Aktivnost razvija učeničku kreativnost osvještavanjem važnosti primjene zakona geometrijske optike u svakodnevnom životu. Učenici provode vlastita istraživanja tradicionalnim načinom i jednostavnim priborom kako bi razjasnili važne koncepte s kojima su se već prije upoznali. Učenici se kritički odnose prema vlastitim rezultatima, kao i rezultatima drugih učenika. U ovoj se aktivnosti valja koristiti programom MS PowerPoint jer omogućuje istovremenu i suradničku izradu završnog izvješća.

Potaknite interes učenika pregledom videozapisa: https://www.youtube.com/watch?v=Sy4W2pmREQA, od 0:10 do 0:38 i od 7:28 do 7:48.

Pitajte učenike:

Kako je moguće da čaša odnosno epruveta nestanu?

Kako objašnjavate promjenu boja prikazanih traka?

Zašto nam se čini da je u moru riba uzdignuta, a dubina mora manja nego što zaista jest?

Što mislite koliko je loša procjena dubine pogubna za ronioca?

Nastavite raspravu te postavljajte pitanja:

Kako izgleda veslo uronjeno u vodu?

Kako biste to mogli prikazati u razredu?

Neka sami osmisle pokus, koristeći se u njemu malom olovkom (ili ravnalom).

Upitajte ih: Kako objašnjavate izgled olovke?

Neka učenici mijenjaju položaj olovke. Hoće li olovka u svakom položaju izgledati slomljeno?

Upitajte ih: Što mislite, zbog čega se to događa?

Neka se podsjete zakona geometrijske optike s kojima su se već prije susreli.

Uvedite pojam indeksa loma svjetlosti i povežite ga s promjenom brzine svjetlosti.

Neka učenici rade u paru. Prije izvođenja mjerenja neka učenici pogledaju videozapis 2 dostupan u e-Škole DOS Fizika 3, Modul 4, Jedinica 4.1. Zakoni geometrijske optike.

Vježba: Određivanje indeksa loma stakla

Pripremite učenicima pribor za eksperiment: pribadače, staklenu planparalelnu ploču, kutomjer, podlogu, papir. Zadajte im da odrede indeks loma stakla.

Papir stavite na podlogu, na njega neka učenici polože planparalelnu ploču i naznače oštrom olovkom rubove ploče na papiru. S jedne strane ploče neka na razmaku od približno pet centimetara pribodu dvije pribadače.

Raspravite s učenicima što bi trebao označivati zamišljeni pravac koji prolazi kroz te dvije pribadače.

Upitajte učenike: Kako se definira upadni kut?

Izlaznu zraku svjetlosti (slike pribadača) neka promatraju s druge strane planparalelne ploče, kroz stakla.

Promatrajući slike pribadača neka postave dvije pribadače na međusobnom razmaku od približno pet centimetara (gledajući s druge strane planparalelne ploče) tako da sve pribadače leže na istom pravcu (kao na slici).

Raspravite s učenicima na što sve trebaju obratiti pozornost prilikom postavljanja i promatranja pribadača (neka oko što više približe ravnini papira, pri čemu treba paziti da se pribadače što preciznije preklapaju).

Nakon postavljanja pribadača neka učenici iscrtaju sve zrake i veličine, slijedeći prethodno pregledan videozapis s poveznice.

Slike radova neka podijele u alatu Padlet, nakon čega ih usporedite te raspravite s učenicima o slikovnim prikazima koje su postavili te o onome što je bilo očekivano (slika).

Neka učenici nacrtaju po deset ulaznih i izlaznih zraka svjetlosti s različitim kutovima upada. Za deset različitih kutova upada i loma neka izračunaju indekse loma stakla uz odgovarajući račun pogreške.

Nakon izračuna osvrnite se na rezultate učeničkih pokusa te raspravite o rezultatima tj. dobivene rezultate usporedite s teorijom.

Potičite kod učenika odgovorno i suradničko učenje tijekom rada u paru, s naglaskom na međusobnom poštovanju, dopunjavanju, argumentiranoj razmjeni stavova i mišljenja pri odabiru strategija i planiranju u svladavanju postavljenih zadataka.

Tablicu u koju će upisivati rezultate mjerenja neka učenici kreiraju sami u programu MS Excel sustava Office 365, a svoj rad predstave i rasprave s ostalim učenicima u razredu koristeći se alatom MS PowerPoint.

