμε σε υψηλό επίπεδο το μέγεθος και μετά να το μετασχηματίσουμε με τις όσο δυνατό λιγότερες εκπτώσεις ώστε να γίνει κατανοητό από τις διάφορες ηλικιακές μονάδες. Από παλιά πίστευα ότι η λέξη ενέργεια θα πρέπει να είναι σχεδόν απαγορευμένη στο Δημοτικό αφού ότι λέμε σε αυτές τις ηλικίες το λέμε λάθος το οποίο το κουβαλάνε οι μαθητές στη Β/θμια.
Στο βιβλίο της Α’ Γυμνασίου που γράψαμε τελευταία το θέμα αυτό μας προβλημάτισε περισσότερο από όλα τα άλλα. Θεωρώ ότι κάτι καταφέραμε. Σε υψηλό επίπεδο γνώσης για την ενέργειας θεωρώ ότι τα 5 γνωστά άρθρα που έχουν μεταφραστεί στα Ελληνικά http://ekfe.ker.sch.gr/articles.html το νο 57
Νομίζω ότι η διδασκαλία της ενέργειας θα πρέπει να αρχίζει από το φυσικό μέγεθος έργο – χρυσός κανόνας της μηχανικής – απλές μηχανές και να τελειώνει κάπου στην θερμότητα και εσωτερική θερμική ενέργεια.
Για το θέμα της ενέργειας το ΕΚΦΕ Κέρκυρας πριν από 20 χρόνια είχε οργανώσει σεμινάριο με προσκεκλισμένους Ανδρέα Κασσέτα, Γιώργο Τσαπαρλή, Αβραάμ Μαυρόπουλο, Δημήτρη Τσαούση και άλλους. Οι σημειώσεις αυτού του σεμιναρίου μπορούν κατά τη γνώμη μου ν’ αποτελέσουν μία καλή μαγιά για το πως θα πρέπει να διδάξουμε την ενέργεια στο Λύκειο.
Τι είναι η ενέργεια ;
Μην είναι οι ηλιακές ακτίνες που δεχόμαστε στην παραλία ;
Μην είναι το νερό της υδατόπτωσης , καθώς πέφτει στη φτερωτή του μύλου;
Μην είναι το θρόισμα των φύλλων καθώς ο αέρας διέρχεται μέσα απ’ αυτά ;
Μην είναι η φτερωτή του μύλου να περάσει το νερό;
Μην είναι το «μπαμ» της πυρίτιδας καθώς αναφλέγεται ;
Μην είναι η βενζίνη στο αυτοκίνητο που το κάνει και κινείται ;
Μην είναι η αίσθηση της κούρασης όταν τρέχουμε σε έναν ανηφορικό δρόμο;
Μην είναι το φώς που εκπέμπει η πυγολαμπίδα το σούρουπο στις αρχές του καλοκαιριού ;
Μην είναι το «τσαφ-τσουφ» των ατμομηχανών στο μακρινό West με τους Caw-Boys και τους δυστυχείς Ινδιάνους ;
Μην είναι η περιστροφή των βαγονιών στο λούνα -πάρκ, καθώς ανεβαίνετε ψηλά και νομίζετε ότι θα φύγετε από τις ράγες ;
Μην είναι το ψήσιμο του κέικ στο φούρνο της κουζίνας , με την ευωδιά να πλημμυρίζει το σπίτι;
Μην είναι η διάσπαση του ατόμου που οδήγησε στην ατομική βόμβα και το ολοκαύτωμα στη Χιροσίμα;
Μην είναι η επίστρωση του film στη φωτογραφική μηχανή , και η καταγραφή αγαπημένων στιγμιότυπων;
Μην είναι το τσουνάμι και οι σεισμοί καθώς «βρυχάται» η γη; Όλα αυτά είναι ενέργεια
Με τις καλές και τις κακές της μορφές . Με τις χρήσιμες και τις καταστροφικές της συνέπειες .
Μέσω των ενεργειακών μεταβολών πορεύεται η ανθρωπότητα . Υπάρχει με πολλές μορφές , την καταλαβαίνουμε όταν μετατρέπεται από τη μια μορφή στην άλλη , αλλά η φυσική ποτέ δεν μπόρεσε να δώσει ορισμό στο τι είναι η ΕΝΕΡΓΕΙΑ !!!
Μέσω των ενεργειακών μεταβολών ζει και δημιουργεί η ανθρωπότητα. Είτε προοδεύοντας (τεχνολογικός πολιτισμός) είτε καταστρέφοντας (βιομηχανική ρύπανση, τοξικά, φαινόμενο θερμοκηπίου, ραδιενέργεια) .
(από το 1 εισαγωγικό μάθημα στο έργο – ενέργεια. Μετά ακολουθεί το εννοιολογικό χτίσιμο των εννοιών).
by 
Είχα διαβάσει σχόλια σου σε αναρτήσεις Χαράλαμπε και ήξερα τι θα διαβάσω στο άρθρο, ο τίτλος είναι επεξηγηματικός.
Μου άρεσε η περιγραφή των “παρανοήσεων” των μαθητών και ο σχολιασμός για την αιτία τους. 🙂 άψογο!
Συμφωνώ στο ότι θα μπορούσε η συγγραφή νέων βιβλίων να βοηθήσει στο να αλλάξει ο τρόπος που διδάσκονται έννοιες που είναι βασικές στη φυσική, αλλά δεν είναι εύκολο να διδαχθούν – στο βαθμό που θα γίνουν κατανοητές – σε επίπεδο λυκείου.
Να παρατηρήσω, ότι η κάθε αλλαγή συναντάει μια “χρονική” αδράνεια μέχρι να δεχθούμε ότι την ακολουθεί η πλειοψηφία των διδασκόντων.
Καλημέρα Χαράλαμπε.
Ναι, σε όλες τις επισημάνσεις σου.
Για όλες τις αμαρτίες που καθημερινά κάνουμε.
Μακάρι να ληφθούν υπόψη και να βρεθεί η χρυσή τομή, για μια σωστή διδασκαλία.
Και μιλάω για χρυσή τομή, αφού υπάρχει πάντα πρόβλημα, όταν πρέπει να διδαχτεί αρχικά το έργο και η μηχανική ενέργεια και στη συνέχεια να μιλήσουμε για θερμοδυναμική και πολύ περισσότερο για εντροπία.
Αναγκαστικά δεν μπορούμε να πάμε σε “μια αλήθεια” που διδάσκεται με μιας, οπότε πάμε σε μερικές αλήθειες, σε πακέτα…
Η “ολική αλήθεια” περιέχει δυσνόητες έννοιες και δεν νομίζω ότι είναι χρηστική.
Καλημέρα Χαράλαμπε, καλημέρα σε όλους τους φίλους.
Εξαιρετικό άρθρο!!!
Συμφωνώ με όσα λες και η καταγραφή, οργανωμένα των παρανοήσεων, είναι ότι έχουμε συναντήσει όλοι μας.
Έχοντας ασχοληθεί σε ερασιτεχνικό επίπεδο και με μικρές προσωπικές στατιστικές με ερωτήσεις σε μικρούς και μεγάλους (συνήθως όχι για τη φυσική), έχω σχηματίσει μια εικόνα για το ποσοστό των ανθρώπων, που όπως έχει πει ο Γιάννης ο Κυριακόπουλος μπορεί να δεχτεί αυτό που καλούμε λογικό επιχείρημα.
Τολμώ λοιπόν να πάω ένα βήμα πίσω και να ανακαλύψω ξανά τον τροχό, λέγοντας ότι πρέπει, είτε εισαγωγικά στη φυσική, είτε ως ανεξάρτητο μάθημα να ξαναμπεί η λογική ως μάθημα και μάλιστα από το γυμνάσιο, προσπαθώντας να αποφύγει συμβολισμούς και δύσκολα μονοπάτια, με σκοπό να αφυπνίσει το μαθητή – άνθρωπο για τον τρόπο της σκέψης του.
Έτσι έχουμε μια ελπίδα να στρωθεί λίγο ο δρόμος για πιο δύσκολες έννοιες όπως αυτές που περιγράφεις εδώ.
καλημέρα σε όλους
προσωπικά είμαι της “γραμμής” Feynman
(“Μερικοί όπως ο Feynman δεν δίνουν ορισμό για την ενέργεια καθώς θέλουν να περάσουν στους μαθητές την ιδέα ότι όντως δεν ξέρουμε τι είναι ενέργεια στο σύνολο της.”)
και Διονύση Μαρίνου
(συμβουλή-διαταγή σε μένα: να μάθεις να λες “δεν ξέρω”)
ομολογώ, επομένως, ότι δεν γνωρίζω τί είναι η ενέργεια, δεν μπορώ να την ορίσω, γνωρίζω, όμως, εμπειρικά τί μπορεί να κάνει ένα σύστημα, αν διαθέτει ενέργεια
στην ίδια κατηγορία θεωρώ ότι ανήκουν και οι έννοιες: μήκος, επιφάνεια, χώρος, φορτίο
(στο “άλλο” σχολικό βιβλίο Φυσικής της Α Λυκείου, το κεφάλαιο το είχε γράψει άλλος συνάδελφος, η ενέργεια “αυτή η άγνωστη έννοια”, παρόλα ταύτα είχε ορισθεί ως “το αίτιο για την εκδήλωση δυνάμεων σε ένα σύστημα”)
Καλημέρα παιδιά.
Χαράλαμπε (ή Μπάμπη;) σωστοί οι προβληματισμοί του άρθρου και καλό το ίδιο.
Πολλές φορές πρέπει να παρουσιάσουμε κάτι και να το περιγράψουμε πριν οι μαθητές αποκτήσουν τις γνώσεις που θα επέτρεπαν αυστηρό ορισμό. Για παράδειγμα πρέπει να παρουσιάσουμε το έργο σε παιδιά που δεν γνωρίζουν τι είναι το επικαμπύλιο ολοκλήρωμα. Δεν δίνουμε ορισμό του έργου αλλά ξεκινάμε από το έργο σταθερής δύναμης, περνάμε στο στοιχειώδες έργο και οικοδομούμε τις γενικότερες περιπτώσεις.
Δεν ορίζουμε την μαγνητική επαγωγή Β και απλά λέμε ότι είναι μεγάλη όταν το πεδίο είναι ισχυρό και ότι έχει την διεύθυνση της μαγνητικής βελόνας και φορά….. Κάποια στιγμή παρουσιάζεται και ορισμός. Παρουσιάζεται όμως σε παιδιά που έχουν κάνει κάποια δουλειά και τους έχει περιγραφεί το μαγνητικό πεδίο.
Όταν ακολουθούνται τέτοιες πορείες, είναι αναπόφευκτες οι «εκπτώσεις». Λόγου χάριν ένα σώμα τρίβεται πάνω σε οριζόντιο επίπεδο και από τη μια φρενάρει και από την άλλη ζεσταίνεται αυτό και το περιβάλλον του.
Βολεύει να εκμεταλλευτούμε την καθημερινή εμπειρία και να πούμε ότι η μηχανική ενέργεια μειώθηκε και μετατράπηκε σε μία άλλη. Αυτή η άλλη κάπως πρέπει να ονομαστεί. Έτσι διαβάζουμε στον Αλεξόπουλο:
«Κατά τας μετατροπάς της δυναμικής ενεργείας εις κινητικήν και αντιστρόφως, η μηχανική ενέργεια παραμένει σταθερά, εφ’ όσον δεν έχομεν μετατροπήν αυτής εις άλλην μορφήν ενέργειας (π.χ. θερμότητα)».
Σε προηγούμενη σελίδα στο ίδιο βιβλίο διαβάζουμε ότι:
«Ενέργεια Ε ενός υλικού σημείου (ή σώματος) καλείται το έργον, το οποίον τούτο δύναται να παραγάγη».
Τα παραπάνω «λάθη» του Αλεξόπουλου οφείλονται σε άγνοια ή μη εμβάθυνση;
Σε πρωτοετείς απευθύνεται. Φυσική θέλει να τους μάθει και ας εμβαθύνουν αργότερα.
Οι Χαλιντέυ – Ρέσνικ οικοδομούν διαφορετικά και τμηματικά. Ορίζουν πρώτα την κινητική ενέργεια ως την ποσότητα ½ m.υ2 , αφού δείξουν ότι είναι ίση με το έργο που προσφέρθηκε στο επιταχυνθέν σώμα.
Μέσω παραδειγμάτων παρουσιάζουν την δυναμική ενέργεια ως εξαρτώμενη από την κατάσταση, αποθηκεύσιμη και ως μία που «παίρνουμε πίσω», επομένως συνυφασμένη με συντηρητικές δυνάμεις. Εξηγούν μάλιστα γιατί η τριβή δεν οδηγεί σε δυναμική ενέργεια.
Λιγότερες ίσως «εκπτώσεις» από τον Αλεξόπουλο, πάντως πάλι δεν έχουμε μια αυστηρή παρουσίαση που θα συναντήσουμε σε βιβλία θεωρητικής μηχανικής στο επόμενο έτος.
Μεταξύ μας θεωρώ τυχερό τον εαυτό μου που διάβασα πρώτα τον Αλεξόπουλο και μετά τους Χαλιντέυ – Ρέσνικ. Έμαθα πρώτα και κατάλαβα μετά. Και ήμουν πρωτοετής. Δεν ήμουν ένας μαθητής Δ΄ Γυμνασίου που συναντά για πρώτη φορά τις παραπάνω έννοιες.
Έτσι συγχωρώ και ανέχομαι κάποιες «εκπτώσεις» σε παρουσιάσεις εννοιών. Εκπτώσεις χειρότερες κάνω ο ίδιος στο «Έργο-Ενέργεια. Η μεγάλη Κυρία». Εκεί επιστρατεύω μέχρι καταπέλτες και αυτόματους πωλητές αναψυκτικών. Προφανώς γνωρίζω ότι δεν έδωσα αυστηρό ορισμό.
Η γλώσσα είναι για να επικοινωνούμε. Όχι για να κάνουμε δύσκολη τη μεταφορά πληροφοριών, μηνυμάτων και γνώσεων προφέροντας «ραψωδίες». Λόγου χάριν ένα σώμα τρίβεται στο πάτωμα και σταματάει. Λέμε ότι η μηχανική του ενέργεια έγινε θερμότητα. Άντε να αντικαταστήσουμε το «θερμότητα» με το «θερμική» ή με κάτι άλλο. Πως θα το λέγαμε αυτό;
«Η μηχανική ενέργεια του συστήματος σώμα –έδαφος-αέρας μειώνεται. Αυξάνεται η κινητική ενέργεια των δομικών λίθων εδάφους και σώματος καθώς και των μορίων του αέρα. Η αύξηση αυτή είναι ίση με τηναύξηση που θα είχαμε αν από κάποιο σύστημα μεταφερόταν θερμότητα ίση με το άθροισμα της κινητικής ενέργειας του σώματος συν την μεταβολή της δυναμικής ενέργειας του συστήματος σώμα –έδαφος-αέρας».
Να προτιμήσουμε την παραπάνω ραψωδία από το «Η μηχανική ενέργεια έγινε θερμότητα»;
Γιάννη απλά θα λέγαμε ότι “η μηχανική ενέργεια έγινε εσωτερική”. Την εσωτερική ενέργεια την διδάσκονται πλεον στη Β γυμνασίου. Καμιά ραψωδία δεν χρειάζεται. Εγώ αντίθετα θεωρώ ευτυχή τον εαυτό μου ότι δια΄βασα ως πρωτοετής φοιτητής το βιβλίο του Resnick στο πανεπιστήμιο κρήτης το 1988 και όχι τον Αλεξόπουλο. Τα λα΄θη του αλεξόπουλου οφείλονται σε παρανοήσεις διδασκόντων και βιβλίων όπως αυτή που κάνει και με την εξίσωση του Αινστάιν Ε=mc2. O Bartlet μάλιστα ονομάζει αυτούς που γραφουν ότι ο Αλεξόπουλος στη σχετικότητα σαν μεγάλη αίρεση που οφείλεται σε έλλειψη γνώσεων φυσικής. Υπάρχουν ειδικά άρθρα που αναφέρονται στην διδακτική της σχετικότητας και της κβαντικής που αγνοούνται επιδεικτικά από τα ελληνικά βιβλία. Κάποτε σε ένα συνεδριο που μίλησα για λάθη φυσικών όρων που δείχνουν έλλειψη ακριβούς κατανόησης τα βρήκα τα περισότερα μαζεμένα στο πολυδιαβασμένο “η κόμη της Βερενίκης” του Γραμματικάκη, Δεν θεωρώ σύμπτωση ότι στο Φυσικό του Πανεπιστημίου Κρήτης δεν υπήρξε ούτε μία έδρα διδακτικής της φυσικής από την αρχή που λειτούργησε ως τμήμα ως ακόμα και σήμερα.
Χαράλαμπε να υποθέσω ότι:
“Δεν θεωρώ σύμπτωση ότι στο Φυσικό του Πανεπιστημίου Κρήτης δεν υπήρξε ούτε μία έδρα διδακτικής της φυσικής από την αρχή που λειτούργησε ως τμήμα ως ακόμα και σήμερα.”
το θεωρείς θετική ένδειξη;
Όσον αφορά τον όρο “εσωτερική ενέργεια” για χρήση στην Α΄ Λυκείου, προσωπικά δεν με καλύπτει, αφού απλά μεταθέτουμε το πρόβλημα σε μια “μαύρη τρύπα”…
Για τον ακροατή Φυσικό ακούγεται επιστημονικά σωστό, για το μαθητή δεν λέει τίποτα απολύτως.
Συμφωνώ με τον Διονύση.
Η έννοια “εσωτερική ενέργεια” διδάσκεται στη Β΄ Λυκείου.
Το ότι έχει αναφερθεί στο Γυμνάσιο δεν αρκεί. Και η επιτάχυνση και ο νόμος του Ωμ έχουν αναφερθεί ή διδαχθεί, όμως παρουσιάζονται από την αρχή στο Λύκειο.
Επίσης ο όρος “εσωτερική ενέργεια” απορίες θα προκαλέσει.
Οπλίζω ένα ψαροντούφεκο με λάστιχα ή ελατήριο. Είναι δύσκολο να παρεξηγήσει ένα παιδί το “εσωτερική ενέργεια του ψαροντούφεκου” και να την εκλάβει ως την “ενέργεια που περιέχει”, δηλαδή την δυναμική του ενέργεια;
Για τις ραψωδίες τώρα:
Πως θα εξηγήσουμε ότι διατηρείται η ενέργεια στο σύστημα:
(λείο το δάπεδο).
Θα πούμε ότι η μηχανική ενέργεια διατηρείται διότι δεν μεταβάλλεται η εσωτερική ενέργεια του συστήματος “εδάφους-αέρα-βάσης- στηρίγματος-νήματος-κρεμασμένου σώματος”;
το θεωρώ αρνητική ένδειξη. Υποθέτω ότι έστω και ένας να υπήρχε και δια΄βαζε τα βιβλία των Πανεπιστημιακών εκδόσεων κρήτης θα ήταν με πολυ λιγότερα σφάλματα που δεν είναι και λίγα. Τώρα με τη συλλογιστική σας και η θερμότητα διδάσκεται στη Β λυκείου άρα ούτε θερμότητα μπορούμε να το πούμε. Για θερμική ενέργεια ούτε λόγος.Δεν είναι όμως δυνατόν στη Β λυκείου οι συγγραφείς να λένε ότι είναι λάθος το ότι “με την τριβή παράγεται θερμότητα” και στο βιβλίο της Γ λυκείου οι ίδιοι να γράφουν για θερμότητα σε κρούσεις ή τριβές
το τι παρεμηνείες κάνουν τα παιδιά δεν αναιρεί το αποτέλεσμα.Πάρα πολλά λέμε στα παιδιά είναι ανεξήγητα για τις γνώσεις τους π.χ. ότι η ταχύτητα εφάπτεται στην τροχιά, ότι το ΘΜΚΕ ισχύει και στην περίπτωση μεταβλητής δύναμης, ότι η γωνιακή ταχύητηα είναι διάνυσμα ενώ η γωνία δεν είναι, ότι το έργο είναι μονόμετρο μέγεθος ενώ στο δεύτερο μέλος έχει διανύσματα, ότι το π είναι άρρητος κ.λ.π. κ.λ.π.
