CADRUL METODICO-ORGANIZATORIC AL ACTIVITATILOR DE INSUSIRE DE CATRE ELEVI A CUNOSTINTELOR PRIVIND CONCEPTUL DE INDUCTIE ELECTROMAGNETICA

Fizica se inscrie printre disciplinele fundamentale care alaturi de celelalte obiecte de invatamant, aduce o contributie insemnata la pregatirea elevilor.

Comparativ cu fizica din prima jumatate a secolului trecut, fizica de astazi se deosebeste nu numai printr-un volum mult mai mare de cunostinte, ci si prin viteza de crestere a acestuia. Mai mult, cuceririle recente ale fizicii isi gasesc mult mai repede aplicatii, multe dintre ele afectand viata de toate zilele a fiecaruia dintre noi. Aceasta constatare are repercursiuni asupra predarii fizicii la toate nivelurile. In acest context, fizica este chemata sa-si aduca aportul la formarea elevilor in vederea integrarii rapide si active in procesul de productie. Se impune deci, un invatamant formativ. In acest sens se inscrie optimizarea procesului de dobandire a cunostintelor, priceperilor si deprinderilor prin sporirea ponderii muncii independente a elevilor in cadrul lectiilor, solicitand la maximum participarea constienta si activa a elevilor.

Modernizarea predarii fizicii este o sarcina ce decurge din preocuparea generala pentru ridicarea calitatii intregului proces de invatamant, a stiintei si tehnicii in general.

Continutul procesului de modernizare a predarii fizicii trebuie inteles ca un sistem de metode, procedee si strategii didactice care concura la educarea si dezvoltarea gandirii elevilor, a capacitatii lor creatoare, la formarea unor deprinderi de manuire a aparatelor si instalatiilor de laborator.

Procesul de perfectionare a tehnicii didactice se axeaza pe urmatoarele directii:

- stabilirea si definirea clara a obiectivelor instructiv-educative pe unitati de invatare si lectii si accentuarea caracterului lor operational;

- structurarea rationala a continutului fizicii ca obiect de invatamant, adecvarea acestuia la ceea ce este propriu orientarii si tendintelor in fizica contemporana;

- valorificarea si imbogatirea tehnologiei de predare-invatare, crearea si organizarea unor situatii noi de invatare in scopul stimularii si participarii creatoare a elevilor, precum si in scopul asimilarii de noi cunostinte;

- crearea in acord cu obiectivele stabilite a unor instrumente de evaluare a performantelor ce trebuie atinse in procesul de instruire si practicarea unui sistem de evaluare continua, in toate etapele lectiei, a nivelului real de pregatire al elevilor.

LECTIA DE FIZICA SI ROLUL ACESTEIA IN PROCESUL DE INVATAMANT

Lectia este considerata ca forma de baza a desfasurarii procesului instructiv-educativ, forma stiintifica de organizare a acestui proces in scoala.

Lectia clasica de fizica a fost si va fi in continuare obiectul unor imbunatatiri metodice. Se impune transformarea invatamantului dintr-un invatamant informativ intr-unul cu prioritate formativ. Acesta presupune in primul rand schimbarea raportului profesor-elev in cadrul lectiei, elevul transformandu-se din obiect al educatiei in subiect al acesteia. Astfel, profesorul care avea rolul de simplu transmitator al cunostintelor, are rolul de indrumare si coordonare a activitatii de formare a personalitatii elevului. Profesorul va colabora permanent cu elevii situandu-se mereu alaturi de ei si stimuland astfel autocontrolul, elevii fiind convinsi ca munca lor nu este in zadar.

Subordonarea neconditionata a elevilor fata de hotararile profesorului trebuie sa fie inlocuite cu participarea lor activa la procesul instructiv-educativ. Relatia profesor-elev devine astfel o relatie de colaborare, indrumare pedagogica imbracand forme variate.

Folosirea diferitelor strategii de invattare: prin descoperire, observarea directa a fenomenelor, integrarea organica in dezbateri a opiniilor elevului, intrebari diferentiate, fise de lucru, materiale programate pentru fiecare elev cu acelasi continut sau cu continut diferit, activitatea pe grupe de elevi cu aceleasi posibilitati sau cu posibilitati diferite, sunt modalitati capabile sa contribuie la angajarea elevilor pe calea autoinstruirii, a transformarii acestora in subiect al propriei lor formari.

Forma de organizare a lectiei de fizica este astfel urmarea fireasca a noilor procedee de lucru si mijloace de activizare a elevilor.

Cadrul de desfasurare al lectiilor de fizica este laboratorul (sau uneori clasa) in care elevii pot lucra pe grupe, frontal sau individual. Oricare ar fi tipul de lectie si varianta folosita, organizarea eficienta a acesteia reclama respectarea unor cerinte si anume:

- stabilirea exacta a scopului urmarit, a obiectivelor operationale ce urmeaza a fi realizate in lectie;

- alegerea justa a mijloacelor de invatamant care sa contribuie la realizarea obiectivelor propuse;

- stabilirea planului de desfaturare a lectiei, astfel incat sa se asigure o judicioasa succesiune a materiei, valorificarea maxima a timpului si un randament maxim la fiecare elev;

- sa se ajunga la stabilirea unor relatii active profesor-elev, elev-elev.

Pornind de la obiectivul principal pe care trebuie sa-l urmareasca fiecare profesor si anume - invatarea lectiei din clasa - se indica ca tehnica de lucru munca independenta a elevilor care asigura intelegerea si asimilarea temeinica a cunostintelor.

Eficienta tehnicii de lucru a profesorului de fizica consta in dirijarea activitatilor experimentale dupa urmatorul plan:

a) studierea sarcinilor de lucru cuprinse in manual, caiet sau fisa de lucru;

b) identificarea materialelor necesare efectuarii experimentelor;

c) efectuarea experimentului si observarea fenomenelor;

d) consemnarea observatiilor si a rezultatelor masurarilor;

e) discutarea la nivelul clasei sau pe grupe a observatiilor si stabilirea concluziilor.

Un aspect al muncii de zi cu zi vizeaza deprinderea elevilor cum sa invete, cum sa gandeasca, cum sa opereze cu notiunile invatate, formarea capacitatilor de transfer, de interpretare a rezultatelor experimentale, de explicare a noilor procese cu ajutorul notiunilor studiate si de a fi capabili sa gaseasca solutii noi.

TEHNOLOGIA PROCESULUI DE INVATAMANT

IN FIZICA

Prin tehnologie didactica se intelege proiectarea (obiectivelor, continutului, strategiilor, metodelor, mijloacelor, formelor), organizarea, realizarea, evaluarea si reglarea - pe baza rezultatelor evaluarii - a unui sistem de instruire, folosind datele de care dispune stiinta si tehnica actuala; ea inchide intr-un tot unitar elementele inlaturand anumite granite artificiale dintre ele, insistand asupra interdependentei dintre continut si celelalte elemente cum ar fi organizarea, relatia profesor-elev, metodele, procesele, mijliacele folosite, etc.

In cadrul tehnologiei didactice un loc central il ocupa strategiile didactice. Strategia didactica implica un ansamblu de elemente (metode, procedee) prin care se realizeaza colaborarea intre profesor si elev in vederea predarii si insusirii unui anumit volum de cunostinte, formarii unor priceperi si deprinderi de munca practica si a unor capacitati intelectuale.

Alegerea si stabilirea unei anumite strategii se face in functie de obiectivele stabilite, de continutul acesteia, de nivelul de dezvoltare intelectuala a elevilor, de conditiile concrete in care se desfasoara activitatea didactica.

In predarea-invatarea fizicii se folosesc atat strategii de tip euristic cat si de tip algoritmic care se obiectiveaza in diverse metode, procedee si forme de activitate cu elevii. Dupa cum este cunoscut, euristica nu este noua si, totusi, ea reprezinta noul. De la Socrate care conducea interlocutorul, prin dialog, spre descoperirea adevarului, esenta euristica a ramas pana astazi aproape aceeasi: I se cere elevului ca prin efort personal, de cautare, valorificand cunostintele anterioare, experienta si capacitatile sale intelectuale, sa dobandeasca cunostinte descoperindu-le independent, sub indrumarea profesorului.

Sub aspect formativ, folosirea strategiilor euristice in invatamantul fizicii are importanta deosebita, aceasta stimuland capacitatile intelectuale ale elevilor mentinand si dezvoltind interesul lor cognitiv, formand motivatia pentru invatare.