Kako bi se sadržaj ove aktivnosti prilagodio učenicima s teškoćama u razvoju, uvijek trebate imati na umu da je ta skupina heterogena te da se uz navedene prilagodbe mogu dodati još neke, ovisno o pojedinačnim potrebama učenika. Postupke prilagodbe važno je osmisliti i provoditi u suradnji sa stručnim suradnikom škole, ovisno o vrsti teškoće koju učenik ima (sa psihologom, edukacijskim rehabilitatorom, logopedom...). U svim aktivnostima, a osobito u aktivnostima samostalnog rada osigurajte dodatno vrijeme za učenike s teškoćama.

U aktivnosti Pribadače i lom svjetlosti učenicima s teškoćama podrobno objasnite što će se raditi, što se od njih očekuje i koji je slijed zbivanja u aktivnostima, što je osobito važno za učenike s poremećajem iz autističnoga spektra (bilo bi poželjno napraviti i vizualni raspored sa slikama/simbolima za razumijevanje slijeda aktivnosti i rutine, npr. definiranje grupa, pokus, rasprava). Pozornost treba obratiti na učenike s poremećajem aktivnosti i pažnje zbog opasnosti od ozljede pribadačama kojima se učenici koriste u aktivnosti. Treba im jasno reći koja je njihova uloga i upozoriti ih na opasnost materijala kojima se koriste. Učenicima s teškoćama valja podijeliti predloške s napisanim koracima izvođenja vježbe.

Dodatne informacije o postupcima potpore učenicima s teškoćama u razvoju možete potražiti u priručniku Didaktičko-metodičke upute za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama. Također, potražite Smjernice za rad s učenicima s teškoćama i savjete učiteljima na stranicama Hrvatske udruge za disleksiju.

Slijedom prethodne vježbe, neka učenici i dalje rade u paru. Uputite ih na izvođenje mjerenja. S pomičnom mjerkom neka izmjere debljinu planparalelne ploče deset puta te neka uz već izmjerene parove upadnih kutova i kutova refrakcije izračunaju paralelne pomake zrake primjenom jednostavnih trigonometrijskih funkcija. Izračunate vrijednosti neka usporede s mjerenima (neka izmjere trokutom). Neka učenici rasprave o tome kako paralelni pomak ovisi o upadnom kutu te neka sami u alatu MS Excel kreiraju grafičku ovisnost paralelnog pomaka o upadnom kutu.

Neka učenici raspravljaju o rezultatima rada te iznesu druge zamisli koristeći se pritom alatom Tricider, koji je svojevrsno olakšanje nastavnicima koji žele jednostavno i brzo prikupiti povratne informacije od učenika.

Potaknite učenike na razvoj vještina javnog govorništva: postavljanje pitanja, raspravu i iznošenje zaključaka u razredu.

Aktivnost pridonosi poticanju razvoja vještina računalnog razmišljanja te primjene Snellova zakona, s obzirom na to da učenici trebaju prikupiti, izračunati, nacrtati i analizirati podatke u svrhu donošenja zaključaka o količini šećera u nepoznatoj tekućini. U ovoj se aktivnosti koristi MS PowerPoint jer omogućuje svim učenicima da na jednostavan način surađuju u izradi završnog izvješća, dok se MS Excel koristi kako bi učenici izradili izračune i grafičke prikaze.

Postavite učenicima pitanje u alatu Mentimeter: Što mislite, koliko se šećera nalazi u 2 L Coca-Cole? Ponuđeni odgovori neka budu u obliku intervala (npr. manje od 100 g, između 100 g i 200 g, više od 200 g).

Uputite učenike na pretraživanje dostupnih mrežnih izvora o udjelu šećera u Coca-Coli (alternativno, podijelite učenicima etikete Coca-Cole).

Neka učenici iz dostupnih podataka izračunaju količinu šećera u 2 L Coca-Cole te usporede rezultate s prethodnom procjenom.

Neka učenici rasprave o količini šećera u napitcima te koliko ona može biti štetna za zdravlje.

Pitajte učenike:

Kako biste izračunali koncentraciju šećera u soku?

Možete li odrediti koncentraciju koristeći se znanjem o lomu svjetlosti?

