Ηλεκτρομαγνητισμός, Ηλεκτρισμός

• να αναφέρουν ότι οι ηλεκτρικές δυνάμεις μπορούν να ασκούνται από απόσταση,
• να διακρίνουν τα ηλεκτρικά φορτία σε θετικά και αρνητικά και να αναγνωρίζουν το συμβολισμό τους,
• να συσχετίζουν το πλεόνασμα / έλλειμμα φορτίων με την ηλέκτριση των σωμάτων,
• να διαπιστώνουν πειραματικά ότι τα ομώνυμα φορτισμένα σώματα απωθούνται, ενώ τα ετερώνυμα έλκονται,
• να αναγνωρίζουν διάφορους τρόπους ηλέκτρισης των σωμάτων,
• να συσχετίζουν την ηλέκτριση των σωμάτων με τις δομές του μικρόκοσμου

Οι μαθητές / μαθήτριες, με την καθοδήγηση του/της εκπαιδευτικού ακολουθούν όλα τα στάδια του διερευνητικού μοντέλου (εισαγωγικό έναυσμα/ερώτημα & διατύπωση υποθέσεων) και στη συνέχεια εμπλέκονται σε πειραματικές δραστηριότητες με απλά μέσα / υλικά και ιδιοκατασκευές, ώστε να:

• πραγματοποιούν πειράματα με απλά υλικά και να διαπιστώσουν ότι μέσω της τριβής μπορούμε να ηλεκτρίσουμε ένα σώμα και αυτό να ασκήσει δυνάμεις σε άλλα,
• διακρίνουν, μέσα από πειραματικές διαδικασίες, τις δυνάμεις μεταξύ φορτισμένων σωμάτων σε έλξεις και απώσεις,
• ερμηνεύουν την έλξη και την άπωση μεταξύ των φορτισμένων σωμάτων ως αποτέλεσμα της ύπαρξης δύο ειδών φορτίων (θετικά και αρνητικά) και τα να γνωρίσουν το συμβολισμό τους,
• δοκιμάζουν διάφορους τρόπους ηλέκτρισης,
• ερμηνεύουν την ηλέκτριση των σωματιδίων μέσω προσομοιώσεων / οπτικοποιήσεων των δομών του μικρόκοσμου

• να αναφέρουν τα μέρη ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως ή και ενός LED
• να αναγνωρίζουν τους ακροδέκτες/ επαφές τους.
• Να διαπιστώνουν μέσα από πειραματικές διαδικασίες ότι για να ανάψουν πρέπει να συνδεθούν με τους πόλους της μπαταρίας,
• Να διακρίνουν ότι για να ανάψει το LED έχει σημασία η πολικότητα της σύνδεσής του.

• ψηλαφούν και επεξεργάζονται λαμπτήρες ώστε να εντοπίσουν και να διακρίνουν τα στοιχεία που τους αποτελούν.
• πειραματίζονται δοκιμάζοντας διάφορους τρόπους σύνδεσης των λαμπτήρων με την πηγή,
• εντοπίζουν τις διαφοροποιήσεις των λαμπτήρων πυρακτώσεως και των LED

• να αναφέρουν τα στοιχεία ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος και τις λειτουργίες τους
• να κατασκευάζουν απλά ηλεκτρικά κυκλώματα
• να διατυπώνουν έναν ορισμό για το απλό ηλεκτρικό κύκλωμα
• να περιγράφουν τις ενεργειακές μεταβολές στα διάφορα στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος

Οι μαθητές/-τριες, με την καθοδήγηση του/της εκπαιδευτικού ακολουθούν όλα τα στάδια του διερευνητικού μοντέλου (εισαγωγικό έναυσμα/ερώτημα και διατύπωση υποθέσεων) και στη συνέχεια εμπλέκονται σε πειραματικές δραστηριότητες με απλά μέσα/υλικά και ιδιοκατασκευές, ώστε να:

• αναγνωρίζουν τα στοιχεία ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος (μπαταρίες, καλώδια, λαμπάκια πυρακτώσεως, λαμπτήρες LED, διακόπτες)
• διακρίνουν την ύπαρξη πόλων στα στοιχεία του ηλεκτρικού κυκλώματος, (π.χ. ψηλάφηση και αναγνώριση μερών και ακροδεκτών σε μπαταρίες, λαμπάκια, led, διακόπτες…)
• κατασκευάζουν απλά ηλεκτρικά κυκλώματα
• πειραματίζονται με διαφορετικούς τρόπους σύνδεσης των στοιχείων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος (π.χ. δοκιμάζουν εναλλακτικούς τρόπους σύνδεσης των πηγών και των συσκευών)
• αναγνωρίζουν και σχεδιάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα με διαφορετικούς τρόπους αναπαράστασης, (ενδεικτικά: σχεδιάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα απεικονίζοντας τα στοιχεία που τα αποτελούν είτε με μορφή συμβόλων είτε με την αναπαράστασή τους)
• συζητούν για τις ενεργειακές μετατροπές σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα

• να συσχετίζουν το ηλεκτρικό ρεύμα με ένα μοντέλο ροής
• να συμπεραίνουν ότι μέσω του ηλεκτρικού ρεύματος μεταφέρεται ενέργεια

• συνδέουν το ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα κύκλωμα με τις κινήσεις των σωματιδίων του μικρόκοσμου, (π.χ. με χρήση αναπαραστάσεων/οπτικοποιήσεων/προσομοιώσεων)
• συσχετίζουν τη ροή νερού σε ένα κλειστό κύκλωμα με τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα (π.χ. χρήση οπτικοποιήσεων για την αναπαράσταση του υδραυλικού κυκλώματος, καταγραφή και του ρόλου των στοιχείων που το αποτελούν, συσχετίζοντάς το με το ηλεκτρικό κύκλωμα)
• διακρίνουν ότι μέσω των κινήσεων των σωματιδίων του μικρόκοσμου μεταφέρεται ενέργεια (π.χ. χρήση προσομοιώσεων, παιχνίδι ντόμινο…)

• να διακρίνουν διάφορα υλικά σε αγωγούς και μονωτές
• να αναγνωρίζουν τη χρησιμότητα του διακόπτη σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα

• διακρίνουν και ταξινομούν διάφορα υλικά με βάση την ικανότητά τους να άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα, (π.χ. με χρησιμοποίηση διάφορων υλικών που έχουν διαθέσιμα, ως στοιχεία ενός κυκλώματος και παρατήρηση στην επίδραση που έχει η παρουσία τους στη φωτοβολία λαμπτήρα που είναι συνδεδεμένος σε σειρά) κατασκευάζουν διακόπτες από απλά υλικά, εφαρμόζοντας τις γνώσεις που απέκτησαν για τους αγωγούς και τους μονωτές
• χρησιμοποιούν διακόπτη/διακόπτες στα κυκλώματά τους και παρατηρούν τις μεταβολές που προκαλούν

• να εξηγούν τις παρατηρήσεις τους για τα χαρακτηριστικά των κυκλωμάτων με βάση τις συνδεσμολογίες σε σειρά και παράλληλα
• να ερμηνεύουν τη φωτοβολία των λαμπτήρων ανάλογα με τη συνδεσμολογία τους και το μοντέλο ροής που έχουν επιλέξει
• να σχεδιάζουν και να πραγματοποιούν πειραματικές διαδικασίες, ώστε να διερευνούν την επίδραση των μεταβλητών σε συνδεσμολογίες σε σειρά και παράλληλα
• να συσχετίζουν τα αποτελέσματα των ερευνητικών διαδικασιών τους, με τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών στην τάξη ή στο σπίτι τους

• κατασκευάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα με δύο η περισσότερα λαμπάκια, μπαταρίες και διακόπτες
• τροποποιούν τη σύνδεση των στοιχείων σε ηλεκτρικά κυκλώματα που χρησιμοποιούν (συνδέσεις σε σειρά και παράλληλα με δύο ή περισσότερα λαμπάκια ή μπαταρίες σε διάφορες θέσεις και παρατηρούν τις μεταβολές στη φωτοβολία των λαμπτήρων),
• χρησιμοποιούν προγράμματα σχεδίασης για να σχεδιάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα
• συσχετίζουν τα μακροσκοπικά αποτελέσματα με τις μικροσκοπικές διαδικασίες (π.χ. με χρήση εφαρμογών προσομοίωσης, οπτικοποίησης)
• αναπαριστούν τους τρόπους σύνδεσης των ηλεκτρικών συσκευών (ενδεικτικά θα μπορούσαν να απεικονίσουν τις συνδεσμολογίες στο σπίτι ή και στο σχολείο τους)
• συζητούν για τον ρόλο των διάφορων στοιχείων στα ηλεκτρικά κυκλώματα

• να χρησιμοποιούν τις ηλεκτρικές συσκευές λαμβάνοντας τα απαιτούμενα μέτρα για την ασφάλειά τους
• να αναγνωρίζουν τον ρόλο των ασφαλειών σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα να υιοθετούν συμπεριφορές που καθιστούν ασφαλή τη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας

• παρατηρούν και συζητούν για τις οδηγίες ασφαλείας που συνοδεύουν μια ηλεκτρική συσκευή (μπορούν να χρησιμοποιηθούν οδηγίες από συσκευές που χρησιμοποιούν οι μαθητές στην καθημερινότητά τους)
• συνεργάζονται και καταγράφουν τους τρόπους που είναι συνδεδεμένες οι ηλεκτρικές συσκευές (σε ομάδες συνεργάζονται και αναπαριστούν τα ηλεκτρικά κυκλώματα στο σπίτι ή και στο σχολείο τους)
• παρατηρούν έναν ηλεκτρικό πίνακα και συζητούν για το ρόλο των ασφαλειών σε αυτόν, (ενδεικτικά: με την καθοδήγηση και παρουσία του/της εκπαιδευτικού, βλέπουν έναν πίνακα ηλεκτρικής εγκατάστασης, διαπιστώνουν την ύπαρξη ασφαλειών σε αυτόν και προβληματίζονται για την αναγκαιότητα της ύπαρξής τους)
• αναζητούν πληροφορίες για την ασφαλή σύνδεση και χρήση των ηλεκτρικών συσκευών και δημιουργούν ένα κατάλογο πρακτικών που επιτρέπουν την ασφαλή χρήση αυτών

• να συσχετίζουν τις λειτουργίες του νευρικού συστήματος με αυτές ενός ηλεκτρικού κυκλώματος

• με βάση τις πληροφορίες που παρουσιάζονται σε ένθετο, και σχετική δραστηριότητα (π.χ. δημιουργία μορσικού τηλέγραφου) αναγνωρίζουν ότι μέσω των ηλεκτρικών κυκλωμάτων μπορεί να μεταφέρεται πληροφορία
• εντοπίζουν τη δομή και τις λειτουργίες του νευρικού συστήματος (π.χ. με χρήση ψηφιακής αναπαράστασης, 3D μοντέλου, πειραματική διαδικασία…)
• συσχετίζουν την λειτουργία του νευρικού συστήματος με την προσανατολισμένη κίνηση φορτίων/ με το ηλεκτρικό ρεύμα (π.χ. με χρήση ιδεοθύελλας, υποθέσεων και συζήτησης στην τάξη)

Σε όλες τις υποενότητες οι μαθητές/-τριες κατά τον πειραματισμό καταγράφουν τις παρατηρήσεις τους.

Ακολουθεί η εξαγωγή των συμπερασμάτων σε επίπεδο τάξης. Η διδακτική παρέμβαση ολοκληρώνεται με τις δραστηριότητες εμπέδωσης / γενίκευσης.

Τα παραπάνω μεθοδολογικά βήματα μπορούν να υποστηριχθούν/ενισχυθούν με πολυτροπικό υλικό που θα επιτρέψει την ανάδειξη διεπιστημονικών/διαθεματικ ών διασυνδέσεων.

Ενδεικτικά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν:

• μαθησιακά αντικείμενα από το φωτόδεντρο, και την εκπαιδευτική τηλεόραση
• ψηφιακές προσομοιώσεις /οπτικοποιήσεις/ αναπαραστάσεις ή και χρήση εφαρμογών εικονικής και επαυξημένης πραγματικότητας, 3D μοντέλα για το σχεδιασμό ηλεκτρικών κυκλωμάτων και παρουσίαση των διαδικασιών του μικρόκοσμου
• προτάσεις για ιδιοκατασκευές (π.χ. κατασκευή παιχνιδιού γνώσεων που λειτουργεί με ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα, ή ενσύρματου τηλέγραφου) αλλά και για επέκταση του πειραματισμού
• παρουσίαση λογοτεχνικών ή και ιστορικών τεκμηρίων για την επίδραση της χρήσης της ηλεκτρικής ενέργειας στη ζωή των ανθρώπων και στην ανάπτυξη των κοινωνιών
• διασυνδέσεις με τεχνολογικές εφαρμογές

Προτάσεις για ένθετα ή και σχέδια δράσης με ενδεικτικές θεματικές:

• Μια ημέρα χωρίς ηλεκτρική ενέργεια
• Χρησιμοποιούμε τις ηλεκτρικές συσκευές με ασφάλεια

Εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας στο σπίτι ή το σχολείο μου

• Οι ταχυδρόμοι της πληροφορίας
• Από τον κεραυνό στην πρίζα του σπιτιού μας