Φυσική Μαθηματικά

Τεχνολογία Μηχανική

Δρ. Γεώργιος Μαυρομανωλάκης [gmavroma@ea.gr]

Η Αρχή του Αρχιμήδη μέσα από μια

Πολυθεματική Δραστηριότητα

Δρ. Γεώργιος Μαυρομανωλάκης [gmavroma@ea.gr]

Εισαγωγή

Μία πολυθεματική εκπαιδευτική δραστηριότητα

για μαθητές 2ας γυμνασίου

θεματικές ενότητες:

φυσική, μαθηματικά, τεχνολογία, μηχανική, …

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 3

Γενική περιγραφή

• Οι μαθητές χωρίζονται σε ομάδες και με τη βοήθεια ενός

επαγγελματικού σχεδιαστικού λογισμικού σχεδιάζουν ένα πλοίο ικανό να

μεταφέρει ένα δεδομένο φορτίο

• Κατασκευάζουν ένα μοντέλο του πλοίου με απλά υλικά και το

δοκιμάζουν στο εργαστήριο

• Εμπλουτίζουν τη γνώση τους με τη χρήση εικονικών εργαστηρίων και

εφαρμογών

• Μαθαίνουν για δυνάμεις, κίνηση, ισορροπία, άνωση, πλεύση,

ευστάθεια, προτυποποίηση, διαδικασίες μηχανικής και τεχνολογίας, …

• Βελτιώνουν κύριες κοινωνικές και λεκτικές δεξιότητες (συνεργασία, επικοινωνία, έκφραση, παρουσίαση)

• Αναπτύσσουν βασικές ικανότητες (δημιουργικότητα, καινοτόμος σκέψη, επίλυση

προβλημάτων)

• Συναγωνίζονται με τα σκάφη που κατασκεύασαν στην πισίνα του

κολυμβητηρίου

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 4

A professional 3D design tool

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 5

DELFTship™Free is a fully functional 3D hullform modeling program perfectly suited for students, home users or

anyone else with an interest in ship design.

Εικονικό εργαστήριο

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 6

Οι μαθητές χρησιμοποιούν εικονικά εργαστήρια για τη μελέτη θεμάτων όπως

δυνάμεις, άνωση, βάρος, μάζα, πυκνότητα

(άμεση σχέση με το αναλυτικό πρόγραμμα της 2ας γυμνασίου, βιβλίο φυσικής, κεφάλαιο “Δυνάμεις και άνωση”)

Πραγματικό εργαστήριο για τη μελέτη της άνωσης

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 7

δυναμόμετρα δοχείο νερού

Απομακρυσμένο διαδικτυακό εργαστήριο

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 8

Οι μαθητές συνδέονται και χρησιμοποιούν ένα απομακρυσμένο εργαστήριο το οποίο βρίσκεται

στην Ισπανία για τη μελέτη θεμάτων όπως δυνάμεις, άνωση, βάρος, μάζα, πυκνότητα

(άμεση σχέση με το αναλυτικό πρόγραμμα της 2ας γυμνασίου, βιβλίο φυσικής, κεφάλαιο “Δυνάμεις και άνωση”)

Κατηγορίες - φορτία

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 9

Τύπος σκάφους: φορτηγό ξηρού φορτίου

φορτίο: αλάτι, 400 gr

Τύπος σκάφους: δεξαμενόπλοιο

φορτίο: νερό, 500 gr, 0.5 lt

Οι μαθητές, χωρίζονται σε ομάδες των 4 ή 5 ατόμων, και

αναλαμβάνουν να κατασκευάσουν με συγκεκριμένα μόνο υλικά

ένα στεγανό, στέρεο, ευσταθές σκάφος ικανό να μεταφέρει κάποιο

από τα παρακάτω φορτία

Τύπος σκάφους: υπερδεξαμενόπλοιο

φορτίο: νερό, 1500 gr, 1.5 lt

Υλικά κατασκευής

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 10

σουβλάκια καλαμάκια πιρουνάκια

αλουμινόχαρτο χαρτί

ψησίματος

μεμβράνη

περιτυλίγματος

Υλικά χαμηλού κόστους

που δίνονται ανά ομάδα

Υλικά κατασκευής

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 11

… και …

σπάγκος

ΌΧΙ ΚΟΛΛΑ

Οι μαθητές, χωρίζονται σε ομάδες των 4 ή 5

ατόμων, και αναλαμβάνουν να κατασκευάσουν με

συγκεκριμένα μόνο υλικά ένα στεγανό, στέρεο,

ευσταθές σκάφος ικανό να μεταφέρει κάποιο από

τα προαναφερθέντα φορτία

Οι μαθητές κάθε ομάδας, ανάλογα με την κλίση

τους, τις δεξιότητες και τα ενδιαφέροντα τους

μπορούν να αναλάβουν ξεχωριστούς τομείς

υπευθυνότητας π.χ.

