10
Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264) Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice Subiect Fizică Nivel – Pentru viitori profesori de generală Timp prevăzut8 ore (lecţii şi activităţi în natură) Realizatori U. Besson, A. De Ambrosis, L. Borghi, şi P. Mascheretti Rezumat Acesta este primul din două module centrate pe problema efectelor radiaţiilor solare pe Terra. Activitatea este împărţită în patru părţi astfel: - recapitularea anumitor concepte şi legi privind fenomene termice - efectele radiaţiei solare asupra diferitelor obiecte - radiaţia emisă de corpuri la diferite temperaturi - obiecte ce nu-şi schimbă proprietăţile atunci când sunt expuse radiaţiei solare Instituţie: Departamentul de Fizică A. Volta, Universitatea din Pavia Ţara: Italia Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

  • Upload
    others

  • View
    9

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264)

Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Subiect – Fizică

Nivel – Pentru viitori profesori de generală

Timp prevăzut– 8 ore (lecţii şi activităţi în natură)

Realizatori – U. Besson, A. De Ambrosis, L. Borghi, şi P. Mascheretti

RezumatAcesta este primul din două module centrate pe problema efectelor radiaţiilor solare pe Terra. Activitatea este împărţită în patru părţi astfel:

- recapitularea anumitor concepte şi legi privind fenomene termice- efectele radiaţiei solare asupra diferitelor obiecte- radiaţia emisă de corpuri la diferite temperaturi- obiecte ce nu-şi schimbă proprietăţile atunci când sunt expuse radiaţiei solare

Instituţie: Departamentul de Fizică A. Volta, Universitatea din Pavia

Ţara: Italia

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 2: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21(2005-4264)

Efectele termale ale radiaţiei electro-magnetice

1. Introducere

Acest modul, împreună cu cel despre efectul de seră, sunt menite să reunească două domenii (optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate (sau rareori tangenţiale) în predarea tradiţională la liceu.Mai precis, subiectul de bază al acestui modul este următorul:Care este rolul radiaţiei electro-magnetice (vizibile cu ochiul liber sau infraroşu) în determinarea temperaturii unui obiect? Cum se poate realiza echilibru atunci când un obiect este expus radiaţiei solare?Punctul de plecare este reprezentat de studiul comportamentului termic al obiectelor expuse radiaţiei soarelui cu scopul identificării parametrilor care influenţează atât absorbţia cât şi emisiaradiaţiei electro-magnetice a obiectelor la diferite temperaturi.O trăsătură specială a modulului este că propune activităţi experimentale care să fie efectuate în natură, în alte locuri decât în şcoală, pentru care să se folosească un dispozitiv pentruînregistrarea de date, conectat la senzori şi uşor de utilizat de către elevi.

2. Cadrul pedagogic

În ultimii ani, specialiştii în ştiinţe ale educaţiei au iniţiat discuţii şi argumente în ceea ce priveşte structura şi implementarea lucrării Secvenţele Predare Învăţare (Teaching Learning Sequences)(TLS), bazată pe rezultatele cercetării concepţiilor studenţiilor şi pe procesele de predare/învăţare în cadrul anumitor arii curriculare (Méheut & Psillos 2004). Au fost propuse diferite abordări, cum ar fi structurile didactice (Lijnse şi Klassen 2004), în care motivaţia joacă un rol central, şi reconstruirea didactică (Kattmann et al. 1997), care corelează analiza materiei de studiu cu cercetarea procesului de învăţare. S-a studiat problema diseminării (Leach et al. 2005), cât şi posibilitatea folosirii TLS pentru orice nivel. Abordarea din urmă este în special corelată cu rolul pe care îl au profesorii, accentând importanţa instruirii profesorilor (Hirn & Viennot 2000, Pinto 2005, Psillos et al. 2005, Tytler 2005) şi a testării modelului TLS mai întâi cu studenţii viitori profesori. Propunerea de faţă se bazează pe structura teoretică a abordării tridimensionale (Besson et al. 2007), pe proiectul şi implementarea materialului axat pe TLS, fapt ce care implică integrarea sinergetică a trei aspecte şi anume: o analiză critică detaliată a conţinutului ştiinţific alături de aplicaţii practice, în vederea reconstruirii ei în scopuri didactice; o sinteză a metodelor obişnuite (manuale, predarea obişnuită); o analiză cu caracter de cercetare didactică a concepţiilor studenţilor cu privire la subiectele parcurse în acest modul, anumite idei spontane despre căldură şi temperatură, schimbările apărute cu fiecare fază şi conducţia termică au fost toate studiate împreună cu dezvoltarea acestor teorii despre predare (Stavy & Berkovitz 1980, Shayer & Wylam 1981, Erickson & Tiberghien 1985). Mai mulţi cercetători au studiat concepţiilestudenţiilor despre lumină, percepţia vizuală şi cea a culorilor, fapt ce a determinat secvenţe de învăţare (Guesne 1985, Anderson & Kärrqvist 1983, Kaminski 1989, Chauvet 1993 şi 1996). De altfel, există puţine studii în ceea ce priveşte concepţia studenţilor despre efectele termice ale radiaţiei, iar cele existente insistă numai asupra unor aspecte anume. Scopul nostru este să corelăm două domenii (optica şi fenomenele termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate (sau rareori şi episodic tangenţiale) în predarea tradiţională în învăţământul gimnazial.

