Σειρά προσομοιώσεων σε η/υ που ‘εικονογραφούν’ τη συμπεριφορά των μικροσκοπικών οντοτήτων κατά την πόλωση μετάλλου.

Overview

Goals

Η εργασία βασίζεται στη διδασκαλία μαθημάτων για τον στατικό ηλεκτρισμό και τα απλά ηλεκτρικά κυκλώματα. Βασικός σκοπός της διδακτικής σειράς είναι να βοηθήσει τους φοιτητές να αναπτύξουν νοητικά μοντέλα και μηχανισμούς χειρισμού αυτώνκατάλληλους για την οργάνωση ποιοτικών και ημι-ποσοτικών εξηγήσεων απλών ηλεκτρικών φαινομένων.

Learning Objectives

Ο σχεδιασμός και η διαδοχή της σειράς των τριών απλών προσομοιώσεων φαίνεται ότι υποστηρίζουν την πορεία των φοιτητών προς την ανάπτυξη κυκλικών αιτιακών συλλογισμών αφού διευκολύνουν (α) την αναγνώριση των δύο διαφορετικών επιπέδων εξέτασης του φαινομένου, του μικροσκοπικού και του μακροσκοπικού, (β) την κατανόηση μεταβατικής κατάστασης ανάμεσα στην αρχή και στο τέλος του φαινομένου, (γ) την αναγνώριση της παράλληλης μεταβολής διαφορετικών μεγεθών, μέσα στην μεταβατική κατάσταση. Έτσι, η αλληλεπίδραση με τις τρεις προσομοιώσεις είναι αναγκαία ώστε να διαμορφωθούν οι προϋποθέσεις για την εξελικτική αυτή πορεία των φοιτητών.

Context

Το θεωρητικό πλαίσιο της διδακτικής σειράς έχει προκύψει από το διδακτικό μετασχηματισμό της θεωρίας της φυσικής και αναπτύσσεται γύρω από σειρά μικροσκοπικών διδακτικών μοντέλων που βασίζονται στηναλληλεπίδραση Coulomb. Η εργασία αναφέρεται σε σειρά τριών προσομοιώσεων πόλωσης μετάλλων του δεύτερου μέρους της διδακτικής σειράς. Οι φοιτητές περιγράφουν με σχήματα και σχόλια πώς φαντάζονται τη διάταξη των ατόμων του μετάλλου και των ηλεκτρονίων τους στο χώρο όταν δεν επιδρά πάνω του κανένα εξωτερικό φορτίο και τη συμπεριφορά των ατόμων και των ηλεκτρονίων καθώς τα πλησιάζει ένα εξωτερικό φορτίο, θετικό ή αρνητικό. Στη συνέχεια οι φοιτητές πρέπει να προβούν σε μια σειρά προσομειώσεων, α) Προσομείωση της πόλωσης μετάλλου σε ατομικό επίπεδο, β) Προσομείωση μεταβολών των ασκούμενων δυνάμεων στα ελεύθερα ηλεκτρόνια, γ) Προσομείωση της πόλωσης μετάλλου σε μίκρο/μάκρο επίπεδο. Μετά από κάθε προσομοίωση συλλέγουν πληροφορίες για να απαντήσουν γραπτώς σε σειρά ερωτημάτων.