سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
اهداف این جلسه شامل درگیر کردن ذهن دانش آموز با مفهوم زمان تلاش در مشارکت دادن همه دانش آموزان در یک بحث مفهومی (که بعنوان مقدمه طرح شده ) ایجاد روحیه بحث ، مشورت و مشارکت در گروه ... می باشد....
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

 ساعت دیجیتال  - جلسه اول

اهداف جلسه

درگیر کردن ذهن دانش آموز با مفهوم زمان 

تلاش در مشارکت دادن همه دانش آموزان در یک بحث مفهومی (که بعنوان مقدمه طرح شده ) 

ایجاد روحیه بحث ، مشورت و مشارکت در گروه

آموزش تاریخچه ساعت به اختصار (از دوران باستان تا امروز) به هدف افزایش اطلاعات علمی و آمادگی ذهنی دانش آموز برای ورود به مباحث بعدی

 

زمان عملیاتی

 5 دقیقه صرف گروه بندی دانش آموزان به گروه های 3 الی 4 نفری 

 15 دقیقه صرف ارایه مطالب و بحث در بخش اول ( زمان، واقعیت یا خیال ) فراموش نکنید که با طرح کردن هر سوال فرصت مشورت به گروه ها بدهید و نتیجه مشورت آنها را بصورت کوتاه و کتبی تحویل بگیرید. 

30 دقیقه صرف ارایه مطالب و بحث در بخش دوم (زمان و پدیده های تکرار شونده در جهان ) 

 35 دقیقه صرف ارایه مطالب و بحث در بخش سوم (تاریخچه ساعت ) 

 5 دقیقه آخر صرف توضیح این مطلب که از جلسه بعد وارد بحث الکترونیک و کار عملی با قطعات الکترونیکی خواهیم شد (که مطمئناً بسیار هیجان انگیز و مفید خواهد بود ) و این جلسه صرفاً مقدمه و ورود به بحث بوده.

 

وسایل لازم 

یک دفترچه یا پوشه برای وارد کردن اسامی افراد هر گروه و ثبت فعالیت های آنها 

 یک کامپیوتر و امکانات نمایش تصویر برای ارایه عکس ها

فایل مخصوص دانش آموز 

 

روند کار


1- زمان، واقعیت یا خیال:

زمان چیست؟

تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که زمان از چه جنسی است؟
- زمان یک کمیت مادی است که واقعیت خارجی دارد؟ (مثل جرم )
- یا یک کمیت غیر مادی است که واقعیت خارجی دارد؟ (مثل نیروی جاذبه)
- شاید هم اصلا هیچ واقعیت خارجی در کار نباشد و فقط زائیده ذهن انسان باشد؟ (مثل بردار)

هیچ می دانستید که مفهوم و چیستی زمان همیشه در طول تاریخ از موضوعات بسیار بحث انگیز در میان دانشمندان ، فیزیکدانان و فیلسوفان بوده است ؟
کمی به سوالاتی که در ابتدای بحث طرح شده فکر کنید و نظر خود را بیان کنید.

بهتر است کمی در مورد مسائلی که در حد مفاهیم ذهنی هستند و هیچ واقعیت خارجی ندارند ، ولی در عین حال بسیار مهم تلقی می شوند بحث کنیم :
حتما در درس ریاضی در مورد بردارها مطالبی یاد گرفته اید. بردارها را به صورت فلش نشان می دهند . بعضی کمیت ها هستند که در راستای خاصی اثر می کنند ( مثل نیروی جاذبه که روی سطح زمین همیشه در راستای عمودی است )
هر راستا با یک پاره خط قابل نمایش است.
برای هر راستا هم دو جهت می توان در نظر گرفت (چون هر پاره خط دو سر دارد)

ساعت دیجیتال - جلسه اول

 

مثلا نیروی جاذبه روی سطح زمین در راستای عمودی و به طرف پایین است ، نه به طرف بالا.
یک فلش هم راستا دارد هم جهت. پس هر کمیت این چنینی را می توان با یه فلش نشان داد.

سوال : چند کمیت برداری می شناسید؟ نام ببرید.
جواب : جابجایی ، سرعت ، شتاب ، نیرو ، گشتاور و ...

شاید شناخته شده ترین و ملموس ترین این کمیت ها ، نیرو باشد.
از دوران ابتدایی همیشه عادت کرده ایم در کتابهای علوم یا فیزیک ، نیرو را با یک فلش نمایش دهیم.
مانند شکل زیر که نیروهای وارد به یک گوی آویزان از نخ را نشان می دهد.

ساعت دیجیتال - جلسه اول

ولی آیا در واقعیت روی گوی دو فلش دیده می شود ؟!

