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: Roman Frąckowiak

Przedmiot wiodący:

• fizyka

Filary metodologii STEM realizowane w ramach zajęć:

(S) przedmioty przyrodnicze

• chemia

• fizyka

(T) technologie

• informatyka

(E) inżynieria

(M) matematyka

Etap edukacyjny:

II etap - szkoła podstawowa,

• klasa 7

• klasa 8

Pracownia STEM wspierana przez scenariusz:

• P3: Pracownia przyrodnicza

Czas potrzebny na realizację zajęć:

• 90 minut (2 godziny lekcyjne)

Sugerowany sposób organizacji czasu:

• zajęcia realizowane w całości w sposób ciągły

Krótki opis zajęć

Zajęcia wprowadzają w podstawy metrologii elektrycznej, obejmujące pomiary prądu, napięcia i oporu w prostych obwodach. Uczniowie poznają działanie multimetru oraz uczą się budować układy na płytkach stykowych. W części praktycznej wykonują pomiary, analizują wyniki i weryfikują prawo Ohma oraz prawa Kirchhoffa. Zajęcia rozwijają umiejętność pracy z aparaturą pomiarową, logiczne myślenie i współpracę w grupie. Efektem pracy jest samodzielne i świadome wykonywanie podstawowych pomiarów elektrycznych oraz interpretacja ich wyników.

Tytuły i odnośniki do e‑materiałów z ZPE, w oparciu o które przygotowane są zajęcia

• Prąd elektryczny i jego natężenie

• Napięcie elektryczne

• Urządzenia elektryczne

• Wyznaczanie oporu elektrycznego i mocy wydzielonej w oporniku zasilanym przez baterię. Niepewność pomiarów.

• Prawo Ohma i opór elektryczny

• Badanie zależności między natężeniem prądu a napięciem elektrycznym w obwodzie

• Połączenie równoległe odbiorników

• Połączenie szeregowe odbiorników

Cel ogólny zajęć:

Uczniowie rozumieją podstawowe prawa elektryczne oraz potrafią poprawnie i świadomie wykonywać pomiary wielkości elektrycznych z użyciem multimetru, analizując wyniki i wyciągając logiczne wnioski.

Cele operacyjne w sferze kognitywnej zgodnie ze zrewidowaną taksonomią Blooma

Z zakresu pamiętania informacji
(przywoływanie istotnych informacji).

Uczeń:

• definiuje podstawowe wielkości elektryczne, takie jak napięcie, natężenie prądu i opór, oraz podaje ich symbole i jednostki w układzie SI. 

• wymienia elementy obwodu elektrycznego i ich graficzne oznaczenia, między innymi źródło zasilania, rezystor, amperomierz i woltomierz.

•  rozpoznaje na schemacie poprawny sposób włączenia amperomierza i woltomierza

•  przytacza treść prawa Ohma oraz pierwszego i drugiego prawa Kirchhoffa.

• podaje wzory na obliczanie oporu zastępczego dla połączenia szeregowego i równoległego.

Z zakresu rozumienia informacji
(wyjaśnienie istotnych informacji).

Uczeń:

• wyjaśnia, na czym polega przepływ prądu w obwodzie, czyli że jest to uporządkowany ruch ładunków pod wpływem napięcia; 

• tłumaczy zależność między napięciem, natężeniem i oporem, opierając się na prawie Ohma; 

• opisuje zasadę działania amperomierza i woltomierza oraz uzasadnia, dlaczego amperomierz podłącza się szeregowo, a woltomierz równolegle;

• wyjaśnia, dlaczego element mierzony omomierzem musi być odłączony od obwodu;

• interpretuje pierwsze prawo Kirchhoffa jako bilans prądów w węźle, 

• wyjaśnia, jak poszczególne bloczki wpływają na pomiary,

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

Uczeń:

• montuje prosty obwód elektryczny na płytce stykowej zgodnie ze schematem, umieszczając poprawnie źródło zasilania, elementy oraz mierniki; 

• posługuje się multimetrem do pomiaru napięcia, prądu i rezystancji, ustawiając właściwy zakres i podłączając przewody we właściwe miejsca;

• wykonuje pomiary napięć i prądów w różnych częściach obwodu oraz zapisuje wyniki w tabeli; 

• na podstawie zebranych danych oblicza nieznane wielkości, korzystając z prawa Ohma; 

• doświadczalnie wyznacza opór zastępczy połączenia równoległego, porównując wynik pomiaru z wartością teoretyczną;

• tworzy skrypt mierzący temperaturę oraz wydłużenie w Scratchu zgodnie z otrzymanym zadaniem.

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

Uczeń:

• analizuje wykonane pomiary i porównuje je z wartościami obliczonymi, sprawdzając zgodność z prawami Kirchhoffa;

• ocenia dokładność pomiarów i wskazuje możliwe źródła błędów, takie jak wpływ rezystancji wewnętrznej przyrządów oraz proponuje usprawnienia stanowiska lub sposobu pomiaru, aby uzyskać bardziej precyzyjne wyniki;

• planuje prosty eksperyment, na przykład zaprojektować sposób wyznaczenia nieznanego oporu przy użyciu multimetru i znanego rezystora, opierając się na prawie Ohma;

• ocenia, czy przygotowany program spełnia założone cele i poprawnie rozwiązuje postawiony problem.

Sposób realizacji zaplanowanych celów przez nauczyciela

Nauczyciel prowadzi zajęcia w formie krótkich wyjaśnień, pokazów i ćwiczeń wykonywanych w parach. Najpierw przedstawia podstawowe pojęcia dotyczące napięcia, prądu, oporu oraz praw Ohma i Kirchhoffa, a następnie demonstruje krok po kroku sposób prawidłowego użycia multimetru. W części praktycznej pełni rolę doradcy. Obchodzi stanowiska, sprawdza poprawność połączeń, zadaje pytania naprowadzające i pomaga uczniom analizować uzyskane wyniki. Podkreśla znaczenie logicznego myślenia, wykrywania błędów i wspólnego formułowania wniosków.

Realizowane punkty podstawy programowej kształcenia ogólnego dla danego przedmiotu

Przygotowanie nauczyciela

Nauczyciel przygotowuje wyposażenie stanowisk, gromadząc:

• zestaw multimetrów cyfrowych z przewodami oraz zapasowymi bateriami,
• płytki stykowe i przewody połączeniowe do budowy obwodów,
• elementy elektroniczne: rezystory o różnych wartościach, ewentualnie diody LED lub małe żarówki z rezystorami oraz bezpieczne źródło zasilania (bateria 9 V lub zasilacz ustawiony na 5–9 V),
• materiały pomocnicze: obiekty badawcze( cytryna/ziemniak), karty pracy, instrukcje do ćwiczeń i kalkulatory,
• stanowisko demonstracyjne z tablicą, komputerem i projektorem do prezentacji fragmentów materiałów ZPE oraz przykładowym obwodem pokazowym.

Przed lekcją sprawdza działanie sprzętu: dostęp do Internetu, poprawność multimediów, sprawność mierników i elementów oraz bezpieczeństwo okablowania na stanowiskach.

Co zrobić, aby zajęcia były dostępne dla wszystkich uczniów?

• Uczniowie z trudnościami wzrokowymi — przygotowanie powiększonych schematów obwodów oraz użycie wyraźnych, kontrastowych kolorów przewodów i elementów.

• Uczniowie z trudnościami manualnymi — praca w parach lub małych grupach oraz wsparcie przy umieszczaniu przewodów i elementów w płytce stykowej.

• Uczniowie ze specjalnymi potrzebami edukacyjnymi — jasne, krótkie instrukcje krok po kroku i checklisty ułatwiające pracę z multimetrem i obwodem.

• Uczniowie zaawansowani — dodatkowe zadania, takie jak analiza błędów pomiarowych czy wyznaczanie rezystancji wewnętrznej źródła.

Przygotowanie uczniów

Uczniowie powinni przypomnieć sobie podstawowe informacje z elektrostatyki i elektrodynamiki, w szczególności definicje oraz jednostki napięcia, natężenia i oporu. Na zajęcia przynoszą kalkulatory oraz notatniki do zapisywania wyników pomiarów i obliczeń. Nauczyciel jeszcze przed lekcją organizuje pracę w parach lub grupach 2–3 osobowych, aby ułatwić realizację części praktycznej.

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć

Kluczowe zasady bezpieczeństwa podczas zajęć  z wykorzystaniem STEM.

• pracujemy wyłącznie z niskimi napięciami w zakresie 5–12 V,

• nie używamy omomierza w podłączonym obwodzie,

• amperomierz wpinamy zawsze szeregowo,

• nie łączymy biegunów źródła zasilania bezpośrednio przewodami, aby uniknąć zwarcia,

• zwracamy uwagę na metalowe elementy stołów i urządzeń,

• po zakończeniu ćwiczeń odłączamy zasilanie obwodów.

Faza wprowadzająca

Faza realizacyjna

Faza podsumowująca

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

Praca domowa / projekt dla chętnych:
Uczniowie wyszukują informacje na temat oporu elektrycznego ciała człowieka i porównują go z oporami typowych urządzeń elektrycznych. Sprawdzają także, jakie są pozytywne zastosowania prądu w medycynie oraz jakie skutki może mieć porażenie prądem. Wyniki przedstawiają w formie krótkiego sprawozdania.

Dla uczniów zainteresowanych elektroniką: zaprojektować i zbudować prosty dzielnik napięcia z dwóch rezystorów i sprawdzić multimetrem, czy napięcie dzieli się zgodnie z obliczeniami. Wyniki można opisać i zaprezentować na kolejnej lekcji.

Propozycja ewaluacji lekcji i stopnia realizacji zaplanowanych celów edukacyjnych

Po lekcji nauczyciel analizuje karty pracy i sprawdza, czy uczniowie poprawnie wykonali pomiary, zapisali dane i wyciągnęli wnioski. Ocena może dotyczyć zarówno zaangażowania w część praktyczną, jak i poprawnej interpretacji wyników. Jeśli większość uczniów prawidłowo zrealizowała ćwiczenia i zrozumiała omawiane prawa, cele zajęć uznaje za osiągnięte. W przypadku zauważonych trudności nauczyciel planuje powtórkę lub krótkie utrwalające ćwiczenie.

Zastosowane metody STEM pozwalają ocenić umiejętność współpracy, myślenia analitycznego i samodzielnego eksperymentowania. Na kolejnej lekcji można przeprowadzić krótki quiz lub zadania sprawdzające, aby ocenić trwałość zdobytej wiedzy i zidentyfikować obszary wymagające powtórzenia.

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

Inne niezbędne środki i pomoce dydaktyczne

• multimetry cyfrowe z przewodami pomiarowymi,

• płytki stykowe i komplet przewodów połączeniowych,

• zestaw rezystorów o różnych wartościach,

• źródło zasilania niskonapięciowego (bateria 9 V lub zasilacz 5–9 V),

• diody LED lub małe żarówki do obserwacji zmian jasności,

• karty pracy oraz instrukcje do ćwiczeń,

• kalkulatory uczniowskie,

• stanowisko demonstracyjne z komputerem i projektorem do prezentacji materiałów z ZPE,

• ewentualny gotowy obwód pokazowy do demonstracji zasad pomiarów.

Źródła literaturowe