Potaknite učenike na razmjenu ideja te na kritički osvrt. Prije izvođenja pokusa važno je uvažiti sve odgovore učenika na sva pitanja, kao i njihovu „logiku“, što valja osvijestiti i kod učenika kako bi poslije moglo doći do prekonceptualizacije ako se nove spoznaje ne poklapaju s predviđanjima, odnosno kako bi učenici potvrdili svoje koncepte ako dođe do predviđanja.

Vježba: Određivanje indeksa loma otopina poznatih koncentracija

Pripremite učenicima pribor za eksperiment: laserski pokazivač, šuplju prizmu (akrilnu), otopine različitih koncentracija šećera (10-postotnu, 20-postotnu i 30-postotnu otopinu).

Podijelite učenike u četveročlane grupe te im zadajte da izvedu vježbu određivanja koncentracije šećera u soku.

Otopine poznatih koncentracija neka učenici pripreme na satu kemije u dogovoru s predmetnim nastavnikom (alternativno, vi pripremite otopine tako da pomiješate 10 g šećera s 90 mL vode (10-postotna otopina), 20 g šećera s 80 mL vode (20-postotna otopina) te 30 g šećera sa 70 mL vode (30-postotna otopina).

Neka učenici lasersku svjetlost puste kroz praznu prizmu pazeći pritom da točke ulaza i izlaza zrake nacrtaju na papiru koji je učvršćen na stolu ispod postava.

Slika 1.

Također, neka iscrtaju bazu prizme kako bi svaki put mogli vratiti prizmu na isto mjesto. Potom neka uliju u prizmu vodu te iscrtaju zrake kao što je prikazano na slici, pazeći pritom da označe točke ulaza i izlaza laserske zrake.

Slika 2.

Pitajte učenike:

Kada će kut devijacije biti minimalan?

Kako ćete u ovoj vježbi podesiti postav da biste mjerili kut minimalne devijacije?

Raspravite s učenicima o njihovim idejama. Potičite kod učenika odgovorno i suradničko učenje tijekom grupnog rada, s naglaskom na međusobnom poštovanju, dopunjavanju, argumentiranoj razmjeni stavova i mišljenja pri odabiru strategija i planiranju u svladavanju postavljenih zadataka.

Iz nacrta na papiru neka učenici odrede kut najmanje devijacije. Neka izračunaju indeks loma tekućine koristeći se formulom:

Potom neka učenici promijene otopinu unutar prizme te odrede na isti način indekse loma za svaku od triju navedenih otopina.

Tablicu u koju će upisivati rezultate mjerenja neka učenici kreiraju sami, kao i pripadni graf ovisnosti koncentracije šećera u tekućini o indeksu loma tekućine, u alatu MS Excel sustava Office 365, a svoj rad neka prikažu ostalim učenicima u razredu koristeći se pritom alatom MS PowerPoint, kojim je moguće ostvariti suradnju prilikom izrade rada, dok radove mogu pregledavati i ostali učenici bez same interakcije s izlagačem.

Raspravite s učenicima o rezultatima. Pitajte ih:

Kako koncentracija šećera u tekućini utječe na indeks loma tekućine?

Možete li odrediti koncentraciju šećera u bilo kojoj tekućini na temelju poznavanja prethodnog?

Kakva tekućina mora biti da biste primijenili prethodnu metodu?

Kako biste odredili koncentraciju šećera u toniku Schweps?

Neka učenici prema prethodnoj aktivnosti odrede indeks loma tonika Schweps te potom iz funkcije ovisnosti koncentracije šećera u tekućini o indeksu loma iz prethodne aktivnosti „fitaju“ indeks loma za tonik Schweps.

Neka učenici rezultate svoga rada samostalno obrade u alatu MS Excel te ih predstave ostalim učenicima koristeći se alatom MS PowerPoint.

Raspravite o tome koliko rezultati koje su dobili odgovaraju etiketi na soku, potaknite učenike na razmišljanje o važnosti prevencije šećerne bolesti (dijabetes tipa 2).

Kako bi se sadržaj ove aktivnosti prilagodio učenicima s teškoćama u razvoju, uvijek trebate imati na umu da je ta skupina heterogena te da se uz navedene prilagodbe mogu dodati još neke, ovisno o pojedinačnim potrebama učenika. Postupke prilagodbe važno je osmisliti i provoditi u suradnji sa stručnim suradnikom škole, ovisno o vrsti teškoće koju učenik ima (sa psihologom, edukacijskim rehabilitatorom, logopedom...). U svim aktivnostima, a osobito u aktivnostima samostalnog rada osigurajte dodatno vrijeme za učenike s teškoćama.

U aktivnosti Koliko si zaista sladak? potrebno je učenicima s teškoćama dodijeliti vršnjačkog para koji će potaknuti učenika na sudjelovanje u aktivnosti. Učenicima s poremećajem iz autističnoga spektra treba najaviti aktivnosti i objasniti slijed radnji u aktivnosti, učenicima s oštećenjem vida treba omogućiti uvjete osvjetljenja u kojima najviše mogu iskoristiti ostatke vida. Učenicima s motoričkim teškoćama možda će biti potrebna fizička podrška tijekom izvođenja vježbe. Svim učenicima s teškoćama pripremite predložak s opisom vježbe koju izvode ili im prije izvođenja vježbe zorno prikažite na koji se način izvodi i izračunava. Pri korištenju alata MS Excel provjerite znaju li se učenici s teškoćama njime koristiti i dajte im jasne upute o tome kako unijeti podatke u tablice. Valja stalno provjeravati uspijevaju li se učenici s teškoćama služiti alatom te im, prema potrebi, pružite podršku.

Dodatne informacije o postupcima potpore učenicima s teškoćama u učenju možete potražiti u priručniku Didaktičko-metodičke upute za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama. Također, potražite Smjernice za rad s učenicima s teškoćama i savjete učiteljima na stranicama Hrvatske udruge za disleksiju.

Slijedom prethodne vježbe, neka učenici i dalje rade u grupama po četvero. Uputite ih na istraživanje koliko se šećera nalazi u tekućinama koje piju. Također, neka istraže koliko bi brzo i koliko dugo trebali hodati kako bi potrošili energiju koju unesu ispijanjem omiljenog napitka. Istraživački rad neka prezentiraju u alatu ArtSteps, kojim se mogu jednostavno koristiti, bez predznanja, te na jedinstven i interaktivan način mogu rezultate svoga rada prikazati nastavniku i ostalim učenicima u razredu.

Neka učenici raspravljaju o važnosti prevencije stečenih bolesti poput dijabetesa.

Potaknite učenike na razvoj vještina javnog govorništva: postavljanje pitanja, raspravu i iznošenje zaključaka u razredu.

Aktivnost doprinosi integraciji svih STEM aktivnosti – konstrukcija i uparivanje mikrokontrolera sa senzorom zahtijevaju poznavanje elektronike i programiranja, utjecaj medija na brzinu svjetlosti tiče se za znanja iz fizike, a crtanje grafa i njegova linearizacija vezani su za znanja iz matematike.

U alatu Mentimeter postavite učenicima istraživačko pitanje: Kako biste iskoristili Arduino za izračunavanje indeksa loma?

Diskutirajte s učenicima o njihovim idejama. Tijekom rada u grupi potičite kod učenika odgovorno i suradničko učenje, s naglaskom na međusobnom poštovanju, dopunjavanju, argumentiranoj razmjeni stavova i mišljenja pri odabiru strategija i planiranju u svladavanju postavljenih zadataka.

Pitajte učenike:

Što mjeri senzor Arduino?

Na koji način mjeri udaljenost?

Pripremite eksperimentalni postav: senzor Arduino koji je unaprijed programiran za mjerenje udaljenosti, tri jednake plastične posude, tri različite tekućine, pomičnu mjerku, aluminijsku foliju) Podijelite učenike u četveročlane grupe te im zadajte da odrede indekse loma tekućina.

Neka učenici naprave deset mjerenja dužine plastične posude pomičnom mjerkom. Za deset mjerenja neka odrede srednju vrijednost dužine uz odgovarajući račun pogreške. Rezultate neka unesu u tablicu koju će samostalno kreirati u alatu MS Excel.

Nakon mjerenja duljine plastične posude i obrade rezultata, neka učenici pripreme eksperimentalni postav tako da na jedan kraj (stijenku) posude priljube senzor Arduino, a na drugi kraj zalijepe aluminijsku foliju.

Pitajte učenike: Koja je uloga aluminijske folije?

Neka u svaku od posuda učenici uliju tekućinu (vodu, ulje, alkohol). Kada je postav pripremljen, neka uključe senzor Arduino. Neka naprave deset mjerenja dužine, odrede srednju vrijednost te izrade odgovarajući račun pogreške. Rezultate neka unesu u tablicu koju će samostalno kreirati u alatu MS Excel.

