Την Τρίτη 31 Ιανουαρίου 2023, οι μαθητές/τριες της Ε' τάξης συμμετείχαν σε πειράματα μέτρησης της θερμοκρασίας χρησιμοποιώντας θερμόμετρα εργαστηρίου (οινοπνεύματος), αλλά και ψηφιακούς αισθητήρες θερμοκρασίας.

Αρχικά, χρησιμοποιώντας θερμόμετρο εργαστηρίου, μέτρησαν κάθε ένα (1) λεπτό τη θερμοκρασία νερού που θερμαίνεται με καμινέτο και παρατήρησαν ότι κατά τη διάρκεια βρασμού η θερμοκρασία του (μη καθαρού) νερού παραμένει σταθερή (~98 οC). Για το επόμενο πείραμα τοποθέτησαν το μικρό δοχείο με το καυτό νερό μέσα σε ένα μεγαλύτερο δοχείο που το γέμισαν με κρύο νερό. Με δύο θερμόμετρα εργαστηρίου παρακολούθησαν τη μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού στα δύο δοχεία. Όταν έριξαν παγάκια στο μεγάλο δοχείο, παρατήρησαν ότι η θερμοκρασία τήξης παραμένει σταθερή.

Υπεύθυνες Εκπαιδευτικοί: Σπύρου Χριστίνα (ΠΕ70), Νικολού Αγγελική (ΠΕ86)

---

Στη συνέχεια τα ίδια πειράματα πραγματοποιήθηκαν με ένα σύστημα συγχρονικής λήψης και απεικόνισης (Microcomputer-based laboratories, MBL) που δημιούργησε η εκπαιδευτικός πληροφορικής κ. Νικολού Αγγελική στο πλαίσιο της διπλωματικής της εργασίας "Δημιουργία περιβάλλοντος διεπαφής σε ένα σύστημα συγχρονικής λήψης και απεικόνισης δεδομένων γενικού σκοπού" στο Π.Τ.Δ.Ε του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων.

Το σύστημα συγχρονικής λήψης και απεικόνισης (ΣΣΛΑ) που χρησιμοποήθηκε, αποτελείται από μία συσκευή πρόσκτησης δεδομένων (πλακέτα Arduino/Genuino Uno), η οποία λαμβάνει και επεξεργάζεται τις μετρήσεις από αναλογικούς ή ψηφιακούς αισθητήρες και αποστέλλει τα αποτελέσματα στον υπολογιστή μέσω σειριακής σύνδεσης με ένα καλώδιο USB. Για την επεξεργασία των δεδομένων που λαμβάνονται από τους αισθητήρες και αποστολή τους –με κατάλληλη μορφή- στον υπολογιστή, δημιουργήθηκε το κατάλληλο πρόγραμμα (sketch). Στην πλευρά του υπολογιστή, η ανοιχτού κώδικα εφαρμογή «libreMBL-GUI», η οποία αναπτύχθηκε με τη γλώσσα προγραμματισμού Python, προσφέρει ένα απλό και εύχρηστο περιβάλλον γραφικής διεπαφής για τον έλεγχο έναρξης και λήξης της γραφικής αναπαράστασης των μετρήσεων σε πραγματικό χρόνο, τη διαδραστική πλοήγηση του μαθητή στις γραφικές παραστάσεις και την αποθήκευσή δεδομένων/γραφικών παραστάσεων για μεταγενέστερη επεξεργασία. Για το πείραμα χρησιμοποιήθηκαν δύο αδιάβροχοι ψηφιακοί αισθητήρες θερμοκρασίας DS18B20, οι οποίοι μετρούν θερμοκρασίες από -55 έως +125 βαθμούς Κελσίου.

Το σύστημα μετρά και απεικονίζει τη θερμοκρασία κάθε ένα δευτερόλεπτο. Οι μαθητές/τριες άρχισαν να παρατηρούν, ταυτόχρονα με την εξέλιξη του φυσικού φαινομένου, το σχηματισμό της γραφικής αναπαράστασης της θερμοκρασίας νερού που θερμαίνεται και τελικά βράζει. Στη συνέχεια τοποθέτησαν το δοχείο με το καυτό νερό μέσα σε ένα μεγαλύτερο δοχείο που το γέμισαν με κρύο νερό και παρακολούθησαν (σε δύο γραφικές παραστάσεις) τη μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού στα δύο δοχεία. Στόχος ήταν, αυτή η άμεση συσχέτιση των γραφημάτων με το αντίστοιχο φυσικό φαινόμενο, να τους βοηθήσει να συνδέσουν τις αφηρημένες έννοιες με φαινόμενα του πραγματικού κόσμου. Τέλος, παρατήρησαν τη μεταβολή της θερμοκρασίας όταν παγάκια λιώνουν και μετατρέπονται σε υγρή μορφή (σταθερό σημείο τήξης).

Με τη χρήση συστημάτων συγχρονικής λήψης και απεικόνισης δίνεται η δυνατότητα στους μαθητές/τριες να διερευνήσουν, να επαναλάβουν/βελτιώσουν πειράματα, να επικεντρωθούν στην ερμηνεία/αξιολόγηση των δεδομένων, να συνδέσουν τις γραφικές αναπαραστάσεις με τις φυσικές έννοιες, να αναπτύξουν δεξιότητες δημιουργίας και ερμηνείας γραφικών παραστάσεων και να συνεργαστούν σε ομάδες.