مسلماً جواب شما منفی است. هیچ فلشی در کار نیست. پس بردار یک مفهوم ذهنی است. یعنی انسان برای اینکه راحت تر بتواند اثر کمیت هایی مانند نیرو را نشان بدهد، آن را ابداع کرده و مورد استفاده قرار داده است.

این که زمان از چه جنسی است هنوز هم به درستی مشخص نیست.
بعضی دانشمندان معتقدند یک واقعیت خارجی است و فقط مادی نیست.
ولی برخی دیگر معتقدند یک مفهوم ذهنی است. یعنی ذهن انسان آن را ساخته تا راحت تر بتواند جهان را درک کند.
چیزی که مسلم است این است که هر دو گروه مطمئن هستند ، زمان مادی نیست.

شما هم در مورد زمان فکر کنید. شما جزء کدام دسته از دانشمندان هستید ؟ ( تعجب نکنید . اگر کسی در مورد موضوعاتی که ظاهراً ساده است و مردم عادی به آن فکر نمی کنند ، بیندیشد ، مسلماً دانشمند است.)


2- زمان و پدیده های تکرار شونده در جهان :
دانشمندانی که معتقدند زمان یک مفهوم ذهنی است ، اینگونه استدلال می کنند :
جهان پیوسته در حال تغییر است. پس زمان یعنی تغییر لحظه به لحظه و پیوسته.
اگر به اطراف خود نگاه کنید به موارد زیادی پی می برید که نسبت به لحظه قبل تغییر کرده اند.
سوال : چند مورد از تغییرات محیط اطرافتان را ذکر کنید.
جواب : جوابها می توانند بسیار متنوع باشند و اکثرا هم صحیح هستند. هدف از این سوال توجه دادن دانش آموز به تغییر و تکرار در طبیعت است.

البته توجه به تغییرات محیط احتیاج به نگاه تیزبینانه دارد. می دانید انسان های اولیه چگونه با مفهوم زمان درگیر شدند؟ با مشاهده پدیده های تکرارشونده در طبیعت.

انسان ها از دیرباز با تغییراتی در طبیعت مواجه بودند که مرتباً تکرار می شوند.
سوال : می توانید چند پدیده تکرار شونده در طبیعت نام ببرید ؟
جواب :
- شب و روز (هر بیست و چهار ساعت یکبار )
- شکل ماه د رآسمان ( هر ماه یکبار )
- وضعیت طبیعت و فصل ها ( هر سال یکبار)
- وضعیت سایه ها
- ضربان قلب انسان ( یا دیگر حیوانات)
- جزر و مد دریاها
- و ...

وقتی در ادامه با تاریخچه ساعت آشنا شدید ، ملاحظه می کنید که همین تغییرات تکراری و مرتب طبیعت ابزاری شد تا انسان زمان را اندازه بگیرد.

چه رابطه ای میان زمان و پدیده های تکراری طبیعت وجود دارد؟
شاید یکی از دلایل آن این باشد که می توان تعداد تکرار این پدیده ها را شمرد.
(مثلا َبرای اینکه بدانند یک انسان چقدر عمر می کند ، تعداد بهارهایی را که او زنده بوده می شمارند. )

نکته : سال و ماه ، روز و شب ، ساعت و ثانیه و ... زمان نیستند. بلکه واحدهایی قراردادی برای اندازه گیری زمان هستند.

حال به این موضوع فکر کنید که اگر بتوانیم به صورت مصنوعی وسیله ای بسازیم که پدیده ای را بصورت مرتب تکرار کند ، می توانیم با شمارش آن پدیده زمان را اندازه بگیریم؟
سوال : فکر می کنید مزیت این روش بر اینکه پدیده های طبیعی تکراری را بشماریم چیست ؟
جواب : بزرگترین مزیت آن این است می توانیم زمان را با واحدهای بسیار کوچکتر و بصورت دقیق تری اندازه بگیریم.

3- تاریخچه ساعت :
قدمت استفاده از ساعت بسیار طولانی بوده و در طی قرن ها روش های مختلفی توسط انسان برای سنجش زمان ابداع شده است. مورخان و باستان شناسان به طور دقیق نمی دانند که از چه زمانی انسان موفق شد مفهوم زمان را درک کند و با روشهای ابتدایی آن را اندازه بگیرد.
واژه انگلیسی ساعت (clock) برای اولین بار در قرن چهاردهم میلادی (یعنی 700 سال پیش) مورد استفاده قرار گرفت. این واژه از یک کلمه لاتین (clocca) به معنی "زنگ" گرفته شده است.