• υπεύθυνος σχεδίασης,

• υπεύθυνος κατασκευής,

• υπεύθυνος πλοήγησης,

• υπεύθυνος διαχείρισης,

• υπεύθυνος παρουσίασης

• …

Υλικά χαμηλού κόστους

που δίνονται ανά ομάδα

Αγώνας ταχύτητας

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 12

Μηχανισμός

καλαμιού

ψαρέματος

Μια προαιρετική δράση, η οποία

όμως σίγουρα θα διασκεδάσει

και θα μείνει στη μνήμη των

μαθητών

Οι ομάδες συναγωνίζονται με τα

σκάφη που κατασκεύασαν στην

πισίνα του κολυμβητηρίου

χρησιμοποιώντας έναν απλό

μηχανισμό έλξης

Το σκάφος με τη βέλτιστη σχεδίαση

και κατασκευή και τα καλύτερα

δομικά και υδροδυναμικά

χαρακτηριστικά κερδίζει εφόσον

πλοηγηθεί σωστά

(ένας αγώνας ανά κατηγορία με/χωρίς φορτίο)

Προκλήσεις

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 13

• Χρήση ενός επαγγελματικού σχεδιαστικού λογισμικού

• Κατασκευή πραγματικού σκάφους, μόνο με συγκεκριμένα απλά υλικά,

στεγανού και στέρεου για τη μεταφορά του φορτίου και το οποίο

επιπλέον να είναι ελαφρύ και γρήγορο για να κερδίσει τον αγώνα

• Ανάπτυξη γνώσης, κατανόηση και πρακτική εφαρμογή της σε

θεματικές ενότητες όπως δυνάμεις, κίνηση, ισορροπία, άνωση,

ευστάθεια, προτυποποίηση, διαδικασίες μηχανικής και τεχνολογίας

• Συγγραφή εργασίας (γραπτή αναφορά) και παρουσίαση των διάφορων

σταδίων της δραστηριότητας

Φάσεις της δραστηριότητας

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης 14

1. Σχεδίαση

2. Κατασκευή

3. Μελέτη σε εργαστήριο

4. Γραπτή αναφορά

5. Αγώνας

6. Παρουσιάσεις – Διεξαγωγή

έκθεσης

Σχεδίαση

Κατασκευή

Γραπτή αναφορά

Μελέτη

Αγώνας

Παρουσίαση σε

μορφή αφίσας –

Διεξαγωγή έκθεσης

Η συνολική δραστηριότητα μπορεί να έχει

ελεύθερη μορφή ή να είναι δομημένη σε

φάσεις

Η διάρκεια της κάθε φάσης

διαμορφώνεται κατάλληλα από τον

εκπαιδευτικό

Γιατί να κάνω αυτή τη δραστηριότητα …

Γεώργιος Μαυρομανωλάκης

Διότι …

• Θα αρέσει στους μαθητές σας

• Τα παιδιά μαθαίνουν καλύτερα όταν αναλαμβάνουν μία πρόκληση, υιοθετούν

ρόλους ενηλίκων, διασκεδάζουν

• Η δραστηριότητα αυτή δεν αφορά μόνο το μάθημα της φυσικής.

Περιλαμβάνει …

φυσική + μαθηματικά + τεχνολογία + μηχανική + πληροφορική +

δημιουργική μάθηση + διερευνητική μάθηση + …

• Το έτος 2013 εορτάζονται 2300 χρόνια από τη γέννηση του Αρχιμήδη (Ἀρχιμήδης; 287 πΧ –  212 πΧ)

• Η Ελλάδα περιβάλλεται από θάλασσα, όλοι κολυμπάμε λόγω της άνωσης

• Ο Ελληνικός εφοπλισμός ελέγχει, σε μονάδες χωρητικότητας εκτοπίσματος,

23.55% του παγκόσμιου στόλου δεξαμενοπλοίων,

17.20% του παγκόσμιου στόλου φορτηγών ξηρού φορτίου και

12.51% του παγκόσμιου στόλου πλοίων μεταφοράς χημικών προϊόντων πηγή: IHS Fairplay World Shipping Encyclopaedia, January 2013

15

Ακούω και ξεχνώ.

Βλέπω και θυμάμαι.

Κάνω και καταλαβαίνω.

我聽到了，我忘了。

我看，我記得。

我做的，我明白了。

Κομφούκιος (Κινέζος φιλόσοφος, 551-479 π.Χ.)

Ευχαριστώ

Δρ. Γεώργιος Μαυρομανωλάκης [gmavroma@ea.gr]