دست یابی به قدرت مورد نظر

اهداف :

دانش آموزان خواهند توانست قوانین جمع اعداد را بیابند و به کار ببرند.

وسایل لازم :

ولت متر

چند عدد باتری کهنه ی هم اندازه

چسب نواری

خط کش (برای نگه داشتن باتری ها)

ماشین حسابی که قادر به رسم نمودار باشد. (این مورد، اختیاری است.)

طرح درس :

بهتر است برای آشنایی با تجهیزات و نحوه ی انجام فعالیت، آزمایش های مطرح شده در برگه ی فعالیت آزمایشگاه باتری را قبل از اجرا با دانش آموزان، انجام دهید.

کلاس را به گروه های دو نفره تقسیم کنید. به هر گروه یک ماشین حساب رسم کننده ی منحنی، یک ولت متر، 5 باتری هم اندازه، یک تکه نوار چسب (به طول تقریبی 25 سانتی متر) و یک خط کش برای نگهداری باتری ها بدهید. اگر تعداد ماشین حساب ها یا ولت متر ها کم باشد، گروههای 3 یا 4 نفره تشکیل دهید. به هر دانش آموز یک کپی از صفحه ی فعالیت آزمایشگاه باتری بدهید.

علت استفاده ازباتری های کهنه :

احتمال این که باتری های کهنه در اندازه گیری های مکرر، ولتاژ یکسانی نشان دهند بیشتر است، ولی باتری های نو، در اولین اندازه گیری ولتاژ بالاتری را نشان می دهند و در اندازه گیری های بعدی، مقدار ولتاژ به تدریج کاهش می یابد.

اگر امکان دسترسی به ولت متر نبود یا مایل نبودید در کلاس درس از باتری استفاده کنید، می توانید با استفاده از "اپلت ولت متر" امکان انجام تجربه ی مشابهی را برای دانش آموزان خود فراهم کنید. در این نرم افزار، مقدار ولتاژ هر باتری روی آن نوشته شده است.

حال قسمت مقدمه ی برگه ی فعالیت را با صدای بلند برای دانش آموزانتان بخوانید و گام به گام در مراحل انجام فعالیت با آن ها همراه شوید. در صورت تمایل می توانید از گروه ها بخواهید تا همزمان ولتاژ باتری 1 را اندازه گرفته و ثبت کنند. به این ترتیب می توانید به سرعت گروه هایی را که در کار با تجهیزات مشکل دارند، شناسایی کرده و در صورت لزوم آن ها را راهنمایی کنید.

اطمینان حاصل کنید که همه ی دانش آموزان در این فعالیت شرکت می کنند و به طور مثال در کارهایی مانند بر چسب زدن به باتری ها، نگه داشتن ولت متر نزدیک به دو انتهای باتری یا ثبت ولتاژ درصفحه ی فعالیت با هم همکاری می کنند.

هنگامی که دانش آموزان مشغول جمع آوری و ثبت اطلاعات هستند، به طور تصادفی گروه هایی را انتخاب کرده و از آن ها درباره ی چگونگی یافتن پاسخ پرسش ها، به خصوص پرسش های شماره ی 23 ،19 ،14 و 13 توضیح بخواهید. اگر پاسخ ها قانع کننده نبود، س?الاتی برای راهنمایی آن ها مطرح کنید، به عنوان مثال بپرسید: "یک بار دیگر به ولتاژ این باتری ها دقت کنید. چه کاری می توانید روی این اعداد (ولتاژها) انجام دهید تا مجموع مشخص شده به دست آید؟" آن قدر به س?الات خود ادامه دهید تا دانش آموزان ارتباط بین مطالب را دریابند. حداقل یک بار به همه ی گروه ها سرکشی کنید. پس از این که همه ی گروه ها به س?الات 1 تا 13 پاسخ دادند، گفتگویی را در کل کلاس آغاز کنید و درباره ی س?الاتی مانند س?الات زیر بحث کنید:

1. هدف از این آزمایش چه بود؟ [هدف از آزمایش، یادگیری نحوه ی جمع مقادیر مثبت و منفی بود.]
2. علامت یک عدد، چه اطلاعاتی در اختیار شما می گذارد؟ [این که آن عدد به سمت راست اشاره می کند یا به سمت چپ. به عبارت دیگر نشان  می دهد که آن عدد بزرگ تر از صفر است یا کوچک تر از آن.]
3. جملات س?ال 15 را چگونه کامل کردید؟چگونه جاهای خالی س?ال 15 را پر کردید؟ [اگر هر دو علامت یکسان باشد، باید اعداد را با هم جمع کرد و همان علامت را گذاشت. اگر علامت ها متفاوت باشند، باید عدد کوچک تر را از عدد بزرگ تر کم کرد و علامت عدد بزرگتر را قرار داد.]