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 3: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21(2005-4264)

Redfors (2001) a studiat capacitatea studenţiilor de a înţelege interacţiunea dintre radiaţie şi metale implicând astfel modelele atomice şi teoria cuantică, pe când alţi cercetători au investigat înţelegerea studenţiilor în ceea ce priveşte fenomenele ce implică raze X şi radioactivitate, concentrându-se în special asupra interacţiunii lor cu organisme vii şi pe riscurile expuneriomului şi mediului (Lijnse et al. 1990, Millar 1994, Klaassen 1995, Lijnse & Klaassen 2004, Rego & Peralta 2006).Alţi cercetători au studiat înţelegerea efectului de seră în strânsă legătură cu fenomenul de încălzire a planetei noastre (Anderson & Wallin 2000, Boyes et al. 1993, Rye et al. 1997, Österlind 2005, Lester et al. 2006).Chiar dacă studiul menţionat mai sus oferă o înţelegere de fond utilă, lipseşte însă un studiuconcret despre concepţia studenţilor precum şi o dezvoltare a proiectelor de predare în şcoli a interacţiunii radiaţie-materie. Experimentul noastru aplicat elevilor şi viitorilor profesori ne va furniza un corpus de date cu privire la acest subiect.Se consideră îndeobşte că experimentele efectuate în afara sălii de clasă pot motiva învăţarea ştiinţelor, înlesnesc legătura între ceea ce se învaţă la şcoală şi experienţele de zi cu zi, încurajează creativitatea, imaginaţia şi facilitează conexiunile între ştiinţă, tehnologie şi societate. Nu s-a demonstrat totuşi o îmbunătăţire cognitivă substanţială (Koosimile 2004). De aceea activitatea desfaşurată afară este, în abordarea noastră, încadrată într-un mod care impune o interacţiune cognitivă şi metodică între experienţa din afara clasei, reflecţia la oră, şi experimente în laborator. Din această perspectivă modulul nostru propune o secvenţă de lucrucare să aibă loc în clasă apoi în natură, din nou în clasă şi în final din nou în afara clasei, care se încheie cu o revenire în final în mediul natural pentru a verifica modelele explicative construite. Această abordare poate determina ideea de ştiinţa ca o activitate mereu în progres, o concepţie dinamică a modelelor şi teoriilor, astfel ajutându-i pe elevi să evite identificarea sau confundarea modelului cu natura. Studenţii trebuie să înţeleagă că modelele oferă numai explicaţii parţiale şi limitate şi că este nevoie în plus de analiză. Acest lucru ne dă de înţeles că a construi un model ne ajută să ne întrebăm şi să ne punem probleme la un nivel mai înalt, deschizând de asemenea o nouă perspectivă de cercetare. Popper afirmă „ Consider că aceasta este calea prin care ştiinţa progresează. Iar progresul nostru poate fi cuantificat prin compararea problemelor noastre vechi cu cele noi. Dacă se realizează un progres foarte mare, atunci noile probleme vor avea un caracter de neimaginat până atunci. Vor fi probleme mai complexe şi mai multe.” (Popper 1973-1994, p. 4).

