Potaknite zanimanje učenika tako što ćete im prikazati videozapis automobila koji proizvodi zvuk trubeći te velikom brzinom prolazi pokraj opažatelja: Example of Doppler Shift using car horn.

Neka se prisjete i situacija iz svakodnevnice kada je automobil u kojem su se oni nalazili pretjecao neko vozilo trubeći, ili kada su u prometu susreli vozilo hitne pomoći, vatrogasno vozilo ili policijsko vozilo s uključenom zvučnom signalizacijom, ili kada su čuli mlazni motor zrakoplova koji prelijeće iznad njih.

Upitajte učenike jesu li nešto primijetili. Ako treba, neka nekoliko puta pogledaju videozapis te im predložite da obrate pozornost na visinu tona trube te ih upitajte ima li ikakve promjene u vezi s njom. Pitajte učenike kako opažaju zvuk sirene/trube vozila dok se vozilo giba prema njima, kada ono prolazi pokraj njih te kada se od njih udaljava.

Kako zvuči sirena/truba?
Kako znate udaljava li se od vas ili vam se približava, npr. vozilo hitne pomoći?
Zvuči li sirena jednako kada vam se vozilo približava i kada se ono od vas udaljava? Zbog čega bi to moglo biti važno u svakodnevnom prometu?

Raspravite s učenicima o pravilima u prometu kada čuju sirenu jer se tada radi o hitnoj intervenciji, bilo hitne pomoći, vatrogasaca i sl. Neki od njih uskoro će i sami postati vozači i bitno je kod učenika razvijati svijest o poznavanju prometnih pravila i kulture u prometu.

Što se može odrediti iz ovog učinka? Može li se zaključiti giba li se automobil prema vama ili od vas? Može li se procijeniti brzina automobila? Zbog čega je to bitno u svakodnevnom prometu? Koja se pravila primjenjuju u prometu kako bi interventno vozilo u najkraćem vremenu prešlo svoj put?

Prikažite učenicima videozapis Hitni koridor te im naglasite kako osiguranje mjesta na cesti za hitne službe može nekomu spasiti život!

Učenicima možete pokazati Dopplerov učinak u učionici kao što je prikazano i u videozapisu The Doppler Effect.

Za pokazivanje će vam trebati mobilni uređaj s mrežnim pristupom (za online generator tonova) i nova, dugačka, čvrsta čarapa.

Napomena: Radi sigurnosti tijekom pokazivanja u učionici, prethodno izmjerite duljinu potpuno rastegnute čarape i pri zamahivanju čarape u kojoj je mobilni uređaj, održavajte najmanje tu udaljenost od zidova i učenika kako nekog ne biste ozlijedili ili uništili mobilni uređaj. Čak i mali predmeti mogu biti vrlo opasni. Sjetite se priče o Davidu i Golijatu.

Na mobilnom uređaju odaberite besplatni generator tonova na mreži, npr. Online Tone Generator.

Napomena: U većini generatora tonova dostupnih na mreži možete odabrati bilo koju zvučnu frekvenciju te podesiti glasnoću s pomoću postavki zvučnika na telefonu.

Umetnite mobilni uređaj s uključenim zvukom do kraja čarape. Čvrsto držite čarapu i zavrtite ju oko glave. Pitajte učenike, dok vrtite čarapu, što čuju. Kako percipiraju zvuk dok se čarapa s telefonom kreće prema njima, a kako kada se udaljava od njih? Što misle da vi čujete? Čujete li isto? Odaberite jednog učenika dobrovoljca koji će ponoviti postupak te opisati što on čuje. Neka učenici obrazlože zašto čuju različite visine zvuka dok vi čujete istu visinu. Što misle – hoće li učinak postati izraženiji povećanjem brzine okretanja čarape?

Napomena: Ovo je pokazivanje/prikazivanje najbolje izvoditi na otvorenom prostoru kako bi se komplikacije uzrokovane stojnim valovima, koji mogu biti generirani refleksijama u prostoriji, svele na najmanju moguću mjeru.

Osim ideje s čarapom i mobilnim uređajem, možete iskoristiti i druge ideje, npr. prikaz videozapisa Doppler Effect s teniskom lopticom i zujalicom.

Kada su učenici uočili pojavu Dopplerova učinka te ste im naznačili što je to, izvedite pokus u kojem će se izmjeriti Dopplerov učinak.

Pokus: Mjerenje Dopplerova učinka

Pribor: računalo, mikrofon, zvučnik, besplatni programski alat Audacity.

Pripremite eksperimentalni postav s navedenim priborom te ga postavite na povišeni stol kako bi bio vidljiv cijelom razredu, a zatim im opišite sve njegove dijelove. Odaberite dva dobrovoljca koja će pomagati pri izvođenju pokusa.

Raspravite s učenicima o tome što očekuju od pokusa, a zatim pristupite izvođenju.

Prvi učenik dobrovoljac neka postavi mikrofon na stol te kredom ili vodootpornim markerom označi dva položaja na stolu, jedan na 20 cm i drugi na 120 cm od mikrofona. Na početku pokusa zvučnik je postavljen na prvi položaj, odnosno 20 cm od mikrofona kao na skici.

Učenik prije izvođenja pokusa u programskom alatu Audacity generira ton, npr. od 2 000 Hz, te ga pohrani kao WAV datoteku kako bi se upotrijebila pri pokusu. Zatim na zvučniku pusti ton od 2 000 Hz te započne snimanje u programskom alatu Audacity.

Drugi učenik dobrovoljac izgovori riječ „sad“ te vrlo brzo rukom premjesti zvučnik iz prvog položaja na drugi položaj, odnosno s 20 cm na 120 cm udaljenosti od mikrofona, kao na skici. Odmah nakon što je zvučnik premješten, učenik izgovori riječ „stop“. Nakon toga ponovno izgovori riječ „sad“ te potom vrati zvučnik u prvi položaj, odnosno na udaljenost 20 cm od mikrofona, nakon čega izgovori riječ „stop“, a prvi učenik zaustavi snimanje. Napomenite učeniku da zvučnik premješta što je više moguće jednolikom brzinom.

Time je pokus izveden, a rezultat pokusa bit će snimljeni zvučni zapis.

Napomena: Na slici snimljenog zvučnog zapisa bit će vidljiva mjesta četiriju riječi izgovorenih tijekom pokusa, koja omeđuju dva područja promijenjenih frekvencija.

Podijelite s učenicima sliku snimljenog zvučnog zapisa na projektoru ili ako radite u informatičkoj učionici koristeći se OneDriveom te učenici mogu u parovima analizirati zvučni zapis. Potaknite ih na analizu zvučnog zapisa pitanjima:

Što primjećujete kada se zvučnik udaljava od mikrofona, a što kada mu se približava?
Razlikuju li se tonovi u te dvije situacije?
Čime su omeđena područja promijenjenih frekvencija?
U kojoj situaciji ton ima sniženu, a u kojoj povišenu frekvenciju?

Napomena:

Programski alat Audacity nudi opciju mjerenja frekvencije tako da prikaže graf ovisnosti glasnoće o frekvenciji zvuka. Iako to mjerenje frekvencije nije precizno, može poslužiti za kvalitativan opis pojave Dopplerova učinka.

Prikažite učenicima na projektoru graf ovisnosti glasnoće o frekvenciji zvuka u alatu Audacity. Dovoljno je samo označiti kratak vremenski interval na zvučnoj snimci u kojem se zvučnik udaljavao od mikrofona te odabrati opciju analiziranja frekvencije u alatu. Ponovite isti postupak za drugi dio zvučnog zapisa, odnosno za slučaj približavanja zvučnika mikrofonu.

Kolika je frekvencija zvuka na mikrofonu za prvi dio zvučnog zapisa (udaljavanje zvučnika od mikrofona), a kolika za drugi dio (približavanje zvučnika mikrofonu)?

Time ste u razredu pokazali da je frekvencija koju opažatelj opaža snižena u slučaju udaljavanja zvučnika i mikrofona odnosno povišena u slučaju njihova približavanja. Dobiveni se zvučni zapis učenicima može i ponovno emitirati te će svima biti uočljivo da se frekvencija mijenja za trenutke gibanja zvučnika.

Postupci potpore

Pri prilagodbi scenarija važno je imati na umu da učenici s teškoćama u razvoju i učenici sa specifičnim teškoćama učenja predstavljaju heterogenu skupinu i da odabir prilagodbi valja temeljiti na pojedinačnim značajkama svakog učenika (jakim i slabim stranama, specifičnim interesima i sl.) te na obilježjima same teškoće. Izazov u radu predstavljaju učenici sa združenim teškoćama koje mogu biti raznolike (npr. specifične teškoće učenja i anksioznost). Preporučuje se učenika s teškoćama premjestiti u prednji dio učionice kako bi mu se brže i učinkovitije osigurali pojašnjenje ili pomoć.

Sve je učenike važno unaprijed upoznati s planiranim aktivnostima i zadaćama, posebno učenike s poremećajem iz autističnog spektra, kojima je važno najaviti i svaku promjenu aktivnosti ili promjenu u prostoru provođenja aktivnosti jer imaju potrebu održavanja ustaljenosti i rutine. Također, učenici s poremećajem iz autističnog spektra mogu biti preosjetljivi na jake podražaje pa tako i na glasne zvukove. Obratite pozornost i na učenike s oštećenjem sluha i slušnim pomagalima. Učenicima s teškoćama valja unaprijed najaviti sadržaj početnog videozapisa, pokušati ih motivirati na komentiranje vlastitih iskustava u sličnim situacijama. Za zvučne videozapise treba unaprijed pripremiti natuknice teksta koji se reproducira u videozapisu. Pri svim pokazivanjima/prikazivanjima za učenike s oštećenjem vida valja prilagoditi svjetlinu u prostoru, na zaslonu, kontrast, učionički prostor, mjesto sjedenja tako da odgovara učeniku. Provjerite znaju li se i mogu li se svi učenici koristiti alatom Audacity te im dajte pisane ili slikovne upute za korištenje.

