De-a lungul vremii, la orele de fizică, toți elevii au auzit invariabil aceeași expresie utilizată de profesor, și anume „să ne imaginăm”. Pentru unii elevi acest lucru era greu iar pentru alții era imposibil. Și eu la rândul meu, ca profesor de fizică, am apelat foarte des la expresia amintită deoarece pentru anumite teme, mijloacele didactice erau inexistente și singura modelare posibilă a sistemului fizic studiat era cea realizată prin intermediul desenelor.
Referindu-mă la actualitate, acele fenomene și sisteme fizice pentru care apelam la imaginația elevului, pot fi vizualizate cu ajutorul simulărilor interactive. Invizibilul se dezvăluie, elevul devine explorator iar misiunea profesorului este substanțial ușurată rezumându-se la căutarea resurselor și integrarea lor în lecție.
Întrebarea legitimă este unde găsim acele resurse și care sunt temele pe care le putem trata cu ajutorul lor?
În acest sens doresc să împărtășesc colegilor, profesori de fizică, experiența mea referitoare la două website-uri pe care le utilizez în studiul unității de învățare „Elemente de fizică cuantică”.
Primul dintre ele este site-ul PhET creat de Universitatea din Colorado, care conține simulări pentru matematică și științe. Utilizez acest site în studiul efectului fotoelectric extern. Dispozitivul experimental poate fi descris foarte ușor de către elevi, elementele lui fiind reprezentate în mod realist. Simularea permite modificarea fluxului de radiație incident, modificarea lungimii de undă a acesteia, modificarea tensiunii sursei care produce polarizarea electrozilor precum și schimbarea substanței depuse pe catod. Elevii au posibilitatea de a investiga legile efectului fotoelectric extern cu un minim de îndrumare din partea profesorului. De asemenea simularea pune la dispoziție un set de trei grafice: intensitatea curentului în funcție de tensiunea bateriei, unde elevii pot identifica curentul de saturație și tensiunea de stopare la care curentul prin circuit se anulează; intensitatea curentului în funcție de fluxul radiației incidente; energia fotoelectronilor emiși în funcție de frecvența radiației incidente. Cele trei grafice se construiesc în urma modificării parametrilor enumerați anterior. Avînd o bună înțelegere a efectului fotoelectric extern, elevii pot participa la interpretarea legilor acestuia din perspectiva cuantică și pot de asemenea percepe dificultățile perspectivei clasice asupra fenomenului precum și necesitatea abordării duale a luminii.
Al doilea site pe care doresc să îl aduc în discuție este “Vascak Physics Animation”, creat de profesorul ceh de matematică și fizică Vladimir Vascak. Acest site conține un număr foarte mare de simulări din toate domeniile fizicii. Referitor la unitatea de învățare “Elemente de fizică cuantică”, putem aborda tema “Ipoteza de Broglie” aducând dovezi prin intermediul experimentului Davisson-Germer, de difracție a electronilor pe rețele cristaline. Dispozitivul experimental este reprezentat foarte explicit. Elevii pot observa figura de difracție și pot de asemenea identifica felul în care variază intensitatea curentului atunci când detectorul de electroni este poziționat după direcții corespunzătoare unor unghiuri diferite, unghiuri care pot fi modificate de către elevi. Simularea conține de asemenea și o mică aplicație în care se face calculul lungimilor de undă atașată electronilor pentru un număr de șapte tensiuni de accelerare. Tot aici găsim o foarte sugestivă simulare a efectului Compton în care este modelată interacțiunea dintre un electron al atomului de carbon și un foton emis de un tub de radiație X. Această modelare conține și o parte de teorie în care sunt prezentate energia și impulsul atât a particulelor incidente cât și a celor emergente. Relațiile reflectă caracterul dual al radiației.
Putem spune în concluzie că, dacă avem instrumentele de lucru necesare, nici o temă de fizică nu poate pune în dificultate profesorul sau elevii. Mai mult, având o reprezentare vizuală asupra sistemelor și a fenomenelor fizice aceștia vor putea utiliza cu ușurință noile achiziții în rezolvarea situațiilor problemă.
Bibliografie
1. www.vascak.cz
2. phet.colorado.edu
3. https://digitaledu.ro/activitati-de-invatare-digitala/?_sft_category=colorado-phet
4. https://digitaledu.ro/resurse-educationale-deschise/?_sft_category=colorado-edu