Ali vemo, v kaj strmimo vsak dan? - Pedagoška fakulteta - Univerza ...
Ali vemo, v kaj strmimo vsak dan? - Pedagoška fakulteta - Univerza ...
Ali vemo, v kaj strmimo vsak dan? - Pedagoška fakulteta - Univerza ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Ali</strong> <strong>vemo</strong>, v <strong>kaj</strong> <strong>strmimo</strong> <strong>vsak</strong> <strong>dan</strong>?<br />
ali<br />
Kako učencem razložiti delovanje<br />
tekoče-kristalnega zaslona<br />
prof. dr. Mojca Čepič<br />
Pedagoška <strong>fakulteta</strong>,<br />
<strong>Univerza</strong> v Ljubljani<br />
Dekanova predavanja, januar 2013
O čem bomo govorili<br />
• Moderne vsebine v pouku naravoslovja<br />
• Za<strong>kaj</strong> jih vpeljevati? Kako jih vpeljevati?<br />
• Katere metode uporabiti?<br />
• Primer: TEKOČI KRISTALI<br />
– Kaj so sploh tekoči kristali?<br />
– Za<strong>kaj</strong> bi se o njih učili?<br />
– Kam sodijo v kurikulum?<br />
– Eksperimentalna učna enota – predstavitev<br />
– Ne<strong>kaj</strong> rezultatov testiranja učne enote<br />
• Kako skoraj odrasli usvajajo nova znanja
Za<strong>kaj</strong> vpeljevati nove vsebine<br />
- Pravijo, da je fizika dolgočasna<br />
torej, najdimo teme, ki so<br />
- Zanimive in aktualne<br />
- Povezane z <strong>vsak</strong><strong>dan</strong>om<br />
- Omogočajo učencem prepoznati povezave<br />
z aktualnimi akademskimi in aplikativnimi<br />
raziskavami.
Kaj je potrebno za vpeljavo<br />
nove vsebine?<br />
• Učitelj željan novih izzivov<br />
• Znanje in interes učitelja<br />
– Pomoč permanentnih izobraževanj<br />
• Kurikularna umeščenost<br />
– Potrebno predznanje učencev<br />
– Kurikularne vsebine, ki jih je mogoče ob novi<br />
temi naučiti<br />
• Interdisciplinarnost teme
Izbira metod<br />
• Predznanje<br />
– Nadgradnja obstoječega predznanja<br />
– Nabiranje osnovnih izkušenj<br />
• Eksperimentalno delo<br />
– Preprosti eksperimenti<br />
– Slikovno gradivo (izjemoma)<br />
– Nadgradnja: projektno delo<br />
Nova tema naj se ne zreducira na brskanje po<br />
internetu – to ni projektno delo
Za<strong>kaj</strong> vpeljati v pouk prav<br />
tekoče kristale?<br />
– Imamo jih <strong>vsak</strong> <strong>dan</strong> v rokah (kontekst)<br />
– So predmet aktivnih raziskav (aktualnost)<br />
– Omogočajo aktivni pouk (eksperimenti)<br />
– Interdisciplinarnost<br />
– Obstaja literatura<br />
– Obstaja izobraževanje
Kaj bi o njih želeli naučiti učence?<br />
V <strong>kaj</strong> strmite <strong>vsak</strong> <strong>dan</strong>?<br />
Kako deluje tekoče kristalni zaslon ?
Sestava zaslona<br />
Planinšič, Gojkošek, EJP 2011
Kako deluje zaslon oziroma kako deluje “pixel”?
Sestava piksla<br />
Polarizator<br />
Steklo<br />
Elektronika<br />
Tekoči kristal<br />
Prevodna plast<br />
Nepolarizirana<br />
bela svetloba<br />
Prevodna plast<br />
Orientacijska plast<br />
Orientacijska plast<br />
Barvni filter<br />
Steklo<br />
Polarizator Rdeča 255<br />
Zelena 122<br />
Modra 0
Kaj imenujemo “tekoči kristali”?<br />
običajne snovi<br />
kristal → tekočina<br />
tekoči kristali<br />
kristal → tekoči kristal → tekočina
Fazni prehodi<br />
kapljevina<br />
kristal<br />
kapljevina tekoči kristal<br />
kristal
Kaj imenujemo “tekoči kristali”?<br />
Vsaj ena od faz mora biti<br />
tekoče kristalna.
Za<strong>kaj</strong> se tako imenujejo?<br />
lastnosti tekočine<br />
tečejo<br />
lastnosti kristalov<br />
anizotropne lastnosti<br />
mikroskopska urejenost
Molekularne lastnosti...<br />
Podolgovate molekule<br />
5CB<br />
holesterik<br />
OOCBP<br />
DOBAMC<br />
banane
Sinteza v šolskem laboratoriju<br />
O<br />
O<br />
Holesteril benzoat<br />
O<br />
CH 3<br />
Sinteza holesteril benzoata<br />
Gimanzija Vič (A. Mozer)<br />
N<br />
MBBA
Različne tekoče kristalne faze<br />
Nematiki<br />
Kiralni nematiki<br />
Smektiki<br />
Nagnjeni smektiki<br />
Kolumnarne faze ….
Nematiki<br />
Med tekočino in kristalom:<br />
Motna, koloidom podobna tekočina<br />
Dvolomna
Kakšno strukturo imajo?<br />
izotropna faza<br />
nematik<br />
Orientacijska urejenost vodi do anizotropije.
Anizotropija<br />
smer pletenja<br />
smer vzorca
Poiskati je potrebno lastnost, ki jo je mogoče meriti.<br />
RI<br />
Ž<br />
Obremenitev 600g: raztezek v smeri pletenja:<br />
pravokotno na smer pletenja:<br />
2 DESNI 2 LEVI<br />
7,5 cm<br />
12,5 cm<br />
Obremenitev 600g: raztezek v smeri pletenja:<br />
pravokotno na smer pletenja:<br />
11,7 cm<br />
3 cm
Sestava piksla<br />
Polarizator<br />
Steklo<br />
Elektronika<br />
Tekoči kristal<br />
Prevodna plast<br />
Steklo<br />
Polarizator<br />
Nepolarizirana<br />
bela svetloba<br />
Prevodna plast<br />
Orientacijska plast<br />
Orientacijska plast<br />
Barvni filter
Svetloba z zaslona je polarizirana
Polarizatorji so anizotropni<br />
Vpadna nepolarizirana<br />
svetloba je po prehodu<br />
polarizatorja polarizirana.<br />
pravokotna<br />
Svetlobo, polarizirano v<br />
določeni smeri, absorbirajo<br />
bolj kot svetlobo<br />
polarizirano pravokotno<br />
na to smer.<br />
vzporedna
Dvolomnost<br />
Svetloba s polarizacijo<br />
pravokotno na dolge osi<br />
molekul ima večjo hitrost<br />
kot svetloba s polarizacijo<br />
vzporedno z dolgimi osmi<br />
molekul.<br />
Tekoči kristali imajo običajno zelo veliko<br />
razliko med lomnima količnikoma za obe<br />
polarizaciji (0.1- 0.3).
