ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ Καμπύλης Νικόλαος, Χιωτέλης Ιωάννης
1. ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ Το παλαιότερο και σημαντικότερο άθλημα των Ολυμπιακών Αγώνων είναι ο δρόμος των 100 μέτρων. Το αγώνισμα εμφανίζεται ήδη από την πρώτη Ολυμπιάδα της αρχαιότητας. Εισηγητές του αγωνίσματος θεωρούνται διάφορα μυθικά πρόσωπα. Ανάμεσά τους ο γνωστός ήρωας Ηρακλής και οι αδερφοί του οι Κουρήτες. Στην αρχαιότητα το αντίστοιχο αγώνισμα των σύγχρονων 100 μέτρων ήταν το στάδιο, δρόμος ταχύτητας ενός σταδίου, δηλαδή 600 ποδιών (περίπου 200 μ.). Το μήκος του σταδίου της Ολυμπίας μεταξύ των δύο βαλβίδων είναι 192,28 μ. Ως τη 13η Ολυμπιάδα (728 π. Χ.) το στάδιο ήταν το μοναδικό αγώνισμα στην Αρχαία Ολυμπία. Μετά την αναβίωση των Ολυμπιακών αγώνων ο δρόμος των 100 μέτρων πλέον καθιερώνεται ως ένα από τα 12 κλασικά αγωνίσματα του στίβου και θα περιλαμβάνεται συνεχώς στο πρόγραμμα των αγώνων από την Α΄ Ολυμπιάδα του 1896 της Αθήνας μέχρι σήμερα. Το αντίστοιχο γυναικείο αγώνισμα εισάγεται το 1928, στην Ολυμπιάδα του Άμστερνταμ. Η επιστήμη πλέον έχει στρέψει το ενδιαφέρον της στη μελέτη των 100 μέτρων, δίνοντας νέα διάσταση. Ποια είναι η διακύμανση της ταχύτητας ενός αθλητή; Ποια είναι η κατάλληλη κλίση του βατήρα εκκίνησης; Πόσοι οι διασκελισμοί ανά αγώνα, ενός αθλητή; Ποια η συχνότητα πατημάτων των αθλητών στο έδαφος; Ποια η κλίση του άξονα των αθλητών; Ο αθλητισμός γίνεται επιστήμη. Θα μελετήσουμε όλες αυτές τις διαστάσεις προσπαθώντας να κατανοήσουμε τον «Βασιλιά» του κλασικού αθλητισμού.
1.1. Τίτλος διδακτικού σεναρίου «Ιστορία και Επιστήμη του Δρόμου των 100 Μέτρων» 1.2. Εμπλεκόμενες γνωστικές περιοχές Φυσική αγωγή, αγώνας δρόμου 100 μέτρων, κινηματική, μηχανική, ανθρωπολογία.
1.3. Τάξεις στις οποίες μπορεί να απευθύνεται Α΄, Β΄ και Γ΄ Γυμνασίου: Φυσική αγωγή, Φυσική και Βιολογία.
1.4 Συμβατότητα με το Α.Π.Σ. και το Δ.Ε.Π.Π.Σ. Πλήρης συμβατότητα με την ύλη των μαθημάτων της Φυσικής Αγωγής Α΄, Β΄ και Γ΄ Γυμνασίου και με την ύλη της Φυσικής Α΄, Β΄ και Γ΄ Γυμνασίου. Ειδικά στην Α΄ Γυμνασίου οι μαθητές διδάσκονται την ερευνητική-πειραματική μέθοδο. Στη Β΄ Γυμνασίου διδάσκονται την κινηματική και τη δυναμική, ενώ οι μαθητές της Γ΄ Γυμνασίου ολοκληρώνουν την ύλη της Φυσικής, οπότε έχουν σφαιρική άποψη.
1.5. Οργάνωση της διδασκαλίας & απαιτούμενη υλικοτεχνική υποδομή Οργάνωση της Διδασκαλίας Οι μαθητές θα προσεγγίσουν το θέμα αρχικά από βιβλιογραφική άποψη. Θα αναζητήσουν πληροφορίες σχετικά με τη ιστορία των Ολυμπιακών αγώνων στην αρχαιότητα και σήμερα. Για να πραγματοποιήσουν τη μελέτη τους αυτή τους προτείνουμε την ηλεκτρονική βιβλιοθήκη Wikipedia, εγκυκλοπαίδειες και βιβλία από τη σχολική βιβλιοθήκη, αλλά και το ιστολόγιο του καθηγητή κ. Χιωτέλη με τίτλο: «Η Καθημερινότητα των Αθλητών των Αρχαίων Ολυμπιακών Αγώνων»
Θα επικεντρωθούμε στην ιστορία του δρόμου των 100 μέτρων το αρχαιότερο και σημαντικότερο αγώνισμα των Ολυμπιακών αγώνων. Θα αναζητήσουμε πληροφορίες σχετικά με τα χαρακτηριστικά (μήκος στίβου από την αρχαιότητα ως σήμερα, παρουσία αθλητών κτλ), για τα ρεκόρ και την εξέλιξη του αθλήματος διαχρονικά. Στη συνέχεια θα προσεγγίσουμε το αγώνισμα από την πλευρά της Επιστήμης. Θα μελετήσουμε τη διακύμανση της ταχύτητας των αθλητών των 100 μέτρων. Θα εξετάσουμε την ιδανική κλίση των βατήρων εκκίνησης των αθλητών. Θα μετρήσουμε τον αριθμό των διασκελισμών των αθλητών και θα υπολογίσουμε την αντίστοιχη συχνότητα. Από το διάγραμμα της διακύμανσης της ταχύτητας σε σχέση με το χρόνο μπορούμε να υπολογίσουμε το ρυθμό μεταβολής της ταχύτητας και τη δύναμη με την οποία ωθείται ο αθλητής προς τα εμπρός. Ουσιαστικά μπορούμε να προσεγγίσουμε τη δύναμη που ασκείται στα πέλματα των αθλητών. Παράλληλα, θέλουμε να μελετήσουμε την κίνηση των αθλητών καθ’ όλη τη διάρκεια του αγωνίσματος. Αυτό θα το πετύχουμε με βιντεοσκόπηση της κίνησης του αθλητή από το πλάι και από μπροστά και ανάλυση της κίνησης καρέ – καρέ. Στην ανάλυση του βίντεο θα μελετηθεί και η κλίση του οβελιαίου άξονα του αθλητή κατά την κίνηση του στα 100 μέτρα. Γνωστικά Προαπαιτούμενα Οι μαθητές θα πρέπει να γνωρίζουν βασικές έννοιες της φυσικής, όπως ο χρόνος και η μέτρησή του, η θέση και η μετατόπιση και η ταχύτητα. Επίσης, θα πρέπει να μπορούν να σχεδιάζουν γραφικές παραστάσεις. Η ύλη αυτή καλύπτεται ήδη από την Α΄ Γυμνασίου. Απαιτούμενη Υλικοτεχνική Υποδομή Χρονόμετρα, μετροταινίες, βιντεοκάμερα, φωτογραφική μηχανή, υπολογιