Imię i nazwisko autora:

Andrzej Kajetan Wróblewski

Włodzimierz Natorf

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Skoro Ziemia obiega Słońce, to po jakim torze?

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy, zakres rozszerzony; rozszerzenie zapisów podstawy programowej

Podstawa programowa:

Cele kształcenia - wymagania ogólne:
IV. Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy materiałów źródłowych, w tym tekstów popularnonaukowych.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
16) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
17) przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki.
III. Grawitacja i elementy astronomii. Uczeń:
4) opisuje budowę Układu Słonecznego i jego miejsce w Galaktyce; posługuje się pojęciami jednostki astronomicznej i roku świetlnego.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
6) tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
17) przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki;
18) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii.
IV. Grawitacja i elementy astronomii. Uczeń:
9) opisuje budowę Układu Słonecznego i jego miejsce w Galaktyce; posługuje się pojęciami jednostki astronomicznej i roku świetlnego.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. tłumaczy podstawy heliocentrycznego modelu świata, z uwzględnieniem dorobku Keplera,

2. objaśnia jakościowo trzy prawa Keplera,

3. przedstawia argumenty przemawiające za tezą, że Kepler postawił drugi krok w odchodzeniu od starożytnego opisu ruchu planet na niebie i zapowiedział konieczność wykonania kroku trzeciego, decydującego,

4. ocenia argumenty przedstawione przez innych uczniów, dotyczące tej samej tezy.

Strategie nauczania:

strategia odwróconej klasy

Metody nauczania:

dyskusja (debata) kierowana przez nauczyciela

Formy zajęć:

wspólna praca całego zespołu klasowego

Środki dydaktyczne:

szkolna tablica, komputer z rzutnikiem, dostęp do internetu

Materiały pomocnicze:

niniejszy e‑materiał; e‑materiały „Kim był Klaudiusz Ptolemeusz?” oraz „Kim był Mikołaj Kopernik?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

Na poprzedniej lekcji nauczyciel zlecił uczniom zapoznanie się z e‑materiałem oraz o przypomnienie sobie podstaw modeli Ptolemeusza i Kopernika.
Prosi uczniów o podanie semantycznej różnicy pomiędzy pytaniem „w jaki sposób (coś przebiega, coś się dzieje)?” „dlaczego (coś przebiega, coś się dzieje)?”. Przypomina uczniom znane z gramatyki pojęcia okolicznika sposobu i okolicznika przyczyny.
Nauczyciel zapowiada temat lekcji i inicjuje debatę.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel prosi uczniów, by w swoich wypowiedziach koncentrowali się wokół następujących zagadnień:

1. Wskazanie różnic i podobieństw pomiędzy modelami Ptolemeusza i Kopernika.

2. Wskazanie różnic i podobieństw pomiędzy modelami Kopernika i Keplera.

3. Rozróżnianie, przy wskazywaniu różnic i podobieństw, pomiędzy opisem kinematycznym (odpowiadającym na pytanie „w jaki sposób”, „według jakich zasad matematycznych”?) a opisem dynamicznym (odpowiadającym na pytanie „dlaczego”, „według jakich praw fizyki”?).

Faza podsumowująca:

Nauczyciel podsumowuje dyskusję, porządkuje wypowiedzi i tezy. Uzupełnia ją, ewentualnie, o wskazanie ogólnej różnicy pomiędzy modelami:

• Model Ptolemeusza powstał w kolejności, którą współczesnym językiem określilibyśmy jako „od podstaw teoretycznych poprzez eksperymenty, coraz dokładniejsze, po opis matematyczny, coraz bardziej skomplikowany, jednak bazujący na oryginalnej teorii. Nie było w nim zapowiedzi konieczności, ani rewizji teorii, ani modyfikacji zasad opisu.

• Model Kopernika, podważając tylko część teoretycznych podstaw i bazując na tychże eksperymentach, zaproponował opis nieco prostszy. Nie było w nim zapowiedzi konieczności rewizji pozostałych elementów teorii, ani też modyfikacji zasad opisu.

• Model Keplera odrzucał podstawy teoretyczne wcześniejszych modeli. Zasługuje tym samym na miano modelu empirycznego, gdyż bazował wyłącznie na wynikach pomiarów. Ten właśnie charakter zapowiadał konieczność poszukiwania nowej odpowiedzi na pytanie „dlaczego?”. Podany w jego ramach matematyczny opis ruchu planet, najprostszy (ze znanych), ułatwił znalezienie tej odpowiedzi.

Praca domowa:

Uczniowie mają za zadanie jakościowe prześledzenie, na podstawie dostępnych źródeł, w jaki sposób kinematyczne prawa Keplera pozwoliły sformułować prawo powszechnego ciążenia.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium

Notkę biograficzną i/lub audiobook wraz z poleceniami aktywizującymi można wykorzystać jako kilkuminutowy wstęp (zainteresowanie tematem) do typowej lekcji o prawach Keplera.