Vzroki za dvolomnost<br />
V. Babič GIREP 2009
Kaj se dogaja pri prehodu ?<br />
/4 plošča<br />
<br />
2<br />
<br />
0<br />
<br />
n<br />
r<br />
i<br />
<br />
n<br />
d<br />
/2 plošča
Sestava piksla<br />
Polarizator<br />
Steklo<br />
Elektronika<br />
Tekoči kristal<br />
Prevodna plast<br />
Steklo<br />
Polarizator<br />
Nepolarizirana<br />
bela svetloba<br />
Prevodna plast<br />
Orientacijska plast<br />
Orientacijska plast<br />
Barvni filter
Neurejen tekoči kristal<br />
3 nm<br />
0.5 nm<br />
Skupek 200 – 400 μm<br />
Vzdolž dolge osi<br />
100 000 molekul<br />
Prečno na dolgo os<br />
1 000 000 molekul<br />
Shematična predstavitev<br />
nematske faze
Kako urediti tekoči kristal?<br />
Izdelati je potrebno celico<br />
Kaj potrebujemo?<br />
- objektno steklo<br />
- krovno steklo<br />
- lepilni trak<br />
- tekoči kristal<br />
Za planarno urejanje<br />
- kos žameta<br />
Za homeotropno urejanje<br />
- detergent<br />
Smer<br />
drgnjena<br />
Objektno steklo Krovno steklo<br />
Lepilni trak
a) Objektno steklo podrgnemo<br />
Postopek<br />
c)Na steklo kanemo malo TK<br />
b) V razdalji robov<br />
krovnega stekla<br />
nalepimo lepilni trak<br />
d) TK pokrijemo s<br />
krovnim steklom<br />
e) Med prekrižanima<br />
polarizatorjema pod<br />
mikroskopom
Sestava piksla<br />
Polarizator<br />
Steklo<br />
Elektronika<br />
Tekoči kristal<br />
Prevodna plast<br />
Steklo<br />
Polarizator<br />
Nepolarizirana<br />
bela svetloba<br />
Prevodna plast<br />
Orientacijska plast<br />
Orientacijska plast<br />
Barvni filter
Kako delujejo prikazalniki?<br />
polarizator<br />
analizator
Prikazalnik<br />
polarizator<br />
analizator<br />
električno polje zasuče<br />
dolge osi molekul v smeri<br />
polja
Modeli
Model piksla
<strong>Ali</strong> so zanimivi?<br />
Jih je smiselno vključiti v pouk?<br />
Bi zanimali dijake?
Tekoči kristali – aktualno dogajanje<br />
Temeljni projekti ki se izvajajo ali so se izvajali na PeF:<br />
J5 - 4002:<br />
Vpeljava sodobne interdisciplinarne vsebine v izobraževanje - tekoči kristali<br />
(2011 – 2014)<br />
J5 - 0365:<br />
Poučevanje in učenje zahtevnejših interdisciplinarnih fizikalnih vsebin<br />
(2008 – 2011)<br />
Section: Liquid crystals in Education<br />
ILCC2010 – Krakow (predavanje: Katarina Susman)<br />
ECLC2011 – Maribor (vzporedna delavnica za učitelje)<br />
ILCC 2012 – Mainz (vabljeno predavanje: Mojca Čepič)
Dose<strong>dan</strong>je objave<br />
• ČEPIČ, Mojca. Knitted patterns as a model for anisotropy. Phys. Educ., jul. 2012, vol. 47, no. 4,<br />
str. 456-461.<br />
• PAVLIN, Jerneja, VAUPOTIČ, Nataša, GLAŽAR, Saša A., ČEPIČ, Mojca, DEVETAK, Iztok.<br />
Slovenian pre-service teachers' conceptions about liquid crystals. Eurasia, 2011, vol. 7, str.<br />
173-180.<br />
• BOBNAR, Jaka, SUSMAN, Katarina, PARSEGIAN, Vozken Adrian, RAND, Peter R., ČEPIČ,<br />
Mojca, PODGORNIK, Rudolf. Euler strut : a mechanical analogy for dynamics in the vicinity of a<br />
critical point. Eur. J. Phys., 2011, vol. 32, str. 1007-1018.<br />
• SUSMAN, Katarina, PAVLIN, Jerneja, ZIHERL, Saša, ČEPIČ, Mojca. A mechanical model for<br />
phase transitions in smectics. Mol. cryst. liq. cryst., 2011, vol. 547, str. 233-240.<br />
• ZIHERL, Saša, SUSMAN, Katarina, PAVLIN, Jerneja, BAJC, Jure, ČEPIČ, Mojca. Teaching<br />
liquid crystals with a wood model. Mol. cryst. liq. cryst., 2011, vol. 547, str. 241-248.<br />
• PAVLIN, Jerneja, SUSMAN, Katarina, ZIHERL, Saša, VAUPOTIČ, Nataša, ČEPIČ, Mojca. How<br />
to teach liquid crystals. Mol. cryst. liq. Cryst., 2011, vol. 547, str. 255-261.<br />
• ZIHERL, Saša, BAJC, Jure, URANKAR, Bernarda, ČEPIČ, Mojca. Anisotropy of wood in the<br />
microwave region. Eur. J. Phys., 2010, vol. 31, str. 531-542.<br />
• BABIČ, Vito, ČEPIČ, Mojca. Complementary colours for a physicist. Eur. J. Phys., 2009, vol.<br />
30, str. 793-806.
Božičkova darila<br />
S. Ziherl, J. Bajc, M. Čepič,<br />
Refraction and absorption of microwaves in wood<br />
J. Pavlin, N. Vaupotič, M. Čepič,<br />
Direction dependency of extraordinary Refraction index in uniaxial nematic<br />
liquid crystals<br />
J. Pavlin, N. Vaupotič, M. Čepič,<br />
Liquid crystals: a new topic in physics for undergraduates<br />
Sprejeto v objavo, Eur. Jou. Phys. IF 0.823
Ne<strong>kaj</strong> o raziskavah<br />
<strong>Ali</strong> so srednješolci po zaključku že slišali <strong>kaj</strong> o TK?<br />
Testirali smo dve skupini:<br />
- Študente prvega letnika na PeF (N=448)<br />
Povprečje: 1.5 točki od 8 možnih.<br />
Študentje prvega letnika drugih fakultet Uni-Lj<br />
(N=1121)<br />
- Naravoslovje in tehnologija<br />
- Družboslovni in humanistični študiji<br />
- Pravo<br />
- Medicina
Učni modul<br />
• 2 šolski uri predavanj, ki vpeljejo TK<br />
• 2 šolski uri laboratorija pri kemiji (sinteza)<br />
• 2 šolski uri laboratorija pri fiziki (poskusi)<br />
– Merjenje temperatur prehoda med fazami<br />
– Seznanjanje s polarizatorji<br />
– Izdelava planarne in klinaste celice<br />
– Opazovanje TK v planarni celici<br />
– Opazovanje dvolomnosti
Eksperimentalna skupina:<br />
Rezultati<br />
Študentje 1. letnika razrednega pouka<br />
Metode: pre-test, opazovanje v razredu, delovni listi,<br />
testi in semi-strukturirani intervjuji.<br />
Pre-test: 28 kratkih vprašanj (15 – 20 minutes)<br />
7 – splošni podatki, 19 – o tekočih kristalih<br />
Test 1 (takoj po modulu): 17 kratkih vprašanj<br />
Test 2 (del izpita 4 tedne kasneje): 17 kratkih vprašanj
Percentage of students<br />
Primerjava treh testov<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
5 15 25 35 45 55 65 75 85 95<br />
Percentage of achieved points<br />
Pre – test<br />
Post – test<br />
Izpit
Kaj naj bi nastalo?<br />
Cilji:<br />
-Teoretične osnove za učitelje<br />
- Zbirka eksperimentov za pouk<br />
- Zbirka spremljevalnih eksperimentov za<br />
koncepte, ki so za razumevanje TK potrebni<br />
- Razlage prilagojene kognitivnemu nivoju<br />
- Ostala podporna gradiva za učitelja<br />
V obliki knjige v slovenščini in angleščini.
Module ponuja še druge možnosti<br />
za pedagoške raziskave?<br />
• Primer vpeljave moderne vsebine<br />
→ Razvoj teorije za tovrstno problematiko<br />
• Novo področje, kjer učenci usvojijo novo znanje, ki<br />
ne izhaja iz predznanja<br />
→ Okvir za študije: kako se učijo na višjih<br />
kognitivnih nivojih<br />
• Praktični eksperimenti in aktivni pouk<br />
→ Laboratorij za razvoj formativnega in<br />
sumativnega ocenjevanja praktičnega dela
Ne bi nastalo brez sodelavk<br />
Saša Ziherl<br />
Jerneja Pavlin Katarina Susman<br />
Maja Pečar
Change language