3. Organizarea activităţilor de instruire

Secvenţa de activitate este împărţită în patru părţi:- reamintirea unor concepte şi legi cu privire la fenomene termice- efectele radiaţiei solare asupra diferitelor obiecte- radiaţia emisă de diferite corpuri la diferite temperaturi- obiecte ce nu-şi schimbă proprietăţile atunci când sunt expuse radiaţiei solareAcest modul este dedicat pregătirii iniţiale a viitorilor profesori de generală şi a profesorilor debutanţi. Implementarea modulului necesită sesiuni de 8 ore organizate astfel:Pregătitor (în clasă): 2 ore; în natură: 3 ore; continuare: 2 ore; în natură : 1oră. Contextul în care au loc activităţile sunt clasa, laboratorul şi mediul natural. În alegerea mediului natural două criterii ar trebui luate în consideraţie: alegerea locurilor de importanţă patrimonială pentru cultura locală şi ocazia de a observa o seră adevărată.Materialele recomandate pentru activităţiile experimentale sunt un dispozitiv de înregistrare de date portabil (Xplorer GLX: www.pasco.com/GLX) cu senzori termici şi data studio software;

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 4: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264)

un senzor de radiaţie infraroşie (IR); un multimetru digital; mici cilindri metalici egali ca masă suprafeţe netede de culoare albă, neagră, colorate (albastru, roşu, verde); un cilindru transparent; sticle cu diferite suprafeţe colorate umplute cu apă sau alte lichide.

4. Activităţi instructive

4.1. Pregătire (în şcoală)

La începutul activităţilor se poate da studenţilor un test introductiv pentru ca ei să îşi concentrezeideile despre cele două subiecte discutate în cele două module. Un exemplu este dat în Anexa 1.4.1.1. Cum se foloseşte senzorul termic?Măsurând temperatura unor obiecte încălzite sau răcite prin diferite metode. Se iau în consideraţie precizia şi timpul de reacţie al senzorului.

4.1.2. Concentrarea pe conceptele de bază ale fenomenelor termice

Temperatura unui obiect (unui sistem) este legată într-o manieră complexă de energia sa internă. Doar o parte din ea este strict legată (este proporţională) cu temperatura, iar această parte a energiei interne este adesea numită energie termică. Este posibil să se mărească temperatura internă a unui sistem prin intensificarea energiei sale interne. Aceasta se poate realiza atât prin lucrul asupra sa (încălzire fără căldură) sau prin a emite căldură (încălzirea prin contactul cu un sistem aflat la o temperatură mai mare).

Se discută relaţia următoare:Energia (intrând într-un sistem) = m·c·ΔΤ+ energie (emisă în mediu), unde m este masa sistemului, iar c căldura sa specifică.Se poate de asemenea intensifica energia internă a sistemului fără a ridica temperatura sa, de exemplu prin schimbarea fazei. Pe când în unele procese un sistem îşi poate mări temperatura fără a primi energie din exterior (ca în cazul reacţiilor chimice).

Analizăm două situaţii:- încălzirea prin lucrul mecanic (folosindu-se forţe de fricţiune, compresând adiabatic gazul,...);- încălzirea folosindu-se curent electric (exemplu: o lămpă şi a un radiator electric).

4.1.3 Cum se foloseşte sensorul de radiaţie: ce se măsoară şi cum?

Se măsoară intensitatea relativă a radiaţiei termice emisă de diferite obiecte (fier încins, mâinileetc.).

4.1.4 Ce se întâmplă cu un obiect expus radiaţiei solare?

Se propune o şedinţă de brainstorming pe tema: efectul radiaţiei solare asupra vietăţilor şi a obiectelor inanimate (fotografii, bronzarea pielii, fotosinteza clorfilei, creşterea temperaturii, etc.). Efectul menţionat la urmă se va studia în timpul activităţilor în natură.

4.2. Activităţi în natură: Efecte termice ale radiaţiei electro-magnetice

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 5: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264)

4.2.1. Reflectarea şi absorbţia luminii

Cilindri mici metalici de mese egale cu suprafeţe netede de culoare albă, neagră, şi un cilindru transparent sunt expuse luminii solare. Fiecare cilindru este plasat pe un senzor de temperatură (insertat într-o gaură a cilindrului vezi imaginea de mai jos), în timp ce alt senzor măsoară temperatura ambiantă.

Se obţin grafice pentru măsurarea temperaturii contra timp pentru fiecare cilindru prezentându-se procesul care duce la atingerea echilibrului.Se face o interpretare preliminară astfel:- prin compararea parţii iniţiale a graficelor (înainte de a se atinge echilibrul), se poate observa că cilindrul negru absoarbe mai multă energie decât celelalte la un moment dat;- cel alb şi cel neted absorb mai puţină energie decât cel negru pentru că ele reflectă o parte din radiaţia primită.Cilindrii coloraţi se situează pe o poziţie intermediară şi reflectă doar radiaţia unei anumite culori.

