Scenariusz zajęć realizowanych zgodnie z metodologią STEM w oparciu o zasoby Zintegrowanej Platformy Edukacyjnej, opracowany w ramach rządowego programu wspierania organów prowadzących szkoły i placówki w rozwijaniu umiejętności cyfrowych dzieci i młodzieży na lata 2025‑2029 – „Cyfrowy Uczeń” (Dz.U.2025.1254)

Imię i nazwisko autora:  Izabela Okrzesik‑Frąckowiak

Przedmiot wiodący:

• fizyka

Filary metodologii STEM realizowane w ramach zajęć:

(S) przedmioty przyrodnicze

• fizyka

(T) technologie

• informatyka

(M) matematyka

Etap edukacyjny:

III etap - szkoła ponadpodstawowa

• liceum ogólnokształcące

• technikum

Pracownia STEM wspierana przez scenariusz:

• P3: Pracownia przyrodnicza

Czas potrzebny na realizację zajęć:

• 90 minut (2 godziny lekcyjne)

Sugerowany sposób organizacji czasu:

• zajęcia podzielone na odrębne jednostki lekcyjne

Krótki opis zajęć

Zajęcia wprowadzają uczniów w zjawisko efektu Dopplera poprzez interdyscyplinarne podejście STEM, łącząc fizykę fal dźwiękowych, analizę danych matematycznych oraz kontekst  związany z pomiarami               i dokładnością obserwacji. Podczas lekcji uczniowie, korzystając z czujnika dźwięku w pracowni STEM oraz wybranych  e‑materiałów ZPE, samodzielnie przeprowadzają eksperymenty, rejestrują i analizują zmiany częstotliwości dźwięku. Celem lekcji jest zrozumienie mechanizmu efektu Dopplera                       i umiejętność jego praktycznego zastosowania. Na zakończenie uczniowie potrafią wyjaśnić zjawisko, interpretować dane pomiarowe, rozwiązywać problemy badawcze oraz ocenić poprawność otrzymanych wyników.

Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE, na podstawie których przygotowane są zajęcia

Na czym polega efekt Dopplera?

Efekt Dopplera

Ziemskie przykłady efektu Dopplera

Zastosowanie efektu Dopplera w astronomii

Cel ogólny zajęć:

Zajęcia dotyczą efektu Dopplera, jego roli w opisie fal dźwiękowych oraz wynikających z niego zastosowań praktycznych.  Uczniowie realizują treści poprzez aktywne działania badawcze i eksperymenty w pracowni STEM, wykorzystując czujnik dźwięku oraz e‑materiały ZPE. Dzięki temu teoria fizyczna jest bezpośrednio łączona z pomiarem, analizą danych i samodzielnym wnioskowaniem.

• II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

• III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.

Cele operacyjne w sferze kognitywnej zgodnie ze zrewidowaną taksonomią Blooma

Z zakresu pamiętania informacji
(przywoływanie istotnych informacji).

Uczeń:

• wymienia definicję efektu Dopplera

• podaje przykłady tego zjawiska fizycznego

Z zakresu rozumienia informacji
(wyjaśnienie istotnych informacji).

Uczeń:

• wyjaśnia, dlaczego częstotliwość odbierana zmienia się, gdy źródło dźwięku porusza się względem obserwatora

Z zakresu zastosowania informacji
(rozwiązywanie problemów o zamkniętej strukturze, o jednoznacznym rozwiązaniu).

Uczeń:

• oblicza prędkość źródła poruszającego się po torze prostym na podstawie zmierzonej zmiany częstotliwości

Z zakresu analizowania, oceniania i tworzenia informacji 
(rozwiązywanie problemów o otwartej strukturze, tworzenie własnych rozwiązań zadanych problemów, ocena dotycząca wartości idei lub materiałów).

Uczeń:

• projektuje prosty układ eksperymentalny z użyciem czujnika dźwięku do pomiaru efektu Dopplera dla różnych prędkości i ocenia ograniczenia pomiarowe

Sposób realizacji zaplanowanych celów przez nauczyciela

• wykład informacyjny,

• pokaz multimedialny,

• analiza pomysłów

• praca indywidualna,

• praca w parach     

Realizowane punkty podstawy programowej kształcenia ogólnego dla danego przedmiotu

Przygotowanie nauczyciela

1. Przeczytać i przeanalizować polecane e‑materiały dostępne na ZPE.

2. Przetestować symulację interaktywną dostępna na ZPE na komputerze i przygotować krótki pokaz na rzutniku.

3. Zmontować zestaw pomiarowy w pracowni STEM i przetestować rejestrację dźwięku oraz generowanie prostego tonu

4. Przygotować karty pracy dla grup

5. Sprawdzić oprogramowanie do analizy (FFT)i przygotować instrukcję krok po kroku dla uczniów.

6. Bezpieczeństwo i dostępność:sprawdzić trasę eksperymentu, przygotować alternatywy dla uczniów z niepełnosprawnościami.

7. Sprzęt:

• czujnik dźwięku / mikrofon laboratoryjny kompatybilny z PC (1 na grupę lub 1 na dwa zespoły)

• komputer z oprogramowaniem do akwizycji dźwięku i analizą częstotliwości (możliwy darmowy program: Audacity lub inne, instrukcja dołączona)

• głośnik z generatorem tonów (lub smartfon z aplikacją generującą stałą częstotliwość)

• wózek lub ruchoma platforma (niskie tarcie) do poruszania głośnika po prostej szynie (może być teleskopowa szyna, rolki, lub zabawkowy wózek)

• stoper, miarka, taśma miernicza

• statywy, mocowania, zabezpieczenia (taśmy, kliny) — by unikać spadnięcia głośnika

• tablica, rzutnik/monitor do pokazania symulacji dostępnej na ZPE

• zestaw do notowania (karty pracy, kalkulatory)

Materiały dodatkowe: instrukcje eksperymentu (wydrukowane)

Co zrobić, aby zajęcia były dostępne dla wszystkich uczniów?

Aby zajęcia z fizyki były dostępne dla wszystkich uczniów – w tym tych ze specjalnymi potrzebami edukacyjnymi (SPE) – warto zaplanować je tak, aby uwzględniały różnorodne możliwości, tempo pracy oraz style uczenia się.

Ogólne zasady: indywidualizacja zadań, dobra komunikacja, alternatywy sensoryczne, zabezpieczenie dostępu do materiałów (PDF, audio) w formatach przyjaznych (większa czcionka, nagrania audio).

Konkretne działania:

• Uczniowie z dysleksją / trudnościami w czytaniu: otrzymać wersje materiałów ZPE w PDF + skrót najważniejszych punktów przygotowany przez nauczyciela; zezwolić na użycie czytnika tekstu

• Uczniowie z problemami słuchu: zapewnić wizualizację danych (wykresy f′(t), zapisy FFT)  i transkrypcje nagrań; umożliwić pracę z wizualną symulacją zamiast audio

• Uczniowie z ograniczeniami ruchowymi: przypisać role w zespole, które nie wymagają przemieszczania (np. analiza danych, obsługa FFT, notowanie); przygotować stół na odpowiedniej wysokości

• Uczniowie z zaburzeniami przetwarzania sensorycznego: zaproponować alternatywę (zamiast głośnych dźwięków użyć niższych natężeń lub wizualizacji), stosować stopniowanie bodźców

Dłuższe czasy na zadania: dać dodatkowy czas na obliczenia i raporty; możliwość zapisania odpowiedzi ustnej zamiast pisemnej.

Przygotowanie uczniów

Każdy uczeń  powinien przed lekcją:

1. Przeczytać: materiał dostępny na ZPE — „Na czym polega efekt Dopplera?” — sekcjaWprowadzenie

2. Obejrzeć: krótką część symulacji interaktywnej dostępnej na ZPE

3. Odpowiedzieć na 3 pytania zamknięte zawarte w e‑materiale dostępnym na ZPE w sekcji „Sprawdź się”

4. Przynieść na lekcję: notatki, kalkulator, opcjonalnie smartfon (jeśli w szkole dozwolone) do generowania tonu (zgoda nauczyciela)

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć

• Upewnić się, że przewody nie blokują przejść — zabezpieczyć taśmą.

• Stabilnie zamocować głośnik i czujnik, aby zapobiec upadkom.

• Unikać zbyt dużych natężeń dźwięku (szczególnie przy pracy blisko ucha) — stosować bezpieczne poziomy (np. < 85 dB jeżeli dłuższa ekspozycja).

• Zachować ostrożność przy ruchach platformy — nie stawać na torze, nie dotykać poruszających się elementów.

• Przed eksperymentem przeprowadzić instruktaż  BHP (werbalnie) i przypomnieć zasady pracy zespołowej.

• W przypadku uczniów z nadwrażliwością dźwiękową zapewnić alternatywę.

Faza wprowadzająca

Faza realizacyjna

Faza podsumowująca

Propozycja działań dla uczniów, które mają na celu integrację i utrwalenie zdobytej wiedzy

Mini‑projekt (2 tygodnie) : W grupach przygotować krótkie wideo (3–5 min) wyjaśniające efekt Dopplera z eksperymentem domowym (np. użycie rowerka z głośnikiem) i odniesieniem do zastosowań (radar, astronomia).

Test online : oparty na materiałach ZPE (ćwiczenia „Sprawdź się”) — szybka ewaluacja wiedzy pamięciowej i rozumienia.

Zadanie rozszerzające (analiza danych : zebrać pomiary wszystkich grup i wspólnie przeanalizować statystycznie (średnia, odchylenie standardowe) — dyskusja o niepewności pomiarowej 

Zadanie typu: Źródło emituje ton o częstotliwości..... . Prędkość rozchodzenia dźwięku  w powietrzu to ...... .  Obserwator mierzy częstotliwość podczas zbliżania się źródła dźwięku. Oblicz prędkość źródła .

Propozycja ewaluacji lekcji i stopnia realizacji zaplanowanych celów edukacyjnych

1. Ankieta ewaluacyjna od uczniów: co się udało, co sprawiało trudność, ocena stopnia realizacji celów (skala 1–5) — nauczyciel wykorzysta do poprawienia scenariusza.

2. Refleksja pisemna: uczniowie opisują, w jakim stopniu ich wyjściowa wiedza (z fazy wprowadzającej) uległa zmianie.

Szczegółowy wykaz elementów e‑materiałów z ZPE wykorzystanych do opracowania scenariusza

Inne niezbędne środki i pomoce dydaktyczne

• czujnik dźwięku / mikrofon laboratoryjny kompatybilny z PC (1 na grupę lub 1 na dwa zespoły)

• głośnik z generatorem tonów