Nakon mjerenja i izračuna osvrnite se na rezultate učeničkih pokusa te raspravite o vrijednostima koje su dobili. Usporedite dobivene rezultate senzora Arduino s rezultatima mjerenja pomičnom mjerkom.

Pitajte učenike:

Zašto se rezultati razlikuju?

Kako biste prema izmjerenim podatcima izračunali indeks loma svake pojedine tekućine?

Potičite kod učenika odgovorno i suradničko učenje tijekom grupnog rada, s naglaskom na međusobnom poštovanju, dopunjavanju, argumentiranoj razmjeni stavova i mišljenja pri odabiru strategija i planiranju u svladavanju postavljenih zadataka.

Raspravljajte o vrijednostima koje su izmjerili i o načinu na koji ih valja kombinirati u izračunu indeksa loma.

$c_8=c_{z\times }\frac{s_8}{s_z},n=\frac{c_z}{c_8}$

U prilogu je PDF format koda za senzor Arduino.

Ako niste u mogućnosti koristiti se senzorom Arduino, aktivnost se može prilagoditi uporabom Phet simulacije, u kojoj učenicima možete zadati da odrede indeks loma nepoznatog sredstva određivanjem brzine svjetlosti u sredstvu.

Kako bi se sadržaj ove aktivnosti prilagodio učenicima s teškoćama u razvoju, uvijek trebate imati na umu da je ta skupina heterogena te da se uz navedene prilagodbe mogu dodati još neke, ovisno o pojedinačnim potrebama učenika. Postupke prilagodbe važno je osmisliti i provoditi u suradnji sa stručnim suradnikom škole, ovisno o vrsti teškoće koju učenik ima (sa psihologom, edukacijskim rehabilitatorom, logopedom...). U svim aktivnostima, a osobito u aktivnostima samostalnog rada osigurajte dodatno vrijeme za učenike s teškoćama.

Tijekom provedbe aktivnosti Može to i Arduino vodite računa o tome da se postavljena pitanja, koja su za učenike s teškoćama preopćenita i preopširna, pojednostavne i budu zatvorenog tipa s ponuđenim odgovorima. Učenicima s teškoćama potrebno je također pružiti podršku u gradnji postava i unošenju podataka u sklop. Učenicima s oštećenjem vida objasnite proces izgradnje postava i unošenja podataka, koje zbog količine pojedinosti i zasićenosti možda neće uspjeti vizualno doživjeti. Postavljanje aparature objasnite i zorno pokažite, a ako je to potrebno, učenicima s oštećenjem mišićno-koštanoga sustava pružite fizičku podršku pri sastavljanju aparature i gradnji postava. S obzirom na to da je aktivnost kompleksna i sastoji se od niza manjih aktivnosti, učenicima s poremećajem iz autističnoga spektra omogućite predvidljivost svake pojedine aktivnosti tako da im kratko i jasno opišete slijed radnji. Bilo bi poželjno izraditi kartice sa simbolima onoga što se radi kako bi učenik u svakom trenutku znao što slijedi (primjerice, za dio u aktivnosti koji obuhvaća raspravu i odgovaranje na pitanja, možete pomoću pisača ispisati karticu sa simbolom upitnika – pritom je važno da je učenik upoznat sa značenjem simbola na karticama). Učenike s poremećajem aktivnosti i pažnje možete uključiti u one dijelove eksperimenta koji su zasnovani na pokretu (primjerice, priprema postava, ulijevanje tekućine).

Dodatne informacije o postupcima potpore učenicima s teškoćama u razvoju možete potražiti u priručniku Didaktičko-metodičke upute za prirodoslovne predmete i matematiku za učenike s teškoćama. Također, potražite Smjernice za rad s učenicima s teškoćama i savjete učiteljima na stranicama Hrvatske udruge za disleksiju.

Podijelite učenike u grupe te im zadajte da istraže prirodne optičke pojave: fatamorganu, miraž i zeleni bljesak. Neka izrade prezentaciju pomoću programa MS PowerPoint sustava Office 365 te svoj rad prikažu ostalim učenicima u razredu. Potaknite učenike na razvoj vještina javnog govorništva: postavljanje pitanja, raspravu i iznošenje zaključaka u razredu. Neka učenici raspravljaju o provedenoj aktivnosti te samom procesu planiranja provedbe ovoga istraživanja, kao i kritički procijene korisnost procesa planiranja.