“Δεν είναι όμως δυνατόν στη Β λυκείου οι συγγραφείς να λένε ότι είναι λάθος το ότι “με την τριβή παράγεται θερμότητα” και στο βιβλίο της Γ λυκείου οι ίδιοι να γράφουν για θερμότητα σε κρούσεις ή τριβές”
Εδώ με βρίσκεις σύμφωνο.
Οι αντιφάσεις των βιβλίων από τάξη σε τάξη, (αλλά ακόμη και μεταξύ κεφαλαίων, αφού άλλος γαρ ο συγγραφέας από την ομάδα…) είναι νομίζω οφθαλμοφανείς.
Και σίγουρα, αφού στην Β΄ Λυκείου διδάχθηκαν θερμότητα και εσωτερική ενέργεια στο μάθημα του προσανατολισμού, δηλαδή θεωρητικά σε ψηλό επίπεδο, δεν μπορεί να επανέρχεται ορολογία, που μπορεί για λόγους ανωτέρας βίας και καταχρηστικά, να χρησιμοποιείται στην Α΄ Τάξη και η οποία απορρίφθηκε στην Β!!!
Καλησπέρα παιδιά.
Χαράλαμπε πως σου φαίνεται αυτό που υπογράμμισα;
Παραθέτω και τα προηγούμενα.
Θα το χαρακτηρίσουμε λάθος;
Αγαπητοί φίλοι
Σε αυτά που έχετε εκφράσει μέχρι τώρα σε πολλά συμφωνώ αλλά και σε άλλα τόσα διαφωνώ. πχ
Συμφωνώ με τα λεγόμενα του Γιάννη ότι ο ορισμός των μεγεθών κτίζεται σταδιακά. πχ για τον ορισμό της ταχύτητας δεν αναφερόμαστε σε παράγωγο διανυσματικού μεγέθους σε όλη τη Β/θμια.
Διαφωνώ με τον Βαγγέλη ( και τον Φάινμαν!!! 🙂 ) ότι η ενέργεια δεν ορίζεται. Ένα μέγεθος που δεν μπορούμε να το ορίσουμε ( άρα να το μετρήσουμε είτε άμεσα είτε τη μεταβολή του ) θεωρώ ότι δεν είναι αντικείμενο μελέτης της φυσικής. Όπως πχ η χαρά. Δεν μετριέται άρα δεν αποτελεί φυσικό μέγεθος.
Το πως θα διδάξουμε την ενέργεια είναι μία πρόκληση. Θεωρώ ότι για να κάνουμε τον σωστό εκπαιδευτικό μετασχηματισμό πρέπει πρώτα απ’ όλα να κατανοήσουμε σε υψηλό επίπεδο το μέγεθος και μετά να το μετασχηματίσουμε με τις όσο δυνατό λιγότερες εκπτώσεις ώστε να γίνει κατανοητό από τις διάφορες ηλικιακές μονάδες. Από παλιά πίστευα ότι η λέξη ενέργεια θα πρέπει να είναι σχεδόν απαγορευμένη στο Δημοτικό αφού ότι λέμε σε αυτές τις ηλικίες το λέμε λάθος το οποίο το κουβαλάνε οι μαθητές στη Β/θμια.
Στο βιβλίο της Α’ Γυμνασίου που γράψαμε τελευταία το θέμα αυτό μας προβλημάτισε περισσότερο από όλα τα άλλα. Θεωρώ ότι κάτι καταφέραμε. Σε υψηλό επίπεδο γνώσης για την ενέργειας θεωρώ ότι τα 5 γνωστά άρθρα που έχουν μεταφραστεί στα Ελληνικά http://ekfe.ker.sch.gr/articles.html το νο 57
Νομίζω ότι η διδασκαλία της ενέργειας θα πρέπει να αρχίζει από το φυσικό μέγεθος έργο – χρυσός κανόνας της μηχανικής – απλές μηχανές και να τελειώνει κάπου στην θερμότητα και εσωτερική θερμική ενέργεια.