4.2.2 Obiecte transparente şi opace

Cilindrul metalic negru şi cel transparent sunt expuse radiaţiei solare şi se obţin grafice de temperatură contra timp cu ajutorul senzorilor termici. Graficele permit o comparaţie între cantitatea de energie absorbită de diferitele eşantioane în acelaşi timp. Se pot face măsurături prin introducerea senzorilor termici într-o sticlă cu apă şi în sticle cu lichide opace.

Discutarea rezultatelor trebuie să se centreze pe faptul radiaţia produce efecte termice când este capatată de material. Un obiect este transparent dacă o parte din energia primită trece prin el fără a determina efecte termice.

Se studiază transmiterea radiaţiei prin straturi transparente de diferite grosimi folosindu-se un radiometru. Imaginea alăturată prezintă un experiment în care se folosesc mai multe lame de sticlă pentru microscop. Prin mărirea numărului de lame intensitatea

Page 6: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264)

măsurată de senzorii de radiaţie scade. Se analizează influenţa numărului de lame (şi grosimea lor).

4.3. Consolidare (la şcoală)

4.3.1. Analizarea şi interpretarea datelorGraficele de temperatură/timp sunt analizate în două faze. Mai întâi se ia în consideraţie zona cvasi-lineară. Mare parte din energia care intră în sistem devine energie ”termică” internă exprimată astfel E = m·c·ΔΤ.Apoi se observă partea curbei ce duce spre poziţia statică. Fiecare eşantion are un echilibru termic diferit iar temperaturile de echilibru sunt diferite de temperatura ambiantă.

4.3.2 O stare statică poate fi atinsă dacă există un echilibru între energia primită de eşantion şi şi energia pe care o eliberează în mediu. Curbele experimentale sunt analizate corelându-le unei funcţii exponenţiale.

4.3.3 Folosind un radiometru cu infraroşu se poate verifica dacă un corp emite radiaţii la o temperatură anume. Se măsoară cantitatea relativă de energie emisă de un eşantion de metal la diferite temperaturi (se iau în calcul şi valorile termice la temperatura ambiantă).

Se analizează dependenţa energiei emise într-o unitate de timp asupra temperaturii eşantionului.

4.4 Din nou afară

Folosindu-se un senzor termic şi un radiometru, se măsoară temperaturile diferitelor ”obiecte” şi radiaţia infraroşu emisă de fiecare dintre ele. Printre obiecte se numără pietre, tulpini de copaci, metale, iarbă şi frunze; unele dintre aceste obiecte trebuie exuse razelor solare, altele puse la umbră. Pentru a interpreta corect rezulatatele obţinute trbuie să luăm în calcul toţifactorii care contribuie la obţinerea temperaturii fiecărui obiect. Mediul înconjurător este un exemplu de situaţie complexă în care toţi factorii implicaţi, separaţi în experimentele din laborator, acţionează acum împreună (de exemplu orientarea suprafeţelor în funcţie de razele solare, natura şi starea suprafeţelor, absorbţia şi emiterea radiaţiei infraroşii, etc.).

5. Aplicaţia în clasăImplementarea în clasă a acestei propuneri necesită din partea profesorului aplicarea unei metode care să ia în consideraţie o anumită structură în vederea introducerii activităţilor.Unele întrebări pot ajuta la focalizarea atenţiei pe diferite aspecte ce ţin de procesul de implementare.

1. Locul pe care îl ocupă tema în aria curriculară:- au studiat studenţii anterior fenomenele termice, sau se aşteaptă ca pe parcursul

proiectului să se introducă elemente de bază?

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 7: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264)

- Au studiat deja optica? Sunt familiari cu noţiunea de lumină ca radiaţie electromagnetică? În caz contrar, consideraţi că este posibil să introducem în cadrul modulului concepte de bază despre optică?

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

2. Folosirea dispozitivului de înregistrare de date portabil cu senzori şi a softwareuluiaferent.

- Au efectuat elevii dumneavoatră vreodată muncă de laborator folosindu-se de un dispozitiv de înregistrare de date portabil conectat la diferiţi senzori?- Au participat vreodată la activităţi ( pentru materia fizică) în mediul exterior?