استفاده از خورشید:
نخستین روشی که انسان برای سنجش زمان بکار برد ، توجه به موقعیت خورشید درآسمان بود. به این ترتیب که وقتی خورشید درست در وسط آسمان قرار می گرفت، وسط روز یا همان ظهر بود و زمانی که خورشید در نزدیکی افق قرار می گرفت ، صبح یا غروب بود. البته این روش بسیار ابتدایی و غیر دقیق بود.

ساعتهای آفتابی :
قدیمی ترین ساعتی که بشر اختراع کرده است ، ساعت آفتابی می باشد. این ساعتها برای اولین بار 3500 سال پیش از میلاد مسیح (تقریبا 5500 سال پیش) مورد استفاده قرار گرفتند. در این ساعتها از خورشید برای اندازه گیری زمان استفاده می شد. بدین ترتیب که میله ای روی یک دیسک شماره گذاری شد قرار می گرفت و سایه این میله روی دیسک ، زمان تقریبی را نشان می داد. مثلا در شکل زیر سایه میله بر روی عدد 9 ایجاد شده ، پس ساعت 9 می باشد.

ساعت دیجیتال - جلسه اول

سوال : حدس بزنید مشکل استفاده از این ساعت ها چه بود؟

جواب : اشکال اساسی این ساعت این بود که فقط در طول روز قابل استفاده بود و در شب هیچ کاربردی نداشت.

در شکل زیر مدلهای دیگری از ساعت آفتابی را مشاهده می کنید :
 

ساعت دیجیتال - جلسه اول

ساعت های آبی:
در حدود 1400 سال پیش از میلاد مسیح ( 3400 سال پیش) ، ساعت آبی توسط مصریان باستان اختراع شد. این ساعت از دو ظرف آب تشکیل شده بود که یکی از آنها در بالای دیگری قرار داشت. آبی که در ظرف بالایی ریخته شده بود، به وسیله یک لوله کوچک یا یک سوراخ به ظرف پایینی می ریخت. ظرف پایین هم مدرج شده بود و با اندازه گیری سطح آب در ظرف پایین، زمان تشخیص داده می شد.

ساعت دیجیتال - جلسه اول

استفاده از ساعت آبی در یونان باستان بسیار رایج شد و یونانی ها توانستد با تغییراتی در آن، دقت اندازه گیری زمان را بالا ببرند.
مزیت مهم استفاده از ساعت آبی این بود که طول شب هم به خوبی روز زمان را نشان می داد و نسبت به ساعت آفتابی دقت بیشتری داشت.

سوال : مکانیزمی را که در ساعت آبی زیر بکار رفته توضیح دهید ؟
جواب: آب قطره قطره از ظرف بالایی به داخل ظرف پایینی می چکد. همراه با افزایش سطح آب ، میله شناور روی سطح آن هم بالا می رود. این میله به که میله شکافدار متصل است. این شکافها بصورت دندانه هستند. همراه با میله شناور این میله دندانه دار هم بالا می رود و چون دنده هایش با دنده های چرخدنده درگیر است ، چرخدنده را می چرخاند. با چرخش دندانه ، عقربه روی صفحه ساعت حرکت می کند و زمان را نشان می دهد.

ساعت دیجیتال - جلسه اول

تقسیم بندی سال به ماه و روز :
برای نخستین بار یونانیها سال را به 12 قسمت تقسیم کردند و هر قسمت را یک ماه نامیدند. هر ماه را هم به 30 روز تقسیم کردند. بدین ترتیب هر سال آنها 360 روز داشت:
چون زمین در مدت 360 روز به دور خورشید می گشت و این مسیر تقریبا دایره شکل بود ، آنها هر دایره را به 360 قسمت تقسیم می کردند و به هر قسمت یک درجه می گفتند ( این هم تاریخچه ای از اختراع واحد اندازه گیری زاویه در ریاضیات)

تقسیم بندی روز به ساعت و دقیقه و ثانیه :
در ابتدا مصریان و بابلیان تصمیم گرفتند که روز را به 12 قسمت و شب را هم به 12 قسمت تقسیم کنند و هر قسمت را یک ساعت بنامند.

سوال : فکر می کنید با این روش تقسیم بندی چه مشکلی پیش می آمد؟
جواب : طول روز و شب در طی سال تغییر می کند. گاهی شب بلند تر است گاهی روز. و گاهی هم اندازه هستند. به همین دلیل گذشته از اینکه مدت یک ساعت روز با یک ساعت در شب متفاوت می شد ، مدت هر ساعت در طول سال هم مدام تغییر می کرد.بنابراین سیستم دقیقی نبود و می بایست مدام تقسیم بندی ساعت های آبی را تغییر می دادند.
مدتی بعد به این نتیجه رسیدند که اگر شبانه روز را به 24 ساعت تقسیم بندی کنند ، بسیار دقیق خواهد بود.

