اقتراحات تدريسية لتدريس موضوع "الكهرباء"
أ. الاعتبارات والتشديدات خلال التدريس
نوصي بالبدء في تسلسل التدريس بفحص المعرفة السابقة للطلاّب. يتطرّق الفحص إلى المضامين المشمولة في المنهاج التعليمي للمدارس الابتدائية وإلى المعلومات العامّة. يُستعمل الفحص لفحص المعرفة السابقة وكذلك يشكّل وسيلة لإثارة أسئلة ودافعية لتعلّم الموضوع.
يعتمد التسلسل الذي نقترحه على التعلّم السابق في الصفّ الثامن لموضوع مبنى الذرّة (انظروا وحدة التدريس- التعلّم- التقييم "العناصر والمركَّبات والمخاليط"). إذا لم يسبق تعلّم الموضوع يجب تغيير التسلسل[1].
الهدف المركزي في هذه الوحدة هو خلق ربط منطقي بين مركِّبات المعلومات التي اكتُسبت في الأطر المختلفة:
1. مواضيع الكهرباء التي كان من المفترَض أن يتعلّمها الطلاّب في المدرسة الابتدائية و/أو التي اكتسبها الطلاّب من معلوماتهم العامّة: الدوائر الكهربائية المفتوحة والمغلقة، الطاقة الكهربائية (في إطار تدريس موضوع الطاقة أيضًا).
2. حركة الإلكترونات الحرّة وظواهر الكهرباء الساكنة في إطار تعليم الكيمياء.
3. التأثيرات المتبادلة بين الشحنات الكهربائية التي جاء ذكرها في إطار موضوع القوى والحركة (عندما يتعلّم الطلاّب هذا الموضوع قبل موضوع الكهرباء، أو في إطار تعليم الكيمياء).
4. وصف ظواهر بمصطلحات الطاقة (أنواعها وتحوّلاتها وحفظها)، الموضوع الذي تعلّمه الطلاّب في الصفّ السابع.
التغيّر في مكان الشحنات يدلّ على تغيّر في الطاقة
تمثيل لربط المعلومات
في الدرسين الأوّل والثاني، بعد تمرير نموذج الامتحان التشخيصي، نفترح القيام بمراجعة:
أ. موضوع الدائرة الكهربائية، إلى جانب دمج عملية بحثية (وصل مركِّبات الدائرة الكهربائية) مع أسئلة تقييم ملائمة. يستدعي التطرّق إلى مركِّبات الدائرة الكهربائية دمج مهارات عرض المعلومات بطرق مختلفة والانتقال بينها.
ب. فكرة الشحنة الكهربائية والمصطلحات التي تعلّمها الطلاّب خلال تدريس الوحدات السابقة: الشحنة الكهربائية، الإلكترونات الحرّة، الشحنات المتحرّكة، الظواهر الكهروستاتية وغيرها.
نقترح في الدرس الثالث الربط بين موضوعَي التيّار الكهربائي والشحنة الكهربائية من خلال إجراء تجربة مفتاحية التي تضاء فيها لامبة بدون بطّارية وبعض التمثيلات الإضافية للدوائر الكهربائية التي تشمل مصادر مختلفة (دينامو، محلول وما شابه).
في أعقاب النقاش الذي يتضمّن عدّة تماثلات (التيّار المائي، تيّار السيّارات، تيّار المشترين) يتمّ صياغة تعريف للتيّار كحركة شحنات متحرّكة.
بعد ذلك، يتناول الدرس الرابع بتوسّع التيّار الكهربائي ويعرض الفكرة التي مفادها أنّ للتيّار مقدارًا واتّجاهًا. ويعرض وسائل لقياس اتّجاه التيّار وشدّته- اللامبة والبوصلة والأمبيرمتر. يُطبَّق استعمال هذه الوسائل في ظواهر قياس التيّار في أسئلة التقييم.
إدراك الطلاّب لفكرة التيّار الكهربائي يتمّ فحصها في الدرس الخامس، الذي يستعملون فيه مصطلح التيّار لوصف بعض الظواهر. يُطرَح السؤال: هل الشحنات "تُهدَر" عندما تمرّ عبر اللامبة؟ يُطلب من الطلاّب رسم مخطّط للتيّار في الدائرة الكهربائية عند دخوله إلى اللامبة وبعد خروجه منها. نقاش في الصفّ حول السؤال: ما الذي يحدث للشحنات في الدائرة الكهربائية عند مرورها عبر اللامبة وعبر مستهلكات أخرى، من المفروض أن يؤدّي إلى الاستنتاج أنّ التيّار لا "يُهدَر".
الدروس التالية (السادس- العاشر) تتناول العوامل التي تؤثّر على شدّة التيّار.
بعد ذلك، الدروس الحادي عشر- الثالث عشر، تتناول ظواهر تحوّلات الطاقة في الدوائر الكهربائية، وتعود إلى السؤال: ما الذي "يُهدَر" في الدائرة الكهربائية؟ أو ما هي وظيفة المصدر؟ وبذلك نقترح الربط مع موضوع "الطاقة الكهربائية وتحوّلات الطاقة في الدوائر الكهربائية" . تحليل تحوّلات الطاقة في الظواهر المختلفة التي تشارك فيها الطاقة الكهربائية يؤدّي إلى تناول جانب الأمان للكهرباء والمخاطر ووسائل الأمان.
يتناول الدرسان الأخيران (الرابع عشر والخامس عشر) موضوع المصادر الفانية (المتآكلة) والمتجدّدة وموضوع "أزمة الطاقة".
ب. جدول تخطيط التدريس- التعلّم- التقييم
يعرض الجدول التالي تسلسل التدريس/ التعلّم/ التقييم في موضوع "الكهرباء". ويشمل تطرّقًا إلى المواضيع المركزية إلى جانب فعاليات مفتاحية (تجارب موصى بها، محاكاة حاسوبية، مشاكل، جولات، أفلام)، وتوجيهًا إلى الكتب التعليمية في العلوم والتكنولوجيا وتوجيهًا إلى المهمّات التقييمية.
الدروس التي ترد "كتوسّع"، هي دروس يمكن تقصيرها وتجاوزها في حالة عدم وجود وقت كافٍ.
جدول تخطيط التدريس- التعلّم- التقييم- تسلسل تدريس موضوع "الكهرباء"
15 ساعة تعليمية
موضوع التدريس
درس رقم
المصطلحات
المهارات
فعاليات مفتاحية
توجيه إلى الموادّ التعليمية
توجيه إلى أسئلة التقييم
مقدّمة
مراجعة موضوعَي الدائرة الكهربائية والشحنة الكهربائية
1
· الدائرة الكهربائية المفتوحة والمغلقة
· مركِّبات الدائرة الكهربائية
· الرموز المتّفق عليها في الدائرة الكهربائية
· تشخيص
· مقارنة
· عرض معلومات (رموز ومخطّطات)
· بحث وحلّ مشاكل
اختبار تشخيصي، بناء دائرة كهربائية، نقاش حول الصعوبات
فصول في الكهرباء والكيمياء صفحة 15-36
نموذج الامتحان التشخيصي
الأسئلة
1-10
2
· الشحنة الكهربائية
· الشحن الكهربائي
· استعمال نموذج الذرّة لتفسير ظواهر معيّنة
بحث:
مشاهدة، فرضية، عزل متغيّرات، تخطيط تجربة، استنتاج
تفسير علمي
تمثيل شحن كهربائي مع جهازَي إلكتروسكوب
الأسئلة
11-16
التيّار الكهربائي والشحنة الكهربائية
3
· العلاقة بين الشحنات المتحرّكة والتيّار الكهربائي في الدائرة المغلقة
· تعريف التيّار الكهربائي بأنّه كمّية الشحنات التي تمرّ في وحدة مساحة في وحدة زمن
· تماثلات للتيّار
· مشاهدة
· عرض في مخطّط
إضاءة لامبة بواسطة قضيب PVC مشحون
إضاءة لامبة بطرق مختلفة (دينامو، مغناطيس في ملفّ، ليمون، محلول موصل)
الأسئلة
17-22
4
· قياس مقدار واتّجاه التيّار