Za učenike koji žele znati više

Učenicima koji žele znati više predložite zadatak određivanja prosječne brzine automobila iz videozapisa automobilske utrke s pomoću analize zvuka besplatnim alatom Audacity.

Neka odaberu videozapis automobilske utrke dostupne na mreži i snime zvuk motora vozila koje prolazi pokraj kamere. Zatim neka analiziraju alatom Audacity mjerenje frekvencija zvuka tijekom približavanja i udaljavanja vozila od promatrača te potom odrede prosječnu brzinu vozila kada prolazi pokraj prijamnika zvuka. Neka odaberu dio videozapisa u kojem se automobil giba pravocrtno gotovo konstantnom brzinom i pretpostave prosječnu temperaturu od 20 °C.

Neka provjere koje brzine postižu bolidi Formule 1 na dužim, pravocrtnim/ravnim dijelovima trkaće staze i usporede ih sa svojim rezultatima.

Raspravite o različitim varijablama koje mogu utjecati na rezultat (npr. o položaju staze u krugu, vremenskim uvjetima, snazi motora itd.) te aproksimacijama napravljenim u proračunu (pretpostavkama).

Ako se više učenika koristi istim videoisječkom, potaknite ih da usporede svoja mjerenja te rasprave o eksperimentalnim pogreškama i statistički ih analiziraju.

Videozapis, analizu frekvencija zvuka tijekom približavanja i udaljavanja vozila od promatrača, izračun prosječne brzine, pogreške i zaključak neka predstave posterom u alatu Canva koji mogu podijeliti u virtualnoj učionici kako bi bio dostupan i ostalim učenicima u razredu.

Ako je u nekom trenutku učenicima potrebno mentoriranje, pomozite im istraživačkim pitanjima te im dajte konstruktivne povratne informacije na njihove eventualne nedoumice.

Potaknite učenike na proces samoreguliranog učenja, odabir odgovarajućih strategija učenja te samovrednovanje tako da igraju glavnu ulogu u svojem učenju jer učenik koji zna regulirati vlastito učenje, zna održavati i motivaciju, a pritom uspješno uči i izvršava zadatke te ostvaruje željena postignuća.

Matematički zapis Dopplerova učinka

Nakon što ste pojavu Dopplerova učinka obradili kvalitativno, uveli pojam Dopplerova učinka kao pojavu promjene u frekvenciji zvuka zbog relativnoga gibanja izvora zvuka od slušatelja ili prema slušatelju, s učenicima pojavu obradite i matematički.

Izvedite i opišite izraze za Dopplerov učinak s pomoću kojih će učenici moći rješavati konceptualne i numeričke zadatke iz svakodnevice, povezane s ovom fizikalnom pojavom. Napomenite učenicima da ćete Dopplerov učinak matematički opisati za slučaj kada se izvor zvuka i/ili opažatelj gibaju brzinom koja je stalna u vremenu.

Promotrite četiri moguće situacije u kojima miruju ili se gibaju izvor, slušatelj ili oboje:
1. izvor zvuka i slušatelj miruju
2. gibanje izvora zvuka prema ili od slušatelja koji miruje
3. slušatelj se giba prema ili od izvora zvuka koji miruje
4. slušatelj i izvor zvuka se gibaju.

Mrežno istraživanje

Podijelite učenike u grupe te im zadajte da istraže različite primjene Dopplerova učinka u znanosti i tehnologiji, npr. u prometu (policijski radar), medicini (ultrazvučne dijagnostike, protok krvi), pomorstvu (oslikavanje morskog dna) i astrofizici. Kreirajte grupnu kolekciju u alatu Wakelet i pozovite učenike generirajući kod ili dijeljenjem poveznice.

Raspravite s učenicima o kriterijima koje valja slijediti tijekom prikupljanja informacija. Razmišljaju li o pouzdanosti informacija, odnosno o vjerodostojnosti izvora koje nalaze na raznim mrežnim stranicama? Provjeravaju li ih? Do kojih mogućih problema može dovesti njihovo neprovjeravanje?

Prije pretraživanja mrežnih izvora možete ih uputiti na sadržaj Kako kritički vrednovati izvore na internetu.

Neka naprave plan pretraživanja više tipova mrežnih izvora te kombiniraju više načina pretraživanja za pronalaženje informacija o zadanim temama. Učenici pretražuju sadržaj teme na internetu (slike, tekst, razne članke, videozapise, poveznice) te ga spremaju, uređuju te potom dijele kolekciju s ostatkom razreda, primjerice u virtualnoj učionici.

Pitajte učenike traže li informacije, osim na mreži, u knjižnicama i studijskim čitaonicama. Potaknite ih na učlanjenje u gradsku knjižnicu i na čitanje knjiga.

Neka svaka grupa, iz područja primjene Dopplerova učinka koje su istraživali, kreira kviz u alatu Kahoot! koji će poslije na satu rješavati ostale grupe.

Uputite učenike na važnost suradnje u grupi tijekom izvršavanja zadatka te odgovorno preuzimanje uloga u grupi, donošenje zajedničkih odluka tijekom uređivanja i prezentiranja sadržaja. Potaknite ih na razvijanje samopoštovanja zbog uspješno provedenoga procesa prikupljanja informacija.

Kako provesti aktivnost u online okruženju

Dopplerov učinak može se izvesti i u mrežnom okruženju koristeći se metodom obrnute učionice putem asinkrone komunikacije u digitalnom alatu MS Teams sustava Office 365.

Učenike podijelite u parove kako bi tijekom rada razvijali suradničko ozračje te dogovorite s njima vrijeme krajnjeg roka predaje zadaće. Prednost asinkrone komunikacije je što se tijekom takve komunikacije učenici osjećaju slobodnije jer imaju vremena razmisliti i kvalitetnije odgovoriti na postavljene zadatke.

Pripremite za učenike par konceptualnih zadataka povezanih s Dopplerovim učinkom s primjerima iz svakodnevice u alatu Word sustava Office 365 te datoteku (bez mogućnosti uređivanja) podijelite s njima u razrednom timu na MS Teamsu sustava Office 365. Učenici potom preuzimaju datoteku za zadatcima koje suradnički, u paru, rješavaju do zadanog roka predaje.

Dajte im jasne i podrobne upute što se od njih očekuje u postavljenim zadatcima. Važno je da učenici unaprijed znaju što će se točno vrednovati te s njima dogovorite sastavnice i kriterije formativnog vrednovanja zadatka u rubrici za vrednovanje. Takvim načinom vrednovanja potičete učenike na preuzimanje odgovornosti za vlastito učenje.

Jedan od primjera zadataka je da podijelite na mreži u alatu Word s učenicima videozapis Dopplerov učinak. Uputite ih da ga pažljivo pogledaju i poslušaju te da odgovore na pitanja:

Je li frekvencija sirene automobila tijekom vožnje ista?
Kako se mijenja frekvencija zvuka kada nam se automobil približava, a kako kada se udaljava od nas?
Ako najveća dopuštena brzina iznosi 80 km/h, je li vozač pri snimanju Dopplerova učinka napravio prometni prekršaj?

Kako bi riješili postavljene zadatke, uputite učenike na samostalno istraživanje Dopplerova učinka na e-Škole DOS Fizika 3, Modul 3, Jedinica 3.4.

Neka promotre četiri moguće situacije u kojima miruju ili se gibaju izvor, slušatelj ili oboje te pripadajuće animacije. Uputite ih i na interaktivnu simulaciju Dopplerov efekt u kojoj mogu mijenjati brzine i smjerove izvora zvuka i slušatelja te mogu vidjeti valne fronte u svim situacijama koje su prethodno proučili.

Također ih možete uputiti na Youtube kanal i-nastave, na videolekciju Objašnjavanje Dopplerova učinka.

Neka učenici napišu svoje zaključke i postupak rješenja zadataka na mreži u Wordu sustava Office 365. Također, neka riješe zadatke u ovoj jedinici i time provjere razumijevanje te pojave.

Nakon proučavanja teme neka zapišu eventualne nejasnoće i dvojbe koristeći se opcijom komentiranja, na što ćete im pravovremeno odgovoriti također komentarom u Wordu sustava Office 365 te poslije zajedno o tome raspraviti uživo na satu.

Dodatno, možete s njima podijeliti i simulaciju Dopplerov učinak. Neka mijenjaju brzinu gibanja izvora w i frekvenciju izvora f i neka prate prikaz zvučnog vala frekvencije f₁ koju čuje promatrač od kojeg se izvor udaljava i f₂ koju čuje promatrač kojem se izvor približava.

Što zaključuju o frekvencijama f₁ i f₂ kada se mijenja w?
Što se mijenja u grafičkom prikazu zvučnog vala?

Neka odgovore zapišu u Wordu te objasne zašto se mijenja frekvencija koju čuju promatrači s obzirom na promjenu oblika vala.

Što bi se dogodilo kada bi se brzina izvora približila brzini zvuka?
Što bi se dogodilo kada bi brzina izvora prešla brzinu zvuka?
Zašto pri probijanju zvučnog zida čujemo prasak?

Osim konceptualnih zadataka koje učenici trebaju riješiti, zadajte im da pretraživanjem dostupnih izvora na mreži istraže i primjene Dopplerova učinka u svakodnevici, pri čemu trebaju voditi računa o pouzdanosti informacija, odnosno o vjerodostojnosti izvora koje nalaze na raznim mrežnim stranicama. Neka na mreži u Wordu navedu i opišu nekoliko primjena Dopplerova učinka.

U istoj datoteci u Wordu sustava Office 365 pripremite im eksperimentalni zadatak s jasnim uputama, koji će također izvoditi u paru.

Dopplerov učinak je čujan i mjerljiv, npr. kod vozila hitne pomoći koja se kreću prema nama ili od nas velikim brzinama.

Je li tako i pri nižim brzinama, npr. onima koje možete postići romobilom ili biciklom?

Neka učenici u parovima osmisle pokus kojim će odrediti brzinu romobila ili bicikla s pomoću Dopplerova učinka. Učenici tako dobivaju priliku izraziti svoju kreativnost i inovativnost, samostalnost, fleksibilnost i originalnost u razmišljanju, razvijati maštu i istraživački duh, povećati interes za fiziku i učenje izvan nastave.

Možete im predložiti, primjerice, upotrebu mobilnih uređaja i besplatnu aplikaciju Phyphox. Za zadatak im je potrebno: dva mobilna uređaja s instaliranom aplikacijom Phyphox, romobil ili bicikl te ravna, tiha i sigurna dionica bez prometa i ambijentalne buke (npr. školsko igralište). Mogu se koristiti i vanjskim mikrofonom spojenim na mobilni uređaj.

Opis izvođenja zadatka mogu pogledati na videozapisu Geschwindigkeitsmessung mit dem Dopplereffekt. Ako ne razumiju njemački jezik, mogu odabrati opciju automatskog prijevoda.

Postavke na mobilnom uređaju:

Neka na prvom mobilnom uređaju odaberu u generatoru tona (Tone generator) frekvenciju 880 Hz. Na drugom mobilnom uređaju neka odaberu Doppler effect s osnovnom frekvencijom (Base Frequency) 880 Hz, frekvencijski raspon (Frequency range) 50 Hz i vremenski interval (Time step) 10 ms.

Učenici rade u paru.

Pokus 1: Pokretni izvor (odašiljač)

Prvi učenik, biciklist u džepu ima mobilni uređaj s generatorom tona postavljenim na najglasnije vrijednosti. Drugi učenik stoji sa strane staze i drži drugi mobilni uređaj najmirnije što može. Započinje mjerenje kada se biciklist približi te kada prođe zaustavlja mjerenje. Ovisno o izboru može se koristiti automatskim mjeračem vremena.

Evaluacija se provodi na drugom mobilnom uređaju, pod karticom Results. Povećaju grafikon i upotrijebe mjerni alat Pick Point nakon čega se vidi razlika u brzini koju podijele s dva kako bi odredili brzinu romobila/bicikla u m/s.

Pokus 2: Pokretni prijemnik

U ovoj inačici biciklist u džepu ima drugi mobilni uređaj s odabranom funkcijom Doppler effect. Drugi učenik stoji sa strane te kod sebe u ruci mirno drži prvi mobilni uređaj s generatorom tona (Tone generator) postavljenim na najglasnije vrijednosti.

Evaluacija se može provesti iz grafičkog prikaza s pomoću utvrđenih frekvencijskih razlika na drugom mobilnom uređaju na kartici Results i određivanjem brzine romobila/bicikla s pomoću poznatog matematičkog izraza.

Neka usporede točnost obaju mjerenja.

Koja je inačica mjerenja manje točna? Zbog čega? Što može utjecati na točnost mjerenja?

Potičite kod učenika aktivno i ravnopravno sudjelovanje tijekom rada u paru, odgovorno i suradničko učenje, s naglaskom na međusobno poštovanje, dopunjavanje, argumentiranu razmjenu stavova i mišljenja pri odabiru strategija i planiranju svladavanja postavljenog zadatka te uvažavanje međusobnih razlika, bez isključenosti i diskriminacije. Neka prepoznaju važnost prihvaćanja, uvažavanja i podržavanja pojedinačnih različitosti te ih vide kao priliku za učenje.

Svoje bilješke o izvođenju pokusa, koje uključuju opis rada, pribor, opažanja, rezultate mjerenja kao i njihovu analizu i zaključke, neka prikažu u videoprezentaciji alata Genially koju će također umetnuti u Word online te podijeliti u virtualnoj učionici razrednog tima na MS Teamsu s ostalim riješenim zadatcima u Wordu.

Napomena: Nakon registracije u sustav s e-adresom skole.hr (pristupom na Office 365), neka za izradu sadržaja u alatu Genially odaberu vrstu sadržaja Videoprezentacije. On se izrađuje kao klasična prezentacija, a zatim se kod kartice Navigation za navigacijski oblik rada odabere Video.

Uputite učenike da međusobno pogledaju rezultate mjerenja te ih usporede kako bi procijeniti točnost svojih mjerenja i analizirali eventualne pogreške. Ako ih imaju, neka zapišu i prijedloge poboljšanja pokusa.

Potaknite ih da vrednuju radove drugih učenika kvalitativnim i konstruktivnim povratnim informacijama putem opcije komentiranja u online Wordu sustava Office 365 s objašnjenjima što je dobro, a što bi trebalo poboljšati. Prethodno raspravite s učenicima o ulogama jasne i konkretne povratne informacije i o tome kako povratne informacije unapređuju učenje.

Kod davanja povratnih informacija vodite računa da sami izbjegnete najčešće pogreške, a na to podsjetite i učenike tako da povratna informacija ne bude preopćenita, ne bude usmjerena na učenika (odražava osobni stav o učeniku, a ne o aktivnosti), ne sadrži premalo/previše teksta, nije pravovremena, ne sadrži prikrivenu prijetnju i neprimjeren humor/sarkazam, ne sadrži jezik neprimjeren dobi učenika, da nije usmjerena samo na neuspjeh što ne djeluje motivirajuće).

Pri pisanju povratnih informacija u komentarima potrudite se da što više motivirate učenike, istaknete sve ono što je dobro učinjeno, a potom ono što treba još poboljšati. Također, na to uputite i učenike tijekom vršnjačkog/kolegijalnog vrednovanja zadaće.

Budite dobronamjerni! Koristite se komentarima koji mogu poboljšati rad učenika, pri čemu komentirajte rad, a ne učenike, pružajući im tako konkretne i usmjerene povratne informacije o njihovu radu.

Na satu zajedno raspravite o njihovim bilješkama i rezultatima pokusa kako biste provjerili razumijevanje sadržaja i moguću pojavu pogrešnih predodžbi. Potaknite ih na postavljanje pitanja i argumentiranu, konstruktivnu raspravu, a eventualne pogreške iskoristite za raspravu o tome kako unaprijediti mjerenje.

Iskoristite priliku i da razgovarate s učenicima o primjeni Dopplerova učinka u svakidašnjici.

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

Razgovarajte s učenicima o tome bave li se nekom fizičkom aktivnošću, koliko vremena provedu na računalu i u virtualnom svijetu preko mobitela. Pitajte ih tko od njih vozi bicikl i za koje se aktivnosti njime koriste: kao sportsko ili rekreativno sredstvo ili kao prijevozno sredstvo za školu? Razgovarajte s njima o tome kako vožnja biciklom donosi dugoročne zdravstvene blagodati (na mentalno i na fizičko zdravlje), a također pomaže i zaštiti okoliša od onečišćenja. Također, napomenite im kako se treba pridržavati prometnih pravila radi sigurnosti te da, iako hrvatski Zakon o sigurnosti prometa na cestama nalaže nošenje kacige mlađim osobama do 16 godina, trebali bismo je svi nositi jer nam može sačuvati život.

Pitajte ih znaju li prava i obveze kada sudjeluju u prometu vozeći romobil. Tretiraju li se tada kao pješaci ili kao biciklisti? Neka provjere je li u Zakonu o sigurnosti prometa na cestama električni romobil reguliran kao kategorija vozila.

Ovisno o izboru možete im zadati da, koristeći se automobilom na daljinsko upravljanje i dvama mobilnim uređajima u paru, odrede:

• frekvenciju zvuka izvora u mirovanju
• frekvenciju zvuka izvora u gibanju
• brzinu izvora zvuka u gibanju.

Zadatak je detaljno opisan u Priručniku nastavnih materijala za učenike za predmet Eksperimentalna fizika 3. i 4. razred opće gimnazije, str. 88.

Postupci potpore

S obzirom na to da ova cjelina nosi mnoštvo novih pojmova, bilo bi dobro potaknuti učenike da izrade malu mentalnu mapu tih pojmova, koja će im stalno biti dostupna i koju će moći nadopunjavati i kasnije novim pojmovima i definicijama. Za učenike s oštećenjem sluha uvijek treba voditi računa o razumijevanju pojmova (kao i kod učenika sa specifičnim teškoćama učenja). Sustavno provjeravajte je li učenik razumio sadržaj, pojmove i definicije te ponudite dodatna objašnjenja. Za te učenike predvidite usvajanje primjerene količine činjenica, generalizacija, a posebno apstrakcija. Za učenike s poremećajem iz autističnog spektra preporučuje se koristiti se vizualnom podrškom tako da se sadržaj jedinice unaprijed najavi slikama ili natuknicama. Učenik može i prije nastavne jedinice dobiti zadatak da pripremi što više informacija i primjera povezanih s nastavnom jedinicom. Tijekom rada u skupini važno je voditi računa o tome da učenik s teškoćama aktivno sudjeluje u svim aktivnostima te da nikako ne bude dio skupine kao pasivni promatrač. Preporuka je da se skupina u kojoj je učenik s teškoćama ne formira nasumično, već da se u skupini nalazi barem jedan učenik koji nema teškoća u svladavanju gradiva, koji je strpljiv i pozitivno utječe na učenika s teškoćama.

Za učenike koji žele znati više

Nakon obrade Dopplerova učinka i njegova matematičkog opisa za specifičan slučaj kada se izvor zvuka i opažatelj gibaju konstantnim relativnim brzinama, pitajte učenike:

Što kada ta brzina nije konstantna, već se mijenja u vremenu?

Zadajte učenicima koji žele znati više zadatak: Dopplerov učinak u ubrzanom sustavu i određivanje ubrzanja izvora zvuka.

Bilo bi poželjno da zadatak radi više zainteresiranih učenika u grupi. Neka osmisle pokus za slučaj kada izvor zvuka jednoliko ubrzava, a opažatelj miruje. Prvo neka predvide teorijski kako se frekvencija koju registrira opažatelj mijenja tijekom ubrzavanja izvora zvuka, a zatim neka to provjere i eksperimentalno. Na kraju neka usporede teorijsko predviđanje s dobivenim eksperimentalnim podatcima.

Pri eksperimentalnoj realizaciji za uzrok jednoliko ubrzanoga gibanja neka odaberu isključivo jednu silu, gravitacijsku silu.

Kao na jednu od ideja izvedbe pokusa učenike možete uputiti na diplomski rad Dopplerov efekt u ubrzanom sustavu i određivanje ubrzanja izvora zvuka.

Jeste li čuli za englesku poslovicu:

If you really want someone to pay attention, then whisper?

(Ako želite da netko doista obrati pozornost, onda to recite šapatom.)

Koliko ste puta usmjerili pozornost svojih učenika na ono što govorite kada ste to izrekli šapatom?

Ali koliko tiho netko može govoriti, a opet proizvoditi zvuk koji se može čuti?
Koliko glasan mora biti zvuk da bismo ga čuli?
S druge strane, koliko je glasno preglasno za naše uši?
Na kojoj razini zvuk postaje štetan za naš sluh i je li oštećenje privremeno ili ima dugotrajne posljedice?

Podijelite učenike u četveročlane grupe te ih uputite na e-Škole DOS Fizika 3, Modul 3, Jedinica 3.4., Zvučno onečišćenje.

U sljedećim projektnim aktivnostima neka u grupama istraže utjecaj zvučnog onečišćenja na ljudski, biljni i životinjski svijet, zvučno onečišćenje u školi i okolici.

Potaknite zanimanje učenika tako da ih uputite na e-Škole DOS Fizika 3, Modul 3, Jedinica 3.4.

Pitajte učenike:

Kako reagirate na buku?

Kako buka utječe na vaše tijelo?

Kako se možemo zaštititi od buke?

Imate li iskustva o tome kako životinje reagiraju na buku?

Što mislite kako bi reagirao roj pčela ako biste kosilicom prošli pokraj košnice?

Potičite kod učenika odgovorno i suradničko učenje tijekom rada, s naglaskom na međusobno poštovanje, dopunjavanje, argumentiranu razmjenu stavova i mišljenja pri odabiru strategija i planiranju svladavanja postavljenih pitanja i zadataka.

Projekt 1: Istražimo utjecaj zvučnog onečišćenja na ljudski, biljni i životinjski svijet

Zadajte učenicima projekt u kojem će istražiti kako zvučno onečišćenje utječe na biljni i životinjski svijet te zdravlje ljudi. Istraživanje neka povežu s nastavom Biologije i Psihologije (utjecaj stalne izloženosti buci na ljudski karakter). Svoje zaključke neka prezentiraju u razredu koristeći se alatom Genially.

Neka naprave plan pretraživanja više tipova mrežnih izvora te kombiniraju više načina pretraživanja za pronalaženje informacija o zadanoj temi.

Također, podsjetite ih na važnost odgovornog preuzimanja poslova u grupi i važnost suradnje s drugim članovima. Ovdje raspravite s učenicima o kriterijima koje valja slijediti tijekom prikupljanja informacija; provjeravaju li vjerodostojnost izvora i koje izvore valja izbjegavati. Prije pretraživanja mrežnih izvora možete ih uputiti na sadržaj Kako kritički vrednovati izvore na internetu. Kako kritički vrednovati izvore na internetu – Medijska pismenost

Projekt 2: Zvučno onečišćenje u mojoj školi

Razgovarajte s učenicima o tome kako biste istražili zvučno onečišćenje u školi.

Pitajte ih kakva su njihova očekivanja.

Neka učenici na vlastite mobilne uređaje instaliraju aplikaciju SoundMeter (ako svi učenici ne mogu instalirati navedenu aplikaciju, dovoljno će biti da je instalira barem jedan član grupe).

Neka učenici u grupama raspravljaju o mjestu i vremenu kada bi bilo najbolje očitavati podatke aplikacijom (npr. za vrijeme velikog odmora u učionici, za vrijeme velikog odmora na hodniku i sl.).

Svaka grupa neka snima podatke aplikacijom na tri različita mjesta u različitim vremenima.

U bilježnici alata OneNote neka podijele svoje bilješke u kojima su navedeni opis rada, snimke, rezultati mjerenja iz aplikacije te zaključci.

Povedite zajedničku raspravu o rezultatima.

Raspravite i o odabiru mjesta i vremena koje su odabrale pojedine grupe.

Ponovno ih potaknite da u raspravi uvažavaju tuđi stav, a svoj argumentiraju.

Projekt 3: Zvučno onečišćenje u mojoj okolici

Kao i u prethodnom projektu razgovarajte s učenicima o tome kako biste istražili zvučno onečišćenje u vlastitom gradu i okolici.

Pitajte ih kakva su njihova očekivanja.

Na kojim mjestima biste mjerili zvučno onečišćenje?

Zbog čega?

Kada biste provodili mjerenje?

Neka učenici na vlastite mobilne uređaje instaliraju aplikaciju SoundMeter (ako svi učenici ne mogu instalirati navedenu aplikaciju, dovoljno će biti da je instalira barem jedan član grupe).

Neka učenici u grupama raspravljaju o mjestu i vremenu kada bi bilo najbolje očitavati podatke aplikacijom (npr. na gradskom trgu u 12 sati, na autobusnom kolodvoru u 18 sati i sl.).

Svaka grupa neka snima podatke aplikacijom na tri različita mjesta u različitim vremenima.

U bilježnici alata OneNote neka podijele svoje bilješke u kojima su navedeni opis rada, snimke, rezultati mjerenja iz aplikacije te zaključci.

Povedite zajedničku raspravu o rezultatima.

Raspravite i o odabiru mjesta i vremena koje su odabrale pojedine grupe.

Ponovno ih potaknite da u raspravi uvažavaju tuđi stava, a svoj argumentiraju.

Još jednom uputite učenike na štetnost buke te njezine učinke na čovjeka i na biljni i životinjski svijet. Možete učenike uputiti i na istraživanje kako vatromet utječe na pojedine životinjske vrste uključujući naravno i zvučno i svjetlosno onečišćenje.

Postupci potpore

U uvodnoj raspravi o odjeći za učenike s poremećajima glasovno-jezično-govorne komunikacije, učenike s oštećenjem sluha ili poremećajem iz autističnog spektra nije poželjno upotrebljavati iznenadna pitanja, otvorena pitanja poput „Reci mi sve što znaš o...“, dvosmislene poruke ili igre riječima. Ovim skupinama učenika, posebice učenicima s poremećajem iz autističnog spektra treba na početku objasniti izreku „If you really want someone to pay attention, then whisper“. Tijekom rada u grupama važno je voditi računa o tome da učenik s teškoćama aktivno sudjeluje u svim aktivnostima te da nikako ne bude dio grupe kao pasivni promatrač. Preporuka je da se grupa u kojoj je učenik s teškoćama ne formira nasumično, već da se u grupi nalazi barem jedan učenik koji nema teškoća u svladavanju gradiva, koji je strpljiv i pozitivno utječe na učenika s teškoćama. Za učenike s izraženim teškoćama omogućite rad u paru tijekom rješavanja zadataka na Edutoriju. Učenike s disleksijom uputite da na Edutoriju odaberu opciju načina čitanja za disleksiju, a učenike s oštećenjem vida uputite na opciju povećanja fonta pri radu na stranici Edutorija.

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.

Za učenike koji žele znati više

Učenicima koji žele znati više i koje zanima programiranje, možete zadati projektni zadatak kreiranja sustava ili platforme koji bi dugoročno prikupljao podatke o buci, tj. zvučnom onečišćenju u njihovu mjestu.

Sustav bi koristio IoT infrastrukturu i omogućio vizualizaciju podataka u stvarnom vremenu mrežnom aplikacijom s pomoću više mrežno povezanih uređaja.

Prototipove mogu izraditi s pomoću ATmega328 (Arduino Nano) i ESP8266 hardverskih modula, NodeMCU Arduino biblioteke, Google karte i firebase API zajedno s mrežnom aplikacijom u JavaScript jeziku. Arhitektura sustava je takva da više uređaja instaliraju na različitim lokacijama željenog područja.

Na svakom je uređaju Arduino Nano povezan sa senzorom zvuka, koji mjeri intenzitet ambijentalnog zvuka, a ESP8266 Wi-Fi modul prenosi podatke u bazu podataka putem mrežnog API-ja. Na mrežnoj aplikaciji bilježe se svi podatci u stvarnom vremenu s uređaja s pomoću Google karata prema lokacijama uređaja.

Zabilježenim prikupljenim podatcima može se zatim koristiti za provođenje istraživanja o zvučnom zagađenju u željenim područjima

Detaljniji prikaz izrade, potreban materijal i dr. mogu pronaći na IoT Based Real Time Noise Mapping System for Urban Sound Pollution Study.