Για το θέμα της ενέργειας το ΕΚΦΕ Κέρκυρας πριν από 20 χρόνια είχε οργανώσει σεμινάριο με προσκεκλισμένους Ανδρέα Κασσέτα, Γιώργο Τσαπαρλή, Αβραάμ Μαυρόπουλο, Δημήτρη Τσαούση και άλλους. Οι σημειώσεις αυτού του σεμιναρίου μπορούν κατά τη γνώμη μου ν’ αποτελέσουν μία καλή μαγιά για το πως θα πρέπει να διδάξουμε την ενέργεια στο Λύκειο.
Τέλος μία ομιλία μου για το θέμα στο παρακάτω βίντεο ίσως να εκφράζει καλύτερα τις θέσεις μου πάνω στο θέμα.
https://www.youtube.com/watch?v=yAATnhZuo1M
Συντασσόμενος στη “γραμμή” Β. Κουντούρη
Τι είναι η ενέργεια ;
Μην είναι οι ηλιακές ακτίνες που δεχόμαστε στην παραλία ;
Μην είναι το νερό της υδατόπτωσης , καθώς πέφτει στη φτερωτή του μύλου;
Μην είναι το θρόισμα των φύλλων καθώς ο αέρας διέρχεται μέσα απ’ αυτά ;
Μην είναι η φτερωτή του μύλου να περάσει το νερό;
Μην είναι το «μπαμ» της πυρίτιδας καθώς αναφλέγεται ;
Μην είναι η βενζίνη στο αυτοκίνητο που το κάνει και κινείται ;
Μην είναι η αίσθηση της κούρασης όταν τρέχουμε σε έναν ανηφορικό δρόμο;
Μην είναι το φώς που εκπέμπει η πυγολαμπίδα το σούρουπο στις αρχές του καλοκαιριού ;
Μην είναι το «τσαφ-τσουφ» των ατμομηχανών στο μακρινό West με τους Caw-Boys και τους δυστυχείς Ινδιάνους ;
Μην είναι η περιστροφή των βαγονιών στο λούνα -πάρκ, καθώς ανεβαίνετε ψηλά και νομίζετε ότι θα φύγετε από τις ράγες ;
Μην είναι το ψήσιμο του κέικ στο φούρνο της κουζίνας , με την ευωδιά να πλημμυρίζει το σπίτι;
Μην είναι η διάσπαση του ατόμου που οδήγησε στην ατομική βόμβα και το ολοκαύτωμα στη Χιροσίμα;
Μην είναι η επίστρωση του film στη φωτογραφική μηχανή , και η καταγραφή αγαπημένων στιγμιότυπων;
Μην είναι το τσουνάμι και οι σεισμοί καθώς «βρυχάται» η γη;
Όλα αυτά είναι ενέργεια
Με τις καλές και τις κακές της μορφές . Με τις χρήσιμες και τις καταστροφικές της συνέπειες .
Μέσω των ενεργειακών μεταβολών πορεύεται η ανθρωπότητα . Υπάρχει με πολλές μορφές , την καταλαβαίνουμε όταν μετατρέπεται από τη μια μορφή στην άλλη , αλλά η φυσική ποτέ δεν μπόρεσε να δώσει ορισμό στο τι είναι η ΕΝΕΡΓΕΙΑ !!!
Μέσω των ενεργειακών μεταβολών ζει και δημιουργεί η ανθρωπότητα. Είτε προοδεύοντας (τεχνολογικός πολιτισμός) είτε καταστρέφοντας (βιομηχανική ρύπανση, τοξικά, φαινόμενο θερμοκηπίου, ραδιενέργεια) .
(από το 1 εισαγωγικό μάθημα στο έργο – ενέργεια. Μετά ακολουθεί το εννοιολογικό χτίσιμο των εννοιών).