SIMULACIÓ D’EXPERIMENTS HISTÒRICS A L’AULA DE
Per elaborar els textos s’ha tingut present el projecte OCDE/PISA que defineix la formació científica com: “La capacitat de fer servir el coneixement científic per identificar preguntes i extreure conclusions a partir de proves, amb la finalitat de comprendre i ajudar a prendre decisions sobre el món natural i dels canvis que l’activitat humana produeix en ell”.
2-Objectius
Distingim els objectius didàctics d’aprenentatge dels objectius de la recerca sobre la pràctica de la simulació per part de l’alumnat:
En el cas de la recerca, en relació a l’alumnat, es tracta de investigar:
- Quines capacitats manifesten (o desenvolupen) els alumnes quan utilitzen el programa de simulació.
- Quines són les condicions que fan que aquestes capacitats es posin al servei d’un aprenentatge significatiu (textos, imatges, guions de pràctiques,....).
Respecte del programa de simulació es tracta d’investigar:
- Sobre les dificultats de l’alumnat per llegir les imatges proporcionades pel simulador:
identificació de fenòmens físics quotidians representats, interpretació de gràfics, mesuradors, vectors...
Els objectius didàctics d’aprenentatge, resumits, es concreten:
- Estudiar la cinemàtica en general i el moviment dels objectes en caiguda lliure en particular en un context històric fent servir el programa de simulació: variables que intervenen, identificació del model.
3-Metodologia
Abans que l’alumnat planifiqui la simulació d’experiments històrics i amb l’objectiu de
fer el seguiment respecte la lectura d’imatges s’ha fet una prova inicial en la qual l’alumnat havia d’interpretar les imatges de la pantalla de simulacions de cinemàtica ja fetes: identificació de fenòmens físics quotidians, interpretació de la informació que proporcionen les “finestres” del programa:
mesuradors, lliscadors, gràfics. interpretació de la variació de l’aspecte dels vectors (fletxes) al llarg de la simulació.
En el moment de fer aquesta activitat l’alumnat desconeixia el programa, per tant, l’objectiu ha estat determinar els mínims d’interpretació i a partir d’aquest moment observar l’evolució. Respecte dels guions de pràctiques de simulació estem posant a prova diferents models. L’alumnat està aprenent a fer les simulacions. Pel cas concret dels experiments històrics, treballant en grup, han de planificar les seves simulacions per trobar el model cinètic que correspon a l’objecte d’estudi.
4-Contingut
A continuació presentem fragments del text històric adaptat de l’època de Galileu i s’expliquen els diferents apartats del text elaborats seguint el criteri d’Ogborn sobre l’explicació científica.
a) Cremonini i el telescopi de Galileu. (L’establiment de diferències)
En aquest text s’intenta crear diferències entre els coneixements que té l’alumnat i els nous coneixements que ha d’adquirir per tenir èxit en el seu aprenentatge. És una comunicació d’objectius.
Per promoure la curiositat de l’alumnat i situar-lo en aquell moment històric tant controvertit per la ciència s’incorporen les referències a Cremonini (1550-1631) i el telescopi construït per Galileu:
“No volia mirar cap el
cel, amb el telescopi que li oferia Galileu. Sabia que si ho feia, totes les seves creences podien desaparèixer com en un forat negre”
En aquesta unitat seguirem, en un context històric, el desenvolupament d’una important etapa de la investigació científica: l’estudi de Galileu i altres científics del segle XVI sobre la caiguda lliure dels cossos. Coneixerem els diferents experiments que van fer; alguns reals i altres imaginaris i la controvèrsia suscitada entre ells. Simularem els seus experiments, des del campanile de Pisa a la torre dels Asinelli a Bolonia, amb el programa Interactive Physics de l’aula de noves tecnologies i intentarem arribar a conclusions.
Estem al segle XVI, aproximadament l’any 1613. És una època de canvi social i cultural....Un dels científics més importants d’aquest segle és Galileu Galilei.va néixer a Pisa l’any 1564.... El 1609, Galileu va construir un telescopi i el va dirigir al cel. Les seves observacions de la Lluna, la Via Làctia, el Sol o els satèl.lits de Júpiter, qüestionaven obertament la cosmologia aristotèlica. L’ús d’aquest instrument mecànic va esverar alguns filòsofs, als quals Galileu respon en la seva correspondència...
