PENDULUM HULLÁM Prjektmunka tervezet Készítette: Fizika Dktri Iskla 2013/14 tavaszi félév Az e-learning alkalmazása a fizika és a természettudmányk vnatkzásában
Tartalmjegyzék A FELADAT... 4 A FIZIKA TÁBOR JELLEGÉRŐL BŐVEBBEN... 4 EGY ADOTT CSOPORT ÁLTAL ELKÉSZÍTETT PROJEKT TERVEZETÉNEK RÉSZLETES BEMUTATÁSA... 5 A TÉMA KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI... 6 CÉLOK... 6 PROJEKTMUNKA LÉPÉSEI HETI LEBONTÁSBAN... 7 1. Első hét... 7 2. Másdik hét... 8 3. Harmadik hét... 8 4-5. Negyedik-ötödik hét... 8 6. Hatdik hét... 9 7. Hetedik hét... 9 8. Nylcadik hét... 10 AZ ÉRTÉKELÉS SZEMPONTJAI... 10 A TANÁR FELADATAI... 10 EGYÉB HASZNOS TUDNIVALÓK... 11 Mire érdemes a prezentáció készítésénél figyelni... 11 Mire érdemes a bemutató előadás srán figyelni... 12 Példa a prjekt bemutatásának frgatókönyvére... 12 TOVÁBBI CSATOLT ANYAGOK... 13 Időbesztás táblázata - minta... 13 Értékelőlapk - minta... 14 Kilépő cédula... 14 Csprttársaim munkájának egyéni értékelése... 17 A tanuló értékelési lapja... 17 Bemutatók értékelése... 18 Csprtfglalkzásk értékelése... 19 MINDEN, AMIT A PENDULUM-HULLÁMRÓL TUDNI KELL... 20 avagy szerelem első látásra (írta: )... 20 fizikai háttere és matematikai leírása (írta: )... 20 2
számítógépes szimuláción (írta: Czövek Mártn és Frrás Bence)... 22 Bemutatjuk: a saját pendulum hullámunk (írta: )... 24 A TÁBOR ELKÉSZÜLT ANYAGAI... 25-8.C PwerPint bemutató (külön csatlmányban)... 25 Pendulum Waves... 25 Saját pendulum (T&J) videó (külön csatlmányban)... 25 Saját pendulum (A titkzats hang) videó (külön csatlmányban)... 25 Wrlds Best Ever Pendulum Wave... 25 Amazing Pendulum Wave Effect!... 25 Tea equals tw pie rt el ver gee - On Fire - Afrikaburn 2012 - Burning Pendulum Wave 25 Amazing Thailand's military parade... 25 Inga szimuláció... 25 - PendulumWave Szimuláció (készítette: Czövek Mártn és Frrás Bence, BDG) (külön csatlmányban)... 25-12.C PDF fájl (külön csatlmányban)... 25 A PROJEKT TOVÁBBI HOZOMÁNYAI AZ INFORMATIKÁBAN... 25 - Hullámk 12.C PDF fájl (külön csatlmányban)... 25 - Sund Prgram (készítette: Czövek Mártn és Frrás Bence, BDG)... 25 (külön csatlmányban)... 25 - Wave Prgram (készítette: Czövek Mártn és Frrás Bence, BDG)... 25 (külön csatlmányban)... 25 3
PENDULUM HULLÁM Prjektmunka tervezet A FELADAT A tanulóknak egy közösen kiválaszttt fizikai téma keretében kellett 3-5 fős csprtkban, az isklai fizika tábrban bemutatásra kerülő prjektmunkán dlgzniuk tanári felügyelet mellett. A FIZIKA TÁBOR JELLEGÉRŐL BŐVEBBEN Az iskla 40-50 tanulója vesz részt a minden évben megrendezésre kerülő fizika tábrban. A 13-19 éves tanulók meghíváss alapn juthatnak be a 4 naps tábrba, amely kmly előzetes munkát és felkészülést igényel. A szaktanárk válgatják be a diákkat az addigi teljesítményük alapján. Főként a fizika, matematika és bilógia-kémia tagzatkról, de ez nem feltétele a bekerülésnek. Előfrdulhat humán avagy nyelvi tagzatsk jelenléte is, aznban tekintettel a háttértudásuk különbözőségére, ez elég ritka. A krsztálybeli váltzatsság így is erős dafigyelést igényelnek. Az előzetes felkészítés srán szaktanári irányítás mellett kiscsprtkban egy-egy prjekten dlgznak. A munkaflyamat végén ezeket a tábrban mutatják be egymásnak a diákk. 10-15 darab 3-5 fős csapatban dlgznak. A prjektnek nincsen előre kötött frmája. Lehet ez egy adtt témában egy vagy több kísérlet, mérés, kiértékelés bemutatása, kísérleti eszköz építése, számítógépes szimuláció elkészítése. Esetenként történeti háttérrel, avagy elméleti, számítási leírásk bemutatásával egybe kötve. A diákk a szaktanárral együtt találják ki a témát, amin részben önállóan, illetve a prjekt nehézségétől, bnylultságától és életkri sajátsságktól függően megfelelő mértékű tanári segítséggel munkálkdnak a tábrt megelőző 1-2 hónapban. A tábrban a bemutattt prjektmunkákn kívül vannak egyéb prgramk is. A tábrt megelőző prgramk, például a Plaris Csillagvizsgáló meglátgatása. A tábr flyamán tanárk által vezetett csprtfglalkzásk (többségében évflyamnkénti bntásban kísérletezés, mérés, amely túlmutat az alapórákn), meghívtt előadók (kísérletező est, fizikatörténeti esti mese ), éjszakai csillagvizsgálás, flyamats szrgalmi túrórudi feladatk, amik elvégzéséért, kitalálásáért jutalmat lehet kapni. Lehet ez egy feladatlap érdekességekkel, avagy egy eszköz kipróbálása, majd működésének megfejtése. Ezen kívül a 4 nap alatt egy kis túrázás, sprtlás szintén fizikai feladatkkal egybe kötve. A tábr végén elsőként a tanárkkal, majd a tábrban részt vevő összes diákkal értékeljük a bemutatókat, a tarttt csprtfglalkzáskat. Lezárásként ezen értékelések tükrében, valamint az elkészült videó anyag megtekintésével a 4
tábrt követő héten a csprtk külön-külön, a vezető tanárral is értékelik a csprt több hetes közös munkáját! A tábr helyszíne legtöbbször egy előadótermekkel/tantermekkel felszerelt erdei iskla. Összefglalva: - előzetes közös prgramk - prjektmunka bemutatók - csprtfglalkzásk - túrórudi-feladatk - meghívtt előadók - csillagvizsgálás - sprtlás - reflektálás és értékelés Témaötletek az elmúlt évekből: (http://fizika.berzsenyi.hu/fizika-tabr) Hérn eszközök Rubens-féle cső Vitrlázás fizikája Knyhafizika Optikai rácss kísérletek Olimpiai rekrdk Minden, ami szárazjég Strbszkóp NXT-rbtk Lavinák Radiaktív mérések Különféle rakéták Elektrkémia Mágneses jelenségek Dppler-effektus Mikrhullámú sütő fizikája EGY ADOTT CSOPORT ÁLTAL ELKÉSZÍTETT PROJEKT TERVEZETÉNEK RÉSZLETES BEMUTATÁSA Krsztály: 8. évflyam és a 12. évflyam közös munkája Időtartam: 8 hét A heti óraszám teljesen fakultatív ügyesség, időbesztás, életkri sajátsságk, mtiváltság szerint. Az elvégzendő munkálatkat részflyamatkra bntjuk, egyéni időbesztási tervezetet készítünk. Ennek megfelelően kell a feladatkat időben elvégezni. Amennyiben ez az adtt héten 1 óra alatt sikerül, akkr 1 óra, ha 10 óra alatt, akkr 10 óra. A tanári segítség éppen abban rejlik, hgy segít a munkaflyamatk reális, egyenletes felsztásában, figyelembe veszi az isklai egyéb elfglaltságkat (versenyre készülés, sk dlgzat az adtt héten, szünetek, stb.), valamint tekintettel arra, hgy nem mindenki vesz részt minden munkaflyamatban, így feltétlenül szükséges a személyre szabtt munkabesztásk elkészítése. 5
A TÉMA KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI - életkri sajátsságk figyelembevétele: fizika (matematikai) tudásszintjüknek megfelelő érdekességeket tartalmaz a különböző évflyamk számára - tartalmazzn: látványs, fizikai tartalmban gazdag kísérletet és/vagy mérést történeti/elméleti vnatkzáskat matematikai/fizikai magyarázatkat, számításkat, levezetéseket Megjegyzés: A vegyes krsztály, eltérő tudásszint valamilyen frmában nehezíti a témák kiválasztását, hgy mindenki számára tartalmazzn érdekességeket az összes bemutató (ez nem is mindig teljesíthető). Alsóbb évflyamk által készített prjektmunka esetén ez nyilvánvalóan nem a fizikai elméletek bnylult számításaiban jelentkezik, míg idősebbeknél éppen arra kell figyelni, hgy a kisebbek számára is tartalmazzn az előadás izgalmas részeket. A mst bemutatásra kerülő téma éppen ettől igazán izgalmas, hgy a kisebbek és nagybbak együtt dlgztak a választtt prjekten. A tapasztalatk alapján aznban a nehézségek mellett jóval több hasznnal is jár az ilyesfajta szerveződés. Kicsik és nagyk egy prjekten dlgzva, vagy akár csak a tábrban beszélgetve, segítik, tanítgatják egymást, fejlesztik képességeiket. A legtöbb esetben nem csak a kisebbek tanulnak a nagybbaktól! Knkrétan ebben a prjektben is a szimuláció elkészítéséhez szükséges vlt az idősebbek bevnása, ami végül minden várakzást felülmúlva sikerült. Hzzá kell tennem, hgy az infrmatikai háttérhez én ilyen szinten nem értek. Én csak kiadtam a prjektünk jelenségének leprgramzását feladatként, amit végül két 12-edikes fiatalember önként és dallva vállalt el. Lényegében, azn túlmenően, hgy mit szeretnék látni, mire használjuk majd, mi a jelenség fizikai háttere, nem vlt egyéb, amiben a segítségemre szrultak vlna. Ettől függetlenül hétről hétre jöttek knzultálni újabb és újabb finmításaikkal, ötleteikkel. Megvitattuk, hgyan tehető felhasználóbaráttá a prgram (csúszka, adatk kivétele, stb.), kikérték a véleményem, de minden más, matematikai és prgramzási megldás a két tanuló önálló munkáját képezi! Lelkesedésük dáig fajult, hgy ugyan a prgram készítése kapcsán, de egészen más irányban is munkálkdni kezdtek hullám-prgramzás vnaln. Gndlva itt a lehető legkülönbözőbb hullámkra (hanghullám, vízhullám, földrengés, stb.) Végül még egy cikkben is megszttták tapasztalataikat (mellékletben megtalálható), aminek a legfntsabb üzenete talán az vlt: Essen neki bárki bátran!. CÉLOK - csprtmunka készségének elsajátítása - önálló munka elsajátítása - saját időbesztás (elkészítése tanári segítséggel) 6