Utilizand strategii euristice, elevii - in prezenta si sub indrumarea profesorului- cauta, incearca solutii de rezolvare proprii pentru diferite situatii de invatare, prin insusirea unor reguli care-l conduc spre solutiile respective, incearca si reelaboreaza cunostintele, sa refaca, in linii mari, drumul parcurs de stiinta pentru aflarea lor.

Elevul isi insuseste modalitatile de studiere a stiintei ca proces si nu ca produs, devine participant activ, creator si responsabil pentru dezvoltarea stiintei, in interesul societatii si al sau, al progresului general, nu ca simplu beneficiar scutit de eforturi.

ELEMENTE DE TEHNOLOGIE DIDACTICA

FOLOSITE IN PREDAREA

CAPITOLULUI "INDUCTIA ELECTROMAGNETICA"

In clasa a VIII-a, fenomenul de inductie electromagnetica se studiaza din punct de vedere calitativ, fiind cuprins in unitatea de invatare "Electromagnetism", impreuna cu urmatoarele lectii:

Forta electromagnetica

Campul magnetic

Interactiuni electromagnetice

Fluxul magnetic

Motorul electric

Alternatorul

Aceste lectii pot fi parcurse cu elevii in 8 ore. In lectii vor fi utilizate metode active recomandate de didactica moderna menite sa duca la realizarea sarcinilor enumerate in paragraful anterior; un accent deosebit punandu-se pe efectuarea (de catre elevi) a experimentelor prevazute in programa analitica, pe interpretarea acestora, pe formularea concluziilor teoretice ce decurg din experimentele efectuate.

COMENTARII TEORETICE SI METODICE REFERITOARE LA

LECTIA "INDUCTIA ELECTROMAGNETICA"

Obiectivul strategic final al lectiilor din capitolul "ELECTROMAGNETISM" prevede ca, pe baza experimentelor si tinand cont de nivelul de intelegere a elevilor din gimnaziu, sa se induca in gandirea lor unitatea campului electromagnetic rezultata ca urmare a interconditionarii reciproce a fenomenelor electrice si magnetice. Este deci, necesara prezentarea unor aspecte mai deosebite intalnite pe parcursul predarii acestui capitol:

1. O problema destul de dificila si asupra careia trebuie concentrata atentia profesorului, consta in aceea ca, in timp ce campul magnetic apare si ca efect al curentului continuu (stationar), campul electric (de inductie) nu apare decat daca exista un camp magnetic variabil ce strabate suprafata unui circuit inchis.

Este bine deci, sa se efectueze atat experimente in care fluxul magnetic sa fie variabil in timp, cat si experimente in care acesta sa nu varieze. Din comparatia rezultatelor experimentale se poate trage concluzia ca, factorul important in producerea fenomenului de inductie electromagnetica este tocmai variatia fluxului magnetic inductor care nu implica neaparat deplasarea relativa a celor doua sisteme.

2. Un alt aspect important este insusirea celor doua modalitati de obtinere a fluxului magnetic variabil:

a)      variatia campului magnetic in care se afla circuitul indus;

b)      deplasarea circuitului indus intr-un camp magnetic uniform.

De asemenea, elevii indrumati de profesor vor fi pusi in situatia de a deoscoperi diferite procedee de variatie a fluxului magnetic in cadrul fiecareia din cele doua modalitati prezentate mai sus.

3. Pentru ca elevii sa inteleaga de ce prin inchiderea si deschiderea circuitului inductor intensitatea curentului variaza - fapt ce are ca urmare variatia fluxului magnetic inductor - este necesar sa se reprezinte pe tabla graficul variatiei in timp a intensitatii curentului inductor.

Cu ajutorul elevilor se face interpretarea acestui grafic din care trebuie sa reiasa faptul ca la inchiderea circuitului intensitatea curentului crette, ceea ce duce la aparitia unui flux magnetic crescator, iar la deschiderea circuitului intensitatea curentului scade pana la zero, ceea ce duce la aparitia unui flux magnetic descrescator.

4. Trebuie evidentiata legatura care exista intre marimea intensitatii curentului indus si viteza de variatie a fluxului magnetic inductor. Acest aspect apare cel mai elocvent in experimentul in care se introduce magnetul bara in interiorul bobinei induse sau in timpul deplasarii relative a celor doua sisteme, cand viteza de deplasare se poate modifica.

5. Pe tot parcursul efectuarii experimentelor trebuie subliniata dependenta dintre sensul in care are loc variatia fluxului magnetic inductor si sensul curentului de inductie. Prezentarea acestui aspect ii ajuta pe elevi in formularea corecta si completa a legii lui Lenz, cu ajutorul careia se poate prevedea sensul curentului indus.

Dupa formularea acestei legi se va trece apoi la aplicarea ei in explicarea sensului curentului indus si a interactiunilor electromagnetice pe care le genereaza, in fiecare din experimentele efectuate.

6. Este bine de precizat ca, in cazul curentului indus ce apare ca urmare a deplasarii conductorului intr-un camp magnetic uniform, sensul sau se poate afla si cu ajutorul regulii mainii drepte, ca rezultat al reciprocitatii dintre aparitia fortei Laplace (al carui sens se afla cu ajutorul regulii mainii stangi) si aparitia curentului indus.

7. Pentru a justifica importanta deosebita a fenomenului de inductie electromagnetica se studiaza in continuare principiul de functionare a uneia dintre multiplele sale aplicatii: generatorul mecanic sau de energie electrica.

OBIECTIVE OPERATIONALE URMARITE IN ACEST CAPITOL

La sfarsitul capitolului elevii trebuie:

a)      sa defineasca corect si complet notiunea de flux magnetic, sa explice semnificatia fizica a unitatii de masura si a fiecarei marimi fizice ce intervine in relatia de definitie a acesteia;

b)      sa identifice partile componente ale mijloacelor folosite, sa efectueze corect experimentele cuprinse in sarcinile de lucru si sa-si imagineze alte montaje in care sa puna in evidenta fenomenul studiat;

c)      sa interpreteze rezultatele experimentelor in scopul enuntarii corecte a legilor lui Faraday si Lenz, sesizarii factorului principal in producerea acestui fenomen si stabilirea dependentei dintre sensul curentului indus si sensul de variatie a fluxului magnetic si dintre viteza de variatie a fluxului magnetic si marimea intensitatii curentului indus;

d)      sa indice principalele metode de variatie a fluxului magnetic inductor, folosind in acest scop concluziile experimentelor si formula de definitie a fluxului magnetic;

e)      sa stabileasca sensul curentului indus intr-un circuit folosind regula lui Lenz si regula mainii drepte;

f)        sa foloseasca corect notinile insusite la interactiunea magnetica in vederea stabilirii sensului interactiunii intre cele doua sisteme: inductor si indus;

g)      sa aplice cunostintele teoretice invatate in lectii in rezolvarea problemelor de calcul sau experimente;

h)      sa aplice pe baza cunostintelor acumulate principiul de functionare al unor aplicatii practice: motorul electric si alternatorul;

i)        sa identifice tipul de generator folosit intr-un montaj;

j)      sa-si consolideze priceperile si deprinderile de manuire a aparatelor de laborator.

MIJLOACE DE INVATAMANT NECESARE

SI ROLUL LOR

Planse si folii pentru retroproiector care sa prezinte schemele de principiu ale unor montaje, fise de lucru, scheme de principiu ale unor centrale electrice;

Materiale din trusa de fizica pentru profesor si din trusa "experimente de electromagnetism";

Mijloace de invatamant realizate pentru autodotare, discul lui Faraday, dispozitiv pentru studiul reciprocitatii dintre aparitia fortei electromagnetice si aparitia t.e.m. induse, dispozitiv pentru punerea in evidenta a fenomenului de franare electromagnetica datorita curentilor Foucault;

Filmul didactic "Inductia electromagnetica. Aplicatii."

Modelul de laborator al generatoarelor mecanice si al transformatorului;

Laboratorul de fizica;

Manuale alternative de fizica pentru clasa a VIII-a si literatura suplimentara;

Culegeri de probleme de fizica;

Soft educational.

Mijloacele de invatamant enumerate au rolul de a asigura realizarea instruirii elevilor, eficienta lor fiind influentata de modul cum sunt folosite si mai ales de existenta lor in dotarea laboratorului. Folosirea lor influenteaza favorabil activitatea elevilor si le dezvolta interesul pentru activitatea practica de creatie, le da posibilitatea sa asimileze notinunile fundamentale in spirit interdisciplinar, asigurandu-le eficienta sporita si cresterea randamentului scolar.