El personatge que no volia mirar cap el cel amb el telescopi que li oferia Galileu es deia Cesare Cremonini (1550-1631), era un fervent seguidor del pensament d’Aristòtil(384-322 a.C.)
b) Galileu, Pisa i l’experiment imaginari. Més torres i altres experiments. (construcció d’entitats ) Segons Ogborn(1998) en les explicacions cal introduir protagonistes que normalment no són coneguts pels alumnes, ja siguin idees, fets o relacions entre ells. Són les entitats o “trossos de significat” amb els quals caldrà pensar per explicar les coses.
Els protagonistes del text són Galileu i altres científics d’aquella època que experimentaven amb la caiguda lliure des de diferents torres: Baliani (1582-1660), N.Cabeo (1585-1650), V.Renieri(1606- 1647), G.Riccioli (1598-1671)
El famós experiment de Pisa es descrit com un “experiment imaginari”.
c) Sistematització de la informació.( reelaboració del coneixement)
El coneixement es va transformant contínuament en l’escola. Les concepcions dels alumnes van evolucionant. Per promoure aquesta reelaboració o transposició didàctica es fan servir narracions, comparacions, analogies, metàfores,...
A partir de la narració dels experiments (Koyré,1977) ens formulem les preguntes: qui té raó?...
arriben els dos graves a terra simultàniament o separats?.. són fiables aquests experiments?...quina és la incertesa en les mesures?..
Per sistematitzar la informació i les variables que intervenen en la caiguda lliure es proposa la confecció d’una taula per recollir les dades següents: nom del científic, any realització experiència, lloc/ciutat, altura, material graves, geometria graves, massa graves, grandària graves, resultat final.
Una vegada sistematitzada la informació a la taula i posada en comú a l’aula es poden observar regularitats interessants: El període de temps entre el primer experiment de la taula i l’últim és de aprox. 60 anys!. La forma geomètrica que tots fan servir és l’esfera.
El concepte de velocitat límit s’entreveu a partir de les dades de la taula.
d) Simulem els experiments amb l’Interactive Physics (creació de significats)
Una vegada planificades les simulacions en grup l’alumnat les porten a la pràctica. Fent l’estudi gràfic han d’arribar al model cinemàtic de la caiguda lliure
proposat per Galileu.
5-Conclusions
Les conclusions sobre l’activitat de simulació d’experiments històrics no es poden afegir en aquest document, ja que la iniciem a finals d’octubre/04.
A propòsit de la prova inicial sobre lectura d’imatges es veu molt clarament que la “mirada de l’expert”
és molt diferent de la “mirada de l’alumnat” . Es podem comentar algunes primeres observacions :
-Molts alumnes fan una interpretació icònica dels gràfics posició-temps en els moviments rectilinis. Es fan preguntes del tipus: Per què puja/baixa el gràfic/mòbil?...
-Es posen de manifest alguns possibles defectes del programa respecte les imatges que representen els mesuradors i lliscadors. A l’alumnat li costa molt identificar en les finestres el cronòmetre o el velocímetre així com identificar la utilitat dels lliscadors en l’entrada de dades.
-En el cas dels vectors (fletxes) costa molt interpretar el per què dels seus canvis d’aparença al llarg de la simulació: per què s’allarguen, s’escurcen o canvien de sentit. Moltes vegades s’interpreta la fletxa com si fos un objecte aliè al mateix mòbil.
Aquests aspectes seran objecte d’estudi més profund.
6-Bibliografia
Alonso,J i N.Carriedo.”Problemes de comprensión lectora: Evaluación e intervención”
Madrid.Alianza.1996
Galileu Galilei. Cartes sobre l’ús del telescopi. Publicaiones de la UAB
Lemke, J.L.(1997) “Aprender a hablar ciencia”.Barcelona.Temas de educación Paidós.
Jonassen, D.H.(1996).Computers in the clasroom: Mindtools for critical thinking. Columbus,OH:
Merrill/Prentice-Hall.
Koyré, A.(1977) “Estudios de historia del pensamiento científico”.Madrid.Siglo ventiuno de españa editores,s.a. pp.150-258
Ogborn,J. i altres.(1998) “Formas de explicar, la enseñanza de las ciencias en secundaria”.Madrid.Aula XXI Santillana
Sanmartí,N (2002).”Didáctica de las ciencias en la educación secundaria obligatoria”.Madrid. Ed.
Síntesis. Pp 288-294
Testa, I i alt (2002). “”Students reading imagesss in kinematicss: the case of real-time graphs”.International Journal of Science Education. V24-3
Tiffin,J. (1997).” En busca de la clase virtual. La educació en la sociedad de la información”.
Barcelona. Ed Paidós.pp.179-195 http://www.interactivephysics.com http://es.rice.edu/ES/humsoc/Galileo/