- saját felelősség - prezentációkészítés (PwerPint, Prezi, stb. tanári instrukciók mentén) - eszközkészítés, barkácslás saját ötletek és tanári útmutatás alapján - szertárismeret, szertárhasználata és rendbetétele (kezdetben tanári felügyelettel) - fizikai, matematikai és infrmatikai tvábbképződés (fizikatörténet, elmélet, gyakrlat, számításk, kísérletezés, mérés, stb.) - 60 fős közönség (50 diák + 10 tanár) előtti előadói, kísérletezői készségek elsajátítása (tanári instrukciók mentén) - kreativitás, önállóság, precizitás, pntsság, egymásra való dafigyelés PROJEKTMUNKA LÉPÉSEI HETI LEBONTÁSBAN 1. Első hét Előzetes készülés a téma kiválasztása: önálló ötletgyűjtés - internetes kutatás - tthnról/isklatársaktól hztt ötletek - könyvek - cikkek - videók Az első hét végén közösen összegyűlik a csprt, megbeszélik, ki mit talált, majd a legjbb ötletek tvábbgndlásával, végül egy knkrét témát választanak. Érdemes már hét közben arra kérni a diákkat, hgy egy közös fórumra (gmail csprt, facebk) gyűjtse mindenki címszavakban, videók, linkek feltöltésével, milyen érdekes témákat talált. Ez másknak is ötletül szlgálhat, valamint a vezető tanárnak is szükséges, hgy körvnalazódjanak benne a lehetőségek. Ugyan az alapötlet a diákké, aznban azt, hgy melyik témában milyen lehetőségek rejlenek, azt a szaktanár tudja talán a legjbban előre megmndani. Ahhz, hgy az első hét után valóban döntés születhessen, a szaktanárnak is végig kell gndlnia az ötleteket, hgy megssza elképzeléseit a tanulókkal. A jelenleg bemutattt prjektmunka választtt témája: A PENDULUM HULLÁM Előzetes tudás: NEM szükséges! Megjegyzés: Ezért ideális a választtt téma a 8. sztálysk számára is! Tekintettel arra, hgy a prjekten dlgzó sztály matematika tagzats, szerencsére nyugdtan bele lehetett menni a matematikai háttér bnclgatásába, míg az infrmatikai hátteret a már sk ízben biznyíttt 12. évflyam szintén matematika tagzats sztályára bíztam. 7
2. Másdik hét Önálló adatgyűjtés - már a választtt témakörben - történeti háttérkutatás - elméleti (matematikai) háttér - fényképek - videók - linkek - szimuláció elkészítésének kezdetei - kísérleti leírás keresése - megvalósíthatóság végiggndlása CÉLOK MEGFOGALMAZÁSA! 3. Harmadik hét Feladatk kisztása, személyre szabtt időbesztás elkészítése és a feladatk elkezdése Elképzelhető, hgy valaki csak egy, másvalaki visznt akár több részflyamatban is részt vesz. Függ az egyéni készségektől (valaki jbban ért a számítógépekhez, másvalaki visznt barkácslni szeret, stb.), valamint a feladat bnylultságától, időigényétől. Nem árt aznban az sem, ha néha lyan feladatkat is el kell végezniük, amiben nem kifejezetten jók, hiszen így tudnak igazán fejlődni. Én fntsnak tartm, hgy magán az előadásn mindenki egyenrangúan részt vegyen, mindenkinek meg kelljen szólalnia. - feladatk kisztása és határidejének megvitatása - időbesztás elkészítése táblázat (melléklet) - eszközök elkészítésének első fázisa Ki? Hgyan? Miből? eszközkészítéshez ötletelés anyagszükséglet felmérése bevásárlás : anyagbeszerzési feladatk kisztása és elvégzése - történeti háttérkutatás - prezentációkészítés elkezdése - szimuláció elkészítése ( hgyan/mit fázis?) 4-5. Negyedik-ötödik hét Eszközkészítési, valamint a szimulációval és a prezentációval kapcslats munkálatk - önállóbb munkaflyamatk következnek, aznban nagyn lényeges a flyamats knzultáció a szaktanárral (alsóbb évflyamk esetén erre a vezetőtanárnak kell ügyelnie, később már ismerik ennek fntsságát és önállóan is jelentkeznek a diákk) - a felmerülő prblémákra skszr tt és aznnal kellene válaszlni, megldást találni, ezért figyelembe véve a valószínűsíthető rutin hiányát, az alsóbb évflyamkn az eszközöket amennyiben ez lehetséges előre egyeztetett időpntban, az isklai szertárban tanári felügyelet mellet készítsék 8
- prezentációkészítővel való flyamats egyeztetés: a prezentációt érdemes flyamatsan aktualizálni ahhz, ahl éppen tartanak a részflyamatkban, amit lehetséges (ftók, videók, képletek, grafiknk, szöveges tartalm, srrendiség) már érdemes gépre vinni, mert különben nagyn hsszadalmas munka A) verzió: egyetlen egy valaki fgja össze a prezentációt, egy stílusban, egyeztetve a kísérletet bemutató résztvevőkkel, hgy mi szerepeljen a diákn B) verzió: mindenki önállóan készíti el az előadás rá vnatkzó részét Amennyiben ennyire egy témakörbe csprtsul a munka, én az A) verziót szktam javaslni. Itt az infrmatikai háttérnél vált két részre az előadás! 6. Hatdik hét Végső fázisk - flyamats knzultáció a szaktanárral - eszközök elkészítésének utlsó simításai, befejezése, kipróbálása - prezentációk elkészítésének utlsó simításai, befejezése, elpróbálása - szimuláció elkészítésének utlsó simításai, befejezése, kipróbálása - a két flyamatrész, két sztály munkájának összehanglása (eszköz-szimulációperezntációk) 7. Hetedik hét Frgatókönyv és főpróba Személyre szabtt frgatókönyv írása: tekintettel arra, hgy a többség ebben az életkrban még nem készített, vagy nagyn kevés alkalmmal készített hasnlóan nagyszabású prjektmunkát, valamint nem, vagy még kevésszer állt 50-60 fős nagyközönség előtt, ahl skakra még idősebb krban is rátör a pánik, szükséges lehet előre megírni, ki-mit-mikrhgyan fg cselekedni a színpadn. Valamint az sem hátrány, ha a szakmai magyarázatkat knkrét mndatkba fglalják saját szavaikkal, amit akár az előadás előtti este, reggel újra átlvashat, valamint az előadás srán a biztnság kedvéért magánál tarthat (feltéve, hgy nem fellvasást tart belőle). Természetesen a nagybbaknál erre már egyáltalán nem vlt szükség, egyszer knzultáltak még velem az előadásuk részleteiről, időbesztásáról, de főpróbára és frgatókönyvre már nem vlt szükség. - előadás frgatókönyvének megírása és a szaktanárral való közös javítása, szükség esetén kiegészítése, módsítása - főpróbák: narrátr - kísérlet prezentációk - két csprt munkájának összehanglása a megadtt időtartamba való beleférés (30-45 perc) főpróbák hibáinak kielemzése tanári irányítással (esetleg kisebb közönség is behívható) 9
8. Nylcadik hét A tábr és az értékelés - előadás - az előadásról videfelvétel készül - elkészült prduktumk: kísérleti eszköz prezentációk szimulációk videófelvétel (vágás, stb.) A tábrt követő napkban: - pcinális: videó felvétel utólags vágása, feliratzása - értékelés (mellékletekben csatlva): videó felvétel visszatekintése saját csprt bemutatójának értékelése az előadást megelőző egyéni és csprtmunka értékelése többi csprt által bemutattt prjektmunka értékelése tábr értékelése - reflexió a kitöltött értékelések alapján vezetőtanártól, csprttagktól, diákktól, tanárktól megfelelő vlt-e a témaválasztás mi vlt jó, mit tanultak mit lehetett vlna másképp, jbban (a diákknak, tanárknak egyaránt) ugyanez kiterjesztve a teljes fizika tábrra egyéni értékelés AZ ÉRTÉKELÉS SZEMPONTJAI Mind a részfeladatkat, mind a hzzájuk tartzó határidőket a tanárral egyeztetve a tanuló adja meg. Természetesen elképzelhető, hgy nem minden tanuló vesz részt minden munkaflyamatban, ezért az időbesztás és az értékelés is nem csak csprtszinten, hanem személyre szabttan is történik. Az értékelés szempntjait, valamint a témát több szempntból megközelítő kitöltendő véleményező lapkat mellékletben csatltam. A TANÁR FELADATAI - a 8 hetes időszakra vnatkzó célk előzetes megfgalmazása (különösen fnts ebben az esetben, ahl lyan diákkkal dlgzunk, akiknek még nincsen nagyn ilyen irányú tapasztalatuk) 10
- témaválasztás segítése: a jó témaválasztás skat számít, akármennyire a diákk ötletei alapján születik meg a közösen döntés, a tanári útmutatás ezen a pntn nagyn fnts lehet, rámutat arra, milyen lehetőségek és nehézségek rejlenek a felmerülő prjekttémákban - feladatk egyértelműsítése prezentációkészítés szabályai (melléklet) bemutató előadás szabályai (melléklet) kísérleti bemutató szabályai (melléklet) - flyamats, rendszeres knzultáció - flyamats, rendszeres visszajelzés - elakadás esetén segítségnyújtás - biznys feladatk elvégzése tanári felügyeletet igényelnek (fúrás, tűzveszélyes anyagk) - értékelés EGYÉB HASZNOS TUDNIVALÓK Tekintettel a 13-14 éves krsztály életkri sajátsságaira, tapasztalatlanságára, még fntsabbá válik a eléjük támaszttt elvárásk, feladatk, célkitűzések pnts ismertetése, nymn követése, segítése. Ebben a részben a teljesség igénye nélkül ismertetek egy-két a prjekthez szükséges, technikai részletet, amit érdemes a diákkkal végigbeszélni a megfelelő részflyamatkat megelőzően! Természetesen, ahgy idősebbek lesznek, illetve minél több ehhez hasnló prjektmunkát láttak vagy vettek bennük részt, annál kevésbé lesz szükségük a tanári mankóra. Az évek alatt egyre jbban önállósdnak, saját maguk mérik fel igényeiket, önállóan kiismerik magukat a szertárban, kialakul bennük a saját magukkal szembeni elvárásk listája, precizitást, csprtmunkáhz való alkalmazkdást tanulnak, hiszen éppen ez a cél. Mire érdemes a prezentáció készítésénél figyelni - lehetőleg frmailag egységes (a kevesebb néha több elvet követve) - láthatóság, lvashatóság betűméret betűtípus színek (pl.: nem írunk zöld háttérre pirssal nem lvasható) - nem szabad túl sk szöveget írni (a közönség minden valószínűséggel nem tud egyszerre lvasni és figyelni is az újnnan elhangzttakra/látttakra), a szöveg csak vázlat, támpnt az előadónak, esetleg a legfntsabb dlgk mndatkba is fglalhatók, kiemelhetők, ezzel megelőzzük azt is, hgy az előadó fellvasást tartsn a prezentációból, helyette elősegíti az önálló beszédet 11
- a flash-ek használatával módjával kell bánni (a kevesebb néha több) - elrendezés, kiemelések - képletek bírása képletszerkesztővel (igényesség!) - képek-videók működésének/lejátszásának ellenőrzése - biztnsági máslat készítése, e-mailben, pendrive-n, CD-n Mire érdemes a bemutató előadás srán figyelni Itt is figyelembe kell venni, hgy a 8. évflyamsk minden valószínűséggel még nem rendelkeznek kellő rutinnal és tapasztalattal az ilyesfajta bemutatókhz, aznban jól felkészíthetők az akár 50 diáktársuk és 10 tanár előtti előadásra is, ha kellő dafigyeléssel vagyunk nem csak az eszközök készítésénél, hanem az előadásra való előkészületeknél is. Érdemes rákészülni, hgy ez időben szintén nem kevés munka. A diákk ugyan skszr nem értik, erre miért van szükség, ahgyan a frgatókönyvre sem. A tapasztalat aznban azt mutatja, hgy utólag nagyn is megértik, sőt, a későbbiek srán saját maguk megnyugtatására is készítenek ilyet! - előre átgndltan, lassan, hangsan, érthetően fgalmaz - csak lyasmit és úgy, ahgyan ő maga is megérti - úgy magyaráz, hgy az is megértse, aki még sha nem halltta/látta ez előtt (Ez nehéz!) - nem papírból lvasunk fel, az előre megírt vázlat segítség, de nem helyettesíti az élő előadást, a közönséggel való szemkntaktust, az önálló beszédet - nem áll háttal, sem a kísérleti eszköz/prjektr elé - ha szükséges, táblánál jegyzetel (ezeket természetesen gyakrlni kell, lehetőleg kisebb közönség előtt már a főpróbákn is) Példa a prjekt bemutatásának frgatókönyvére Minden tanuló maga készíti el a saját szövegét, amelyet a tanárral közösen átlvasnak, javítanak, megbeszélnek, majd a főpróbákn ennek alapján gyakrlják a bemutatót. Mire érdemes figyelni: (Támpntk, nem kötelező így felkészülni!) - tartalmi rész: átgndlt, van eleje és vége (bevezető, tartalmi rész, összefglalás) - szakmai részek helyességének ellenőrzése - figyelemfelkeltő részek taglása, elhelyezése - srrendiség, felépítése: 12
bevezető történeti háttér előbb bemutatja a kísérletet, utána megpróbálja kitaláltatni a közönséggel az eszköz működését, részletes magyarázatt ad annak működési elvére fizikai és matematikai háttér (életkri sajátsságk figyelembevételével) állandó narrátr szerepe (az egyes részek között egy valaki fgja össze az előadást) diavetítő összehanglt kezelése (lehetőleg más kezelje, mint aki éppen beszél, de ismerje a srrendiséget) egyes csprtk összehanglása, srrendje - helyesírás és frmai követelmények (ez akkr is fnts, ha csak szóban fgnak előadni, ugyanis ez is fejleszti az írást, fgalmazást, a precizitást, pntsságt) - annak a tanulónak, akinek például a narrátri szerep jut, érdemes jelölnie azt is, hl, ki fg beszélni, mi fg történni TOVÁBBI CSATOLT ANYAGOK Időbesztás táblázata - minta Tanuló neve: Részflyamat megnevezése Határidők Teljesítve témakeresés, ötletelés, kutatómunka téma végleges kiválasztása témával kapcslats anyaggyűjtés kísérleti eszközökhöz anyagbeszerzés kísérleti eszközök elkészítése prezentáció elkészítése stb. 13
Értékelőlapk - minta Kilépő cédula A fizika tábri prjektmunkától azt vártam, hgy. Csprtmunkában A hirtelen felmerülő prblémákat csprtunkban legjbban. dlgztt a leghatéknyabban. ldtta meg a Nálunk -nak/nek kellett vlna többet dlgznia. Mit valósítttatk meg a tervezésből?. A legjbbak a következő munkaflyamatban vltunk:. Mit nem tudtatk megvalósítani?. Mi vlt ennek az ka?. Milyen új, váratlan kérdések merültek fel a munka srán? Hgyan ldttátk meg?. A munka srán a legtöbbet -tól/től tanultam. 14
Jól tudtunk együttműködni, mert. Nem tudtunk jól együttműködni, mert _ Szerintem eleget tettem azért, hgy a csapat jól szerepeljen, például:.. Többet is tehettem vlna annak érdekében, hgy csapatunk jól szerepeljen, például:. Értékeld a saját munkádat (1-től 10-es skálán, 10 a legjbb munkát jelenti) :. Értékeld a csprt munkáját (1-től 10-es skálán, 10 a legjbb munkát jelenti). Értékeld a segítőtanárd munkáját (1-től 10-es skálán, 10 a legjbb munkát jelenti):. Miben kellett vlna többet/kevesebbet tennie (segítségadás, irányítás, beleszólás ) :. Milyen új ismeretekkel gazdagdtál?. Milyen új élményekkel gazdagdtál (lehet negatív is)? 15
Utólag mit csináltál vlna másképp? (Szervezés, csprtmunka, témaválasztás, anyag feldlgzása, kérdések feltevése, módszerek, stb.).. A fizika tábrban a prgram tetszett a legjbban. A fizikatábrban a prgram tetszett a legkevésbé. Szerintem, haszns vlt a fizika tábri munka, mert. Szerintem nem vlt sk értelme a fizika tábrnak, mert. Hgyan értékeld a csprt prduktumát (1-től 10-es skálán, 10 a legjbb munkát jelenti):. Mennyiben teljesültek a fizika tábrral kapcslats elvárásaid?. Min váltztatnál a fizika tábrral kapcslatban? (Szervezés, csprt-összeállítás, témaválasztás, lebnylítás, időkeret, segítő tanárk szerepe, módszerek, stb.). Egyéb észrevételek: 16
Csprttársaim munkájának egyéni értékelése Skála értelmezése: - 1 nem teljesítette - 2 hanyagul teljesítette - 3 elfgadhatóan teljesítette - 4 jól teljesítette - 5 kiválóan teljesítette Értékelő tanuló neve: Értékelendő csprttárs neve 1 2 3 4 5 A tanuló értékelési lapja (vezetőtanár tölti ki) Tanuló neve: Értékelés szempntjai 1 2 3 4 5 téma kiválasztását megelőző kutatómunka témával kapcslats adatgyűjtés időbesztás, határidők betartása eszközkészítés, szertárhasználat prezentáció készítés frgatókönyv megírása csprtmunkában való részvétel önálló munka bemutatón való szereplés másk által kaptt értékelések átlaga Átlag: 17
Értékeld a fizika tábrban bemutattt, többi csprt által készített prjektmunkákat, valamint a csprtfglalkzást, amin részt vettél! Bemutatók értékelése Az értékelés ötfkzatú skálán történik, ahl az 5-ös a lehető legpzitívabb visszajelzés. Bemutató címe: - Mennyire vlt jó szerinted a témaválasztás:. - Mennyire vlt számdra érdekes az elmélet: a kísérlet/mérés: egyéb: - Mennyire vlt érthető számdra az elmélet: a kísérlet/mérés: egyéb:...... - Mennyire tetszett az előadásmód. - Mennyire vlt jól használható, követhető a segédanyag (pl: pwer pint, feladatlap, stb.):. - Mennyire vlt számdra haszns ez a bemutató:. - Egyéb észrevételek: _. 18
Csprtfglalkzásk értékelése Az értékelés ötfkzatú skálán történik, ahl az 5-ös a lehető legpzitívabb visszajelzés. Csprtfglalkzás címe: _ - Mennyire vlt jó szerinted a csprtfglalkzás témája:. - Mennyire vlt számdra érdekes az elmélet: a kísérlet/mérés: egyéb: - Mennyire vlt érthető számdra az elmélet: a kísérlet/mérés: egyéb:...... - Mennyire vlt számdra haszns ez a csprtmunka:. - Mennyire segített kellő mértékben a tanár: 1. nagyn keveset segített 5. túl skat segített. - Miben segíthetett vlna többet:. - Miben nem kellett vlna annyit segítenie:. - Egyéb észrevételek :_. 19
MINDEN, AMIT A PENDULUM-HULLÁMRÓL TUDNI KELL FORRÁSANYAGOK: avagy szerelem első látásra (írta: ) http://fiziq2014.blgspt.hu/2014/02/pendulum-hullam-avagy-szerelem-els_17.html fizikai háttere és matematikai leírása (írta: ) Fizikai alapk kezdőknek : Kötélre függesztett testet egyensúlyi helyzetéből kitérítve, majd magára hagyva, a test egy körív mentén peridikus ún. ingamzgást végez. Elhanyaglható tömegű, hsszú kötélen lógó kisméretű (pntszerű) test esetén matematikai ingáról (vagy más néven fnálingáról) beszélünk. Igazlható, hgy egy matematikai inga mzgása kis szögkitérés ( φ 5 ) esetén harmnikus rezgőmzgásnak tekinthető. Ha a test két szélső helyzete között egyenes vnalú pályán, peridikusan mzg, rezgőmzgásról beszélünk. Amennyiben ennek a rezgőmzgásnak a kitérése az idő függvényében szinusz függvénnyel írható le, akkr harmnikus rezgőmzgásnak nevezzük. Ilyen például egy elhanyaglható tömegű rugóra akaszttt, nyugalmi helyzetéből kitérített, majd magára hagytt pntszerű test mzgása, amennyiben a külső erőktől származó egyéb hatásktól (pl.: közegellenállás) eltekintünk, valamint a rugót csak kis mértékben térítjük ki (maradandó alakváltzást nem kzunk rajta). A matematikai inga harmnikus rezgőmzgással való kapcslatának felhasználásával megmutatható, hgy egy matematikai inga lengésideje kis szögkitérések esetén a T = 2π l g összefüggésből meghatárzható, ahl T az inga periódusideje, l a kötél hssza, g a nehézségi gyrsulás. Az inga lengési síkját megtartja, valamint kis kitérésekre lengésideje sem váltzik lényegesen. Az eszköz elkészítéséhez szükséges matematikai háttér haladóknak : Jelöléseink: A pendulum hullámban lévő ingákat (glyókat) beszámzzuk: i = 0,1,2,3,, n. A pendulum így összesen (n + 1) db ingából áll. Legyen a nulladik inga a leghsszabb. τ pendulum hullám teljes periódusideje (az a legkisebb idő, amely alatt a pendulum hullámban lévő összes inga ismét egyszerre éppen a kezdeti pzíciójába ér) T i i edik inga periódusideje l i i edik kötél hssza N a leghsszabb (i = 0) inga τ idő alatti lengéseinek száma 20
i inga srszáma τ idő alatti lengések száma T i 0 N T 0 = τ N 1 N+1 T 1 = τ N + 1 2 N+2 T 2 = τ N + 2...... i N + i T i = τ.. N + i.... n N+n T n = τ N + n A kötélhsszak megadására vnatkzó összefüggést két különböző módn is bemutatjuk. 1. A fenti táblázat alapján adtt τ, n, N esetén az egyes ingák hssza: T = 2π l g l i = g 4π 2 T i 2 l i = g 4π 2 ( τ 2 N + i ) Az adatk egy lehetséges és kivitelezhető megadása: τ = 90 s a pendulum hullám teljes periódusideje n = 15 n + 1 = 16 db glyó N = 52 a legsszabb inga lengéseinek száma egy teljes τ periódusidő alatt Ezekből az adatkból a fentebbi összefüggés alapján meghatárzhatóak a szükséges kötélhsszak. Ennek eredménye az iménti adatkkal táblázatban összefglalva: i l i [cm] i l i [cm] 0 74,4 8 55,9 1 71,7 9 54,1 2 69,0 10 52,4 3 66,5 11 50,7 4 64,2 12 49,1 5 62,0 13 47,6 6 59,8 14 46,2 7 57,8 15 44,8 21
2. A hsszak rekurzióval is megadhatók a következő módn: τ = (N + i) T i = (N + i + 1) T i+1, ahl i = 0, 1, 2,, n Ebből és az előzőek felhasználásával: N+i N+i+1 = T i+1 T i = l i+1 l i l i+1 = l i ( N+i N+i+1 )2 Érdekes kérdés, hgy más elrendeződés (például lineárisan növekvő kötélhsszak) esetén milyen mintázatk jöhetnek ki. Látunk-e hasnlóan szépet? Ez egy megfelelő szimulációval, ahl a különböző paraméterek könnyedén állíthatóak, gyrsan ellenőrizhető. számítógépes szimuláción (írta: Czövek Mártn és Frrás Bence) http://fiziq2014.blgspt.hu/2014/03/pendulum-hullam-szamitgepes.html számítógépes szimuláción A krábbi bejegyzésekben már emlegetett Czövek Mártn és Frrás Bence vagyunk mi fglalkzunk a számítógépes szimuláció készítésével. 12. sztálysk vagyunk; tanórai kereteken belül és azkn kívül is 3 éve tanulunk prgramzni Java nyelven. Az elmúlt hónapkban elkészítettük a pendulum hullám jelenségének számítógépes mdelljeként szlgáló prgramt. Ebben a bejegyzésben bemutatjuk a prgram elkészítésének menetét. Az elkészült prgram a Berzsenyi Dániel Gimnázium idei fizikatábrát követően szabadn elérhető lesz az iskla fizika munkaközösségének ldaláról. (http://fizika.berzsenyi.hu/) Előkészületek A prgram fő funkciója, hgy az ingarendszert mutatja elöl- és felülnézetből; ezen vetületek megrajzlásakr ténylegesen egy síkra rajzlunk, tehát a prgram nem 3 dimenziós bjektumkként tárlja az ingákat, annak ellenére, hgy biznys grafikai megldásk, mint például a glyók mérete, erre engednének következtetni. Ahhz, hgy animációt hzzunk létre, egymáshz közeli időpillanatkban rajzljuk ki az ingarendszert. Minden újrarajzláskr a vásznról letöröljük az előző képkckát, majd kirajzljuk az újat másdpercenként 33-szr. Ez tehát azt jelenti, hgy szükségünk van arra, hgy tetszőleges időpillanatban ismerjük valamennyi inga helyzetét. A rajzlást Descartes-féle derékszögű krdináta-rendszerben végezzük, tehát minden ingáról tudnunk kell az aktuális kitérési szöget és a fnál hsszát: ezekből az adatkból meghatárzhatók a glyók krdinátái. A fnálhsszak adtt ingarendszernél ismertek. (http://berzsenyi.hu/lendvai/pendulum_hullam_fizikai_hattere_es_matematikai_leirasa.pdf) Meg kell tehát határzni a kitérési szög idő (α t) függvényt minden ingára. Ez α(t)-ben másdrendű differenciálegyenletre vezet. A differenciálegyenlet pnts megldása nem zárt 22
alakban van, de ha α szinuszát az ingáknál megszktt módn α-val közelítjük, lyan differenciálegyenletet kapunk, amelynek megldása már hatéknyan kezelhető (lásd az angl nyelvű Wikipédia ide vnatkzó szócikkét: https://en.wikipedia.rg/wiki/pendulum_%28mathematics%29). Így már minden adtt, hgy az ingarendszer megfelelő vetületeit tetszőleges időpillanatban számlni tudjuk. A prgramzás alapvető lépései Krábbi prgramjainkban már többször használtunk egy a rajzlást Java nyelven igencsak megkönnyítő sztályt, a Rbert Sedgewick és Kevin Wayne prfesszrk által írt StdDraw-t (http://intrcs.cs.princetn.edu/java/stdlib/), amit ezútn is mindenkinek ajánlunk. A prgram első verzióját is ennek a környezetnek a felhasználásával készítettük el. Az úgynevezett bjektumrientált prgramzási kncepciót követtük: saját adattípuskat hztunk létre. Elsőként megírtuk az inga típust, ami tárlja egy inga összes paraméterét: a fnál hsszát, az inga maximális szögkitérését (tehát amekkra szöggel az elindításkr kitérítjük), a felfüggesztési pnt helyét (mint krdinátákat) és néhány egyéb adatt. Ezután létrehztuk az ingarendszer típusát, ami az előbb megírt ingákat használja; azk belső működését nem beflyáslja, csupán összehanglja őket: gndskdik például arról, hgy egyszerre induljanak el, illetve ez végzi el az ingák paramétereinek beállítását is. Ez a megközelítés azért vlt célszerű, mert nem csak lgikus egységekbe rendezte a kódt a típusk használata révén, de a későbbiekben alkalmaztt másik rajzlókörnyezettel is szinte váltztatás nélkül használható vlt. Az ezen egyszerű módszerrel történt megvalósítás előnye vlt, hgy könnyen és gyrsan el lehetett készíteni: az első verziót mindössze másfél óra munka után késznek lehetett nyilvánítani. A módszer hátránya aznban az, hgy éppen a rajzlási környezet krlátztt vlta miatt a prgram kezelőfelülete igen kevéssé vlt felhasználóbarát: nem lehetett például csúszkákat vagy gmbkat használni. A szélesebb lehetőségek miatt döntöttünk még a prgramzás elkezdése előtt úgy, hgy az első verzió elkészülte után a felhasználói felületet új alapkra helyezzük: a Java nyelv felhasználóbarát prgramk létrehzását lehetővé tevő Swing csmagjára álltunk át. A prgramzás hzadékai Az általunk írt prgram nem tanult fizikát: nincs tisztában sem Newtn törvényeivel, sem a gravitációval, csak az ingák mzgását leíró képleteket ismeri, amelyek aznban a közelítés miatt csak kis szögek esetén igazak. Ebből következően az sem zavarja, ha lyan kitérési szögértéket adunk meg, amire a közelítés már nem lenne igaz például 60 -t. Ez igen szórakztató jelenségekhez vezet: 120 -s kitérítés esetén például a glyók egy pillangómintát írnak le. Persze ennek a valósághz nyilván semmi köze: ha a rendszert 120 kal térítjük ki, a glyók nem körpályán fgnak elindulni, hanem először szabadesést végeznek. Ez utóbbi példa jól jellemzi a prgramzás srán nem csak a mi esetünkben ly gyakran megfgalmaztt álláspntt: megcsináljuk, mert megtehetjük. Természetesen nem minden ajánltt, ami technikailag megvalósítható. A nylcadiksk az általuk elkészített ingarendszer elindításakr egy hsszú deszka használatával térítik ki a glyókat. Ez az általuk használt paraméterértékek esetén valóban a kívánt eredményt adja, ám a prgram rámutat, hgy a burklógörbe általáns esetben nem 23
közelíthető egyenessel, ugyanis a kitérítésnek nem azns távlsággal, hanem azns szöggel kell történnie. Knklúziók Szeretnénk hangsúlyzni, hgy a prgramzás semmiképpen sem tekintendő megközelíthetetlen vagy misztikus területnek biznys dlgk egyszerűbbek, mint gndlnánk. Azt tapasztaltuk, hgy skszr meglepően gyrsan működő kódt lehet létrehzni. Prjektünk megkezdése előtt a használt eszközök jelentős részéről semmit vagy szinte semmit nem tudtunk. Ez aznban a prgramzás területén gyakran nem jelent akadályt: az elterjedtebb nyelvek fntsabb csmagjai általában rendelkeznek jó dkumentációval és azt kiegészítő útmutatókkal; e téren a Java nyelv különösen kiemelkedő. (Skat használtuk az Oracle ldalán található Java Tutrialst (http://dcs.racle.cm/javase/tutrial/) és a Sedgewick Wayne-féle ktatási anyagkat.) Végezetül szeretnénk emlékeztetni arra, hgy prgramzni jó, és buzdítunk mindenkit, hgy próbálja ki és gyakrlja aktívan. A prgrammal kapcslats bármilyen kérdés felmerülése esetén elérhetők vagyunk a pendulumwave@gmail.cm címen. Czövek Mártn és Frrás Bence Berzsenyi Dániel Gimnázium, Budapest 12. évflyam, speciális matematika tagzat Bemutatjuk: a saját pendulum hullámunk (írta: ) http://fiziq2014.blgspt.hu/2014_04_01_archive.html 24
A TÁBOR ELKÉSZÜLT ANYAGAI (külön csatlmányban) - 8.C PwerPint bemutató (külön csatlmányban) több hiperhivatkzás található benne, amelyeket külön csatlk: Pendulum Waves (https://www.yutube.cm/watch?v=yvkdfj9pkrq) videó + Debussy: Clair de lune (vágtt) aláfestő zene Saját pendulum (T&J) videó (külön csatlmányban) Saját pendulum (A titkzats hang) videó (külön csatlmányban) Wrlds Best Ever Pendulum Wave (https://www.yutube.cm/watch?v=vdtfwxl-ajg) videó Amazing Pendulum Wave Effect! (https://www.yutube.cm/watch?v=7_aiv12xbbi) videó Tea equals tw pie rt el ver gee - On Fire - Afrikaburn 2012 - Burning Pendulum Wave (https://www.yutube.cm/watch?v=u00of3ilnus) videó Amazing Thailand's military parade (https://www.yutube.cm/watch?v=jdzur583es) videó Inga szimuláció (https://phet.clrad.edu/translatin/128/simulatin/pendulum-lab) - PendulumWave Szimuláció (készítette: Czövek Mártn és Frrás Bence, BDG) (külön csatlmányban) - 12.C PDF fájl (külön csatlmányban) A PROJEKT TOVÁBBI HOZOMÁNYAI AZ INFORMATIKÁBAN (külön csatlmányban) - Hullámk 12.C PDF fájl (külön csatlmányban) - Sund Prgram (készítette: Czövek Mártn és Frrás Bence, BDG) (külön csatlmányban) - Wave Prgram (készítette: Czövek Mártn és Frrás Bence, BDG) (külön csatlmányban) 25