پس از بحث کلاسی، به دانش آموزان فرصت دهید تا برگه های فعالیتی را کامل کنند. پاسخ برخی از س?الات برگه ی فعالیتی آزمایشگاه باتری، در زیر نشان داده شده است. البته پاسخ بقیه ی س?الات به ولتاژ باتری های مورد استفاده ی دانش آموزان بستگی دارد.

3. ولت متر، ولتاژ باتری ها را به یکدیگر می افزاید.

5. B1 و B1 - ولتاژ یکسانی دارند، فقط علامت ولتاژ آن ها متفاوت است. به عبارت دیگر چون B1 و B1 - مربوط به باتری واحدی هستند، باید ولتاژشان یکسان باشد. علامت منفی فقط به این معناست که B1 - نشان دهنده ی جهت مخالف می باشد.

8. ولت متر، ولتاژها را بدون توجه به علامت منفی، (قدرمطلق ولتاژها را)، با هم جمع می کند، ولی چون هر دو ولتاژ، سمت چپ را نشان می دهند، ولت متر مجموع را با علامت منفی نشان خواهد داد.

11. ولت متر همه ی اعداد مثبت را با هم و همه ی اعداد منفی را نیز با هم جمع می کند. سپس این دو مجموع را از هم کم می کند. علامت نتیجه ی نهایی، با علامت مجموع بزرگ تر یکسان خواهد بود.

14. هدف از این درس، یافتن قوانین جمع اعداد علامت دار است.

15. الف) جمع، مثبت     ب) جمع، منفی      ج) تفریق، علامت عدد بزرگ تر

17. الف) 11-            د) 2-          ز)11-         ی)11-

       ب) 0               ه) 10-        ح) 0          ک) 3-

       ج) 29-             و) 1          ط) 7           ل) 0

پرسشهایی برای دانش آموزان:

هدف از این آزمایش چه بود؟

 در این درس، چه نکاتی آموختید؟

علامت یک عدد، چه اطلاعاتی به شما می دهد؟

قوانین جمع اعداد علامت دار را بیان کنید؟

ارزشیابی :

بازی "دست یابی به قدرت مورد نظر" را انجام دهید. قوانین بازی و راهنمایی های لازم در برگه ی فعالیت مربوط به بازی  موجود می باشد. در این بازی به یک صفحه ی چرخان نیازمندیم که برای ساختن آن، یک گیره ی کاغذ را صاف کرده و نوک مدادی را مانند شکل زیر داخل آن قرار دهید.

البته می توانید از یک پونز نیز استفاده کنید. یعنی آن را داخل طلق صفحه چرخان نموده و یک گیره ی کاغذ صاف شده را در اطراف آن قرار دهید. سپس یک پاک کن را روی پونز بگذارید تا گیره ی کاغذ را در جای خود نگه دارد.         

 اگر می خواهید این بازی را به دفعات انجام دهید، بهتر است کارت های مربوط به باتری ها را در روکش پلاستیکی قرار دهید.

تعمیم :

1- ممکن است هنوز هم برخی از دانش آموزان، در تفریق اعداد علامت دار اشکال داشته باشند. در حین کار با آزمایشگاه باتری، اعداد منفی را به عنوان باتری هایی که جهت مخالف رانشان می دهند، معرفی کردیم. شما نیز استفاده از این مفهوم را ادامه دهید و علامت تفریق را به عنوان عملگری که جهت یک باتری (یا علا مت عدد) را تغییر می دهد، توصیف کنید. مثلاًً اگر یک باتری با ولتاژ 6- را از یک باطری با ولتاژ 1 کم کنیم مانند آن است که یک باتری با ولتاژ 6- را با باتری دیگری که ولتاژش مخالف 1 است، جمع کنیم.

یعنی:       7- =(1-)+(6-) =1- (6-).

کاربرد این مفهوم را با استفاده از کارت های باتری به دانش آموزان نشان دهید. مطمئن شوید که دانش آموزان هنگام تفریق، فقط علامت باتری دوم را تغییر می دهند.

2- شما می توانید از کارت های باتری، برای نشان دادن ضرب یک عدد مثبت در یک عدد منفی نیز استفاده کنید. عدد مثبت، نشان دهنده ی تعدادی دسته است، مثلاً (3-)× 2 به معنی 2 دسته ی 3- تایی است. شما می توانید این حاصل را به صورت جمع دو کارت 3- نشان دهید که مجموع آن ها 6- می شود. بنابراین 6- =(3-)×2.

3- چگونه دریافتید که دانش آموزان فعالانه در فرآیند یادگیری درگیر شده اند؟

4- آیا به نظر شما، لازم بود درحین تدریس، تغییراتی در طرح درس به منظور سازگاری با شرایط کلاس ایجاد شود؟ اگر چنین بود، چه تغییراتی انجام شد و چگونگی اثر بخشی آن را نیز بنویسید؟

مترجم : منصوره فروزان