3. Posibile dificultăţi- În conformitate cu rezultatele obţinute în materie de cercetare în predarea fizicii, ce fel de dificultăţi ar putea întâmpina elevii în legătură cu subiectele discutate în acest modul?Ce fel de metode sunt necesare pentru a vedea dacă elevii au înţeles?

4. Elaborarea unei secvenţe de predare- Ce criterii aplicaţi în elaborarea unei activităţi de predare/învăţare?- Consideraţi că modulul este util în vederea eleborării unei secvenţe de predare potrivită pentru elevii de şcoală generală?- Elaboraţi propria secvenţă de predare.

6. EvaluareAnaliza unor materiale realizate de către studenţii viitori profesori:- Testare iniţială ( vezi Anexa) - Fişe de observaţie completate în timpul şi după activităţile performate în mediul exterior;- Fişe de observaţie completate în timpul activităţilor din clasă (de pregătire şi consolidare)- rapoartele elevilor despre activităţile efectuate- chestionare orale

7. ReferinţeAndersson B. & Kärrqvist C. (1983) How Swedish pupils, aged 12-15 years, understand light and its properties. European Journal of Science Education, 5(4), 387-402.Anderson B. & Wallin A. (2000) Students’ understanding of the greenhouse effect, the societalconsequences of reducing CO2 emissions and problem of ozone layer depletion. InternationalJournal of Science Education, 37(10), 1096-1111.Besson U., Borghi L., De Ambrosis A. & Mascheretti P. (2007) Aspects multiples dans l'élaboration et l'expérimentation d'une séquence d'enseignement sur le frottement : analyse historique du contenu, parcours conceptuels, modèles explicatifs, formation des enseignants. Actes des 5èmes rencontres de l’ARDIST, AVL Diffusion, Montpellier, France, http://ardist.aixmrs.iufm.fr/actes/2007/actes.pdf, pp. 41-48Boyes E. & Stanisstreet M. (1993) The greenhouse effect: Children’s perception of causes,consequences and cures. International Journal of Science Education, 15(5), 531-552.Chauvet, F. 1993, Conception et premiers essais d'une séquence sur la couleur, Bulletin de l'Union des Physiciens, 750, pp 1-28.

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 8: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264)

Chauvet, F. (1996). Teaching colour: designing and evaluation of a sequence, European Journal of Teacher Education, vol.19, n°2, pp 119-134.Erickson G. & Tiberghien A. (1985) Heat and temperature. In Driver R., Guesne E. & Tiberghien A. (Eds) Children's ideas in science, Open University Press, pp. 52-84.Guesne E. (1985) Light. In Driver R., Guesne E. & Tiberghien A. (Eds) Children's ideas in science, Open University Press, pp.10-32.Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magneticeHirn C. & Viennot L. (2000) Transformation of Didactic Intention by Teachers: the case ofGeometrical Optics in Grade 8 in France. International Journal of Science Education, 22 (4), 357-384.Kaminski, W. 1989. Conceptions des enfants et des autres sur la lumière, Bulletin de l'Union desPhysiciens , 716, pp. 973-996.Grant Agreement number: 226646 -CP- 1- 2005-1-IE-COMENIUS-C21(2005-3264)University of Pavia. Outlab Project. Thermal effects of e.m. radiation 10Kattmann U., Duit R., Gropengießer H. & Komorek M. (1997) Das Modell der DidaktischenRekonstruktion – Ein theoretischer Rahmen für naturwissenschaftsdidaktische Forschung undEntwicklung. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 3 (3), 3–18.Klaassen C.W.J.M. (1995) A problem posing approach to teaching the topic of radioactivity, Utrecht: CD-β Press. www.library.uu.nl/ digiarchief/dip/diss/01873016/inhoud.htmKoosimile A.T. (2004) Out-of-school experiences in science classes: problems, issues and challenges in Botswana. International Journal of Science Education, 26 (4), 483-496.Leach J., Ametller J., Hind A., Lewis J. & Scott P. (2005) Designing and evaluating short science teaching sequences: improving student learning. In Boersma K. et al. (Eds) Research and the Quality of Science Education, Springer, Dordrecht NL, p. 209-220.Lester B.T., Ma Li, Lee O. & Lambert J. (2006) Social Activism in Elementary Science Education: A science; technology, and society approach to teach global warming. International Journal of Science Education, 28(4), 315-339.Lijnse P. & Klaassen K. (2004) Didactical structures as an outcome of research on teaching-learning sequences? International Journal of Science Education, 26 (5), 537-554.Lijnse P. L., Eijkelhof H., Klaassen C. & Scholte R. (1990) Pupils' and mass-media ideas aboutradioactivity, International Journal of Science Education, 12 (1), 67 – 78.Méheut M. & Psillos D. (2004) Teaching-learning sequences: aims and tools for science education research. International Journal of Science Education, 26 (5), 515-535.Millar R. (1994) School students’ understanding of key ideas about radioactivity and ionizingradiation. Public Understanding of Science, 3(1).Millar R., Klaassen K. & Eijkelhof H. (1990) Teaching about radioactivity and ionising radiation: an alternative approach. Physics Education, 25, 338-342.Österlind K. (2005) Concept formation in environmental education: 14-year olds’ work on theintensified greenhouse effect and the depletion of the ozone layer. International Journal of Science Education, 27(8), 891-908.Pinto, R. (2005). Introducing Curriculum Innovations in Science: Identifying Teachers’Transformations and the Design of Related Teacher Education. Science Education, 89, 1-12.Popper K. (1973) The rationality of scientific revolutions. Republished in The myth of the framework,Routledge, London, 1994, pp. 1-32.Psillos D., Spyrtou A. & Kariotoglou P. (2005) Science teacher education: issues and proposals. In Boersma K. et al. (Eds) Research and the Quality of Science Education, Springer, Dordrecht, The Netherlands, p. 119-128.

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 9: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate

Contract de grant numărul: 226646-CP-1-2005-1-IE-Comenius-C21 (2005-4264)

Redfors A. (2001) University physics students’ use of models in explanations of phenomena involving interaction between metals and electromagnetic radiation. International Journal of Science Education, 23 (21), 1283-1301.Grant Agreement number: 226646 -CP- 1- 2005-1-IE-COMENIUS-C21(2005-3264)University of Pavia. Outlab Project. Thermal effects of e.m. radiation 11Rego F. & Peralta L. (2006) Portuguese students’ knowledge of radiation physics, Physics Education, 41(3), 259-262.Rye J.A., Rubba P.A. & Wiesenmayer R.L. (1997) An investigation of middle school students’alternative conception of global warning. International Journal of Science Education, 19(5), 527- 551.Shayer M. & Wylam H. (1981) The Development of the Concepts of Heat and Temperature in 10-13 years-olds. Journal of Research in Science Teaching, 5, 419-434.Stavy R. & Berkovitz B. (1980) Cognitive conflict as a basis for teaching quantitative aspects of the concept of temperature. Science Education, 64 (5), 679-692.Tytler R. (2005) School Innovation in Science: change, culture, complexity. In Boersma K. et al. (Eds) Research and the Quality of Science Education, Dordrecht: Springer, p.89-106.

Anexă

Testare iniţială

1) Un obiect opac A (cum ar fi o bucată de lemn sau piatră) şi un obiect trasparent B (ex. un bloc de sticlă) cu aceeaşi capacitate de încălzire specifică şi aceeaşi temperatură iniţială de 15°C sunt expuse luminii soarelui timp de 30 de minute. Temperaturile TA şi TB ale celor două obiecte la sfâşitul intervalului de timp specificat sunt:a) TA=TB b) TA>TB c) TA<TB

Explicaţi de ce.

2) Un obiect de culoare neagră, opac este expus soarelui pentru un timp îndelungat.a) Va ajunge obiectul la o temperatură de echilibru sau nu?b) Dacă da, estimaţi o valoare posibilă a temperaturii de echilibru.c) Dacă obiectul este alb, se schimbă cumva răspunsurile voastre? Dacă da, detaliaţi.d) Dacă obiectul este transparent şi nu opac, se schimbă cu ceva răspunsurile de mai

sus? Dacă da, oferiţi detalii.Detaliaţi şi justificaţi toate răspunsurile.

3) Explicaţi de ce într-o seră este mai cald decât afară. Ce elemente de fizică trebuie să cunoască un elev pentru a explica efectul de seră?

4) Mulţi oameni au discutat despre riscurile încălzirii globale cauză a activităţii umane. Ce activităţi pot determina încălzirea globală?

Universitatea din Pavia. Proiect Outlab. Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice

Page 10: Efectele termice ale radiaţiei electro-magnetice file(optica şi fenomene termice) strâns legate din punct de vedere conceptual, ştiinţific şi tehnologic, dar adesea separate