 

نکته : علت انتخاب عدد 12 برای تقسیم بندی شب و روز این بود که چون در طول سال ، ماه 12 بار به دور زمین می گشت ، در بسیاری از فرهنگ ها عدد مقدسی بود.

برای دقیق تر شدن اندازه گیری زمان هر ساعت به 60 دقیقه و هر دقیقه به 60 ثانیه تقسیم بندی شد. ایده انجام این تقسیم بندی ها بر عدد 60 از سیستم شصت تایی سومری گرفته شده بود. این سیستم بر مبنای عدد 60 کار می کرد.
این سیستم تقسیم بندی زمان، در حدود 4000 سال پیش ابداع شد.


 

نکته : همان طور که ملاحظه می کنید همه این تقسیمات قرارداد انسان ها بود و زمان هیچ واقعیت عینی در دنیای خارج نداشته و زاییده ذهن خلاق انسان هاست.
 

ساعت شنی یا ماسه ای :
از دو حباب شیشه ای چسبیده به هم تشکیل می شده که میان آن، سوراخ باریکی برای رد شدن شن یا ماسه تعبیه میکردند، تا شن ها بتدریج از حباب بالا به حباب پایین جمع شود. بعد ظرف را وارونه می کردند و همان عمل تکرار می شد. با معلوم شدن تعداد دفعات جابجا شده شن ها در حباب ها، حدود تقریبی زمان مشخص می گردید.
 

ساعت دیجیتال - جلسه اول

ساعت های شمعی :
در این نوع ساعت، بدنه شمع مدرج می شد و با سوختن شمع و کوتاه شدن آن زمان را محاسبه می کردند.

ساعت دیجیتال - جلسه اول

اشکال جدیدتر ساعت :
با پیشرفت علم و دانش بشری، بتدریج ساعت های دقیق تر مکانیکی، وزنه ای، فنردار، برقی، باطری دار و کامپیوتری جای ساعتهای آبی، آفتابی و ماسه ای را گرفتند. مخصوصا از زمان استفاده انسان از فنر جهت راه انداختن چرخ های دندانه دار، که به ساعت شمار و دقیقه و حتی ثانیه شمار متصل هستند، سنجش دقیق زمان برای همه بطور ساده امکان پذیر گردید.

 

در اوایل قرن شانزدهم اولین ساعت مچی آهنی، که نسبتا" زمخت بوده، توسط یکنفر آلمانی ساخته شد. بعدها اواخر قرن هجدهم با استفاده از فنر و چرخ دندانه های بسیار کوچک،امکان ساختن ساعت های مچی ظریف به وجود آمد، به طوری که اولین ساعت های مچی شبیه ساعت های امروزی، در کشور سوئیس «از سال های 1790 به بعد» ساخته شد.

 

بین سال های 1865 تا 1868 بزرگترین، حجیم ترین و جسیم ترین ساعت دیواری جهان، در کلیسای سن پیر در فرانسه نصب گردید ارتفاع ساعت  12/1 متر عرض آن  6/09 متر و ضخامتش 2/7 متر بوده که از 90000 قطعه تشکیل یافته. در مقابل بزرگترین ساعت، ظریف ترین ساعت دنیا فقط  0/98 میلی متر قطر دارد.

 

ساعت کوارتز :
کوارتز نوعی کریستال است که شبیه شیشه است. وقتی که کوارتز را تحت ولتاز ، جریان الکتریسیته یا فشار قرار می دهیم ، کریستال کوارتز با سرعت بسیار ثابتی شروع به نوسان و ارتعاش می کند. فرکانس کاملاً ثابت و دقیق این کریستال مبنای ساخت ساعت های بسیار دقیق جدید شده است. شمارش این نوسانات دقیق می تواند با دقت بالایی زمان های بسیار کوتاه را اندازه بگیرد. این ساعت در سال 1920 اختراع شد.
 

ارزیابی

در طول هر مرحله از روند کار در سه مورد زیر دانش آموزان را به صورت گروهی مورد ارزیابی قرار دهید و نتیجه را ثبت کنید:
1- میزان مشارکت در بحث در داخل گروه ها
2- ارایه پاسخ های مناسب و منطقی به سوالات طرح شده
3- میزان خلاقیت و ابداعات ذهنی دانش آموزان در پاسخ (گاهی پاسخ ارائه شده غلط است ولی سرشار از ابتکار و خلاقیت)
 

منابع بیشتر

 

 

 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین