أكتشف بنفسك : الصفحة الرئيسية > أنشطة > كهرباء > دوائر كهربائية > الدرس: الدوائر الكهربية في المرحلة الثانية
سلسلة دراسية: : الدرس: الدوائر الكهربية في المرحلة الثانية  [الدورة ٢]
الدرس: الدوائر الكهربية في المرحلة الثانية
مؤلفون
 

منح بعض الأفكار حول كيفية إعداد الحصص التي تتناول موضوع الكهرباء في المرحلة الثانية. بعد أن أدرك التلاميذ كيفية إضاءة احد المصابيح، يتوجه اهتمام التلاميذ إلى كيفية إطفائها والى مفهوم التوصيل والعزل (وهو المفهوم الذي يتم تناوله من خلال منهج المرحلة الثالثة) كما سيبحث التلاميذ عن أسباب حدوث الأعطال.

ملخص
 
٠١/٠١/١٩٩٩
تاريخ النشر : 
 

إعداد دائرة كهربية بسيطة: القدرة على إعداد دائرة كهربية تمكن من إضاءة احد المصابيح بواسطة عامود جاف والقدرة على التحكم في هذه الدائرة الكهربية عن طريق مفتاح أو زر ضغط. وكذلك القدرة على التعرف على أسباب الأعطال داخل أي دائرة كهربية بسيطة أو داخل أي شيء يتم تغذيته بالعامود الجاف. والقدرة أيضا على تشخيص أسباب العطل في المعدات البسيطة وذلك بعمل الفحوصات اللازمة. والتعرف على المبادئ الأولية لتأمين الأشخاص والأشياء عند استخدام الكهرباء.

مفاهيم مستهدفة
 
 

 نماذج من المعدات التي تطرح مشكلة ما:
 إذا ما أبعدنا المصباح عن العامود الجاف، فهل يقل التوهج؟ كيف يمكن إطفاء المصباح دون فك الدائرة الكهربية؟
 نماذج من أعمال التلاميذ: قد يعتقد بعض التلاميذ أن بإمكان سلك واحد فقط توصيل الكهرباء التي "يلتهمها" المصباح أو الجهاز الكهربي، ويعتقد البعض الآخر أن الكهرباء تترك كل طرف من أطراف العامود الجاف لتصل إلى المصباح، مما يبرر لهم توهج المصباح.
الخطوات:
٨ حصص مدة كل منها ٤٠ دقيقة تقريباً ويوجد ركن كهربي دائم مثبت في الفصل.
يقسم التلاميذ إلى مجموعات زوجية
في نهاية كل حصة يقوم التلاميذ بتوضيح تجاربهم بالرسم. كما يضعون الإشارات حول ملاحظاتهم. ويقومون بتخزين كافة أعمالهم داخل الملف الخاص بهم.

التأمين:
يتم إخطار التلاميذ في كل حصة بمخاطر الكهرباء. فلا يجب عليهم محاولة القيام بهذه التجارب في منازلهم بدون حضور أولياء أمورهم.

الخطوات التربوية:
الحصة الأولى:

المشكلة المطروحة: إضاءة احد المصابيح بواسطة عامود جاف مستوى ثم القيام بذلك بعيداً عن المصباح.
الفكرة المراد الوصول إليها: إيجاد نقاط التلامس الجيدة.
سرعان ما يتغلب التلاميذ على هذه المشكلة ولكن يجدون صعوبة بعض الشيء في عرض ورسم تجاربهم والتركيبات التي تم تنفيذها.

الحصة الثانية:
المشكلة المطروحة: هل إبعاد المصباح يؤدى إلى قلة التوهج؟ وللإجابة على هذا السؤال، يجب أن يقوم التلاميذ بإعداد تركيبة معينة بحيث يكون المصباح فيها متصل بالعامود الجاف بواسطة بعض الأسلاك الكهربية.
الفكرة المراد الوصول إليها: إعداد دوائر كهربية طويلة بالتدريج.
يرسم التلاميذ هذه التركيبات بسهولة بينما تظل شدة الإضاءة بنفس المستوى.

الحصة الثالثة:
المشكلة المطروحة: يتم إطفاء المصباح دون فك الدائرة (كما يحدث في الحقيقة).
الفكرة المراد الوصول إليها: فكرة المفتاح وفائدته.
يقترح التلاميذ العديد من الحلول. ثم يقومون بعمل دائرة يقترحها المعلم على السبورة: وهنا يحين الوقت للتعرف على الأجزاء المختلفة التي تتألف منها الدائرة الكهربية وبالتالي الوصول تدريجياً إلى رسم توضيحي لها.
يجد التلاميذ حلولا سريعة لقطع الدائرة. وبذلك يدركون سريعاً دور المفتاح ولكنهم يواجهون صعوبات في الرسم التخطيطي لهذه الدائرة الكهربية.

تعليق "اصنع بيدك": هنا توجد بعض المتغيرات الممكنة التي تزيد على كل ما تم اقتراحه. فأحد هذه المتغيرات تتمثل في توفير بعض الأدوات للتلاميذ (ماسكات باريزية، أسلاك كهربية ومشابك) ثم يطلب من التلاميذ تصميم وتنفيذ مفتاح باستخدام هذه الأدوات.
يقوم التلاميذ بإعداد المفاتيح التي يقترحونها ثم يقومون بمقارنتها بعد ذلك. وتفترض هذه العملية توفير أنواع مختلفة من الأدوات (ابتداء بعلب الكبريت ووصولا إلى اليايات مرورا بالماسكات الباريزية) وقد لا يفضل إجراء هذه الأعمال مع تلاميذ صغار في السن. حيث يفضل تخصيص هذا النوع من الأنشطة للأطفال في نهاية المرحلة الثالثة. وفى النهاية، يفترض هذا النشاط أن يتصرف المعلم بحرية في هذا المجال، لذا لا يشترط القيام بها منذ بداية الشروع في الأنشطة التي تتناول الدوائر الكهربية.

الحصة الرابعة:
المشكلة المطروحة: تنفيذ دائرة كهربية يمكن إضافة أدوات أخرى إليها (مقص، برجل، ماحيات، أقلام، الخ). الفكرة المراد الوصول إليها: الأجسام الموصلة والأجسام العازلة.
يجب على التلاميذ إيجاد ثلاثة أشياء تسمح "بمرور التيار الكهربي" وثلاثة أشياء أخرى "لا تسمح بمرور التيار الكهربي".
ثم يقوم التلاميذ بإعداد جدول ويحاولون تحديد ما يميز الأشياء الموصلة للتيار والأشياء الأخرى.
يتمتع التلاميذ كثيرا بذلك ويفضلون اختبار أشياء جديدة. كما يدركون سريعا أن هناك بعض الأجسام التي لا تسمح بمرور التيار الكهربي بينما يترددون بشأن المعادن.

تعليق "اصنع بيدك": يجذب هذا النشاط انتباه التلاميذ بشدة. ومع ذلك يفضل تذكيرهم بمدى خطورة إجراء هذه التجارب بالمنزل حيث شدة التيار تصل إلى ٢٢٠ فولت مما يعرض لمخاطر الحرق والصدمات الكهربية والصعق. فبعض الأجسام التي تسمى "غير موصله" عند استخدامها مع الدائرة الكهربية في الفصل (عامود جاف ومصباح كهربي) ليتوهج المصباح تسبب أضراراً وخسائر أقل بكثير من تلك التي قد تحدث نتيجة استخدامها مع شدة تيار منزلية قد تصل إلى ٢٢٠ فولت.

الحصة الخامسة:
المشكلة المطروحة: إضاءة عدة مصابيح في نفس الدائرة الكهربية.
الفكرة المراد الوصول إليها: التوصل إلى فكرة الدوائر الكهربية المتسلسلة.
في البداية يستخدم التلاميذ سلكين للمصباح الواحد. وتخرج هذه الأسلاك جميعها من أحد طرفي العامود الجاف. ومع ذلك تنجح احد المجموعات من تركيب عدة مصابيح على صف واحد ثم تنجح كل المجموعات في ذلك تدريجيا.
وقد لاحظ التلاميذ انخفاض شدة التيار الكهربي دون معرفة السبب.

الحصة السادسة:
المشكلة المطروحة: إدراك أن أي فتحة في الدائرة تمنع إضاءة المصباح.
الفكرة المراد الوصول إليها: استخدام عدة مفاتيح في نفس الدائرة الكهربية.
يتم تركيب مفتاحين في الدائرة التي صممتها المجموعة. وبمحاولة كل تلميذ، يجب التوصل إلى إضاءة المصباح.
يجد التلاميذ صعوبة شديدة في فهم ورسم التجربة. ويقوم المعلم، مستعيناً بالسبورة، بالشرح والتوضيح بالرسم لفكرة المفتاح المغلق والمفتوح.

الحصة السابعة:
المشكلة المطروحة: كيفية التوصل إلى أسباب العطل؟ دائرتي الكهربية لا تعمل، ماذا افعل؟
الفكرة المراد الوصول إليها: إتباع خطوات علمية للتوصل إلى الحل.
تعمل الدوائر الكهربية وتتسبب مجموعات التلاميذ في حادثة مفتعلة (عطل) ليس له سوى سبب واحد فقط: أسلاك غير متصلة بشكل جيد، مصباح محترق، عامود جاف مستهلك، .. وتحاول المجموعة التالية إصلاح الدائرة حيث تحاول اختبار مكوناتها الواحدة تلو الأخرى (وفق إرشادات المعلم).
ويجذب هذا النشاط التلاميذ ويمتعهم ولكنه شديد الصعوبة حيث ينسى التلاميذ غالباً اختبار احد العناصر.

الحصة الثامنة: التقييم
مراجعة كل ما تم دراسته حول الكهرباء.
إعداد دائرة كهربية ضخمة تتألف من مصباح واحد وعامود جاف واحد، ولكنها دائرة كهربية تحيط بالفصل من الداخل.
ثم يتم ملئ بطاقة التقييم الخاصة بالكهرباء بصورة جماعية.
المهارات:
أنا اعرف كيف أضئ مصباح،
أنا اعرف كيف أقوم بإعداد دائرة كهربية معقدة (جسم أو جسمين، مفتاح، مصباحين)
أنا اعرف كيف اعرض بالرسم احد الدوائر الكهربية.

المستندات المستخدمة:
Bordas et Tavernier

تعليق "اصنع بيدك":
يتمكن التلاميذ في هذا العمر بسهولة من إضاءة مصباح واحد عن طريق بطارية مسطحة واحدة ولكن ذلك لا يعني ملاحظتهم لضرورة اتصال أسفل المصباح بأحد أطراف البطارية من ناحية ومن ناحية أخري اتصال قطعة المصباح المعدنية والطرف الآخر للبطارية (لذا تظهر الصعوبة التي يواجهها التلاميذ عند رسم التركيبات المصممة). يبدأ التلاميذ باستشعار ضرورة ذلك عندما يطلب منهم إضاءة المصباح باستخدام البطارية والأسلاك الكهربية حيث يجدون أنفسهم مضطرين لوضع الأسلاك علي المصباح بطريقة صحيحة لتحدث الإنارة. يرجع ذلك إلي أنه قد يتمكن البعض من حسن تنفيذ التركيبات دون إدراك هذه النقطة الضرورية. ويلاحظ المعلمون ذلك عند رؤيتهم لبعض الرسومات الإيضاحية للتركيبات التي ينفذها التلاميذ. وكل ذلك يفترض أن تكون الدائرة الكهربية مغلقة، غير أن معظم التلاميذ لم يدركوا بعد هذه الفكرة ولا يبدأ إدراك التلاميذ لفكرة الدائرة الكهربية المغلقة هذه إلا ببداية عملهم بالمفاتيح.
فنري مثلا تطوراً في رسم التلاميذ: ففي البداية يتم غالبًا توصيل الأسلاك في أي جزء من المصباح ثم شيئًا فشيئًا يتحسن رسم الطفل حتى تظهر أحد الأسلاك متصلة بالقاعدة والسلك الآخر بالقطعة المعدنية للمصباح. وإن تمكن التلاميذ في هذا السن من إعداد دائرة "تعمل" (المصباح يضئ لأن الدائرة مغلقة) فإنهم قادرون علي إيجاد العديد من التفسيرات:
يري البعض أن سلك واحد يمكن أن يقوم بتوصيل الكهرباء إلي المصباح، وتأتي الحصة السادسة لتجبر هؤلاء التلاميذ علي هذا التساؤل بصورة غير مباشرة.
وفي الحقيقة، عندما يفكرون بهذه الطريقة سيجدون بعض الصعوبات في تفسير سبب عدم إضاءة المصباح المتواجد بين البطارية والمفتاح علي وضع الفتح، ويفكر البعض الآخر بطريقة التيارات المضادة، أي أنهم يعتقدون أن الكهرباء تخرج من كل طرف من أطراف البطارية لتتوجه إلي المصباح ولا يرون أنها تخرج من أحد الأطراف وتمر بالأسلاك والبطارية لتعود إلي طرف البطارية الآخر.
ويعتقد بعض المعلمين أن تزويد الدائرة الكهربية بمحرك من شأنه مساعدة التلاميذ على تعديل آرائهم.
ولكن للأسف ليس هذا هو الحال دائمًا، فقد يبدو من الحكمة انتظار المرحلة الثالثة لرسم الطريق الذي يسلكه التيار الكهربي في أحد الدوائر البسيطة وفي أحد الدوائر المزودة بمصباحين مثلا.



أدوات: 

الأدوات : لكل مجموعة مكونة من تلميذين:
- عدد ٤ أسلاك مزودة بمشابك "على شكل تمساح"
- عدد ١ عامود جاف مستوى الشكل
- عدد ١ مصباح كهربي وقاعدته
- عدد ٢ مفتاح


© اكتشف بنفسك ٢٠١٤