· مقايس مختلفة للتيّار الكهربائي، لشدّته ولاتّجاهه (اللامبة، البوصلة، مقياس التيّار، الصمام الثنائي)
بحث:
مشاهدة، فرضية،
تخطيط تجربة، إجراء تجربة وتوثيق النتائج، استنتاج
تشخيص وجود التيّار بواسطة اللامبة والبوصلة ومقياس التيّار، قياس اتّجاه التيّار بواسطة البوصلة والصمام الثنائي
فصول في الكهرباء والكيمياء صفحة 68
20
من العناصر إلى المركَّبات صفحة 20
الكهرباء والطاقة صفحة 12
الأسئلة
17-22
5
· حفظ الشحنة في الدائرة الكهربائية (الشحنة لا "تُهدَر")
· التيّار ثابت على طول الدائرة الكهربائية
· عرض معلومات
· استعمال العروض البيانية وتفسير علمي
· تخطيط تجربة
قياس التيّار من جهتَي اللامبة (أو أيّ جهاز كهربائي) وعرض التيّار
فصول في الكهرباء والكيمياء صفحة 47-50
من العناصر إلى المركَّبات صفحة 28
الأسئلة
22, 21
العوامل التي تؤثّر على التيّار في الدائرة الكهربائية
6
· العلاقة بين التوصيل الكهربائي وحركة الشحنات وشدّة التيّار
بحث وحلّ مشاكل:
مشاهدة، عزل متغيّرات، فرضية، تخطيط تجربة، إجراء تجارب وتوثيق النتائج، استنتاج
عروض بيانية للمعلومات
تجارب لفحص تأثير نوع المادّة وأبعاد الموصل على شدّة التيّار
فصول في الكهرباء والكيمياء صفحة 57
من العناصر إلى المركَّبات صفحة 34
الأسئلة
23-27
7
· العلاقة بين التوصيل والمقاومة
كيف يمكن تغيير شدّة ضوء اللامبة؟
فصول في الكهرباء والكيمياء صفحة 57 72-75
عالم من الطاقة صفحة 287
الأسئلة
28-29
8
· ترتيب مركِّبات الدائرة الكهربائية على التوالي وعلى التوازي
تجارب مع لامبات موصولة على التوالي وعلى التوازي
חשמל- מדריך למורה" עמ' 54-65, عالم من الطاقة صفحة
319-322
الأسئلة
30-37
9
· تأثير قوّة المصدر على شدّة التيّار
تمثيل تغيّر شدّة التيّار عندما نوصل بطّاريات مختلفة في الدائرة
من العناصر إلى المركَّبات صفحة 39
"חשמל- מדריך למורה" עמ' 75,
الأسئلة
38-41
تحوّلات الطاقة في الدوائر الكهربائية
10-11
· وظيفة المصدر في الدائرة الكهربائية
· الربط بين ظواهر في الدائرة الكهربائية والطاقة الكهربائية
· تشخيص مركِّبات وعلاقات
· حجاج
· عرض معلومات في مخطّط دائري
تمثيل تحوّلات الطاقة المختلفة (اللامبة، المحرّك، الراديو، التوستر، المروحة)
مقاوم داخل كأس ماء
عالم من الطاقة صفحة 271
אנרגיה ושימורה, 186
الأسئلة
42-47
الكهرباء والأمان
12
· أخطار التكهرب
· التماسّ الكهربائي
· العبء الزائد
· وسائل الأمان
· تشخيص مركِّبات وعلاقات
· إجراء تجربة
نقاش حول الأخطار ووسائل الأمان
فصول في الكهرباء والكيمياء صفحة 77-92
אנרגיה ושימורה, 204
الأسئلة
48-54
مصادر الطاقة الفانية (المتآكلة) والمتجدّدة
13-14
· "أزمة الطاقة"
· الموارد/ المصادر البديلة
· مقارنة
· حجاج
· تشخيص مركِّبات وعلاقات
אנרגיה ושימורה,
254, 218
فصول في الكهرباء والكيمياء، صفحة 111
الأسئلة
55-60
إجمال
[1] يمكن أن يبدأ التسلسل البديل بتحليل الدوائر الكهربائية والعوامل التي تؤثّر على التيّار، أو كاستمرار لموضوع الطاقة- البدء بالطاقة الكهربائية والانتقال إلى الدوائر الكهربائية. انظروا اقتراحات أخرى في الكتاب "فصول في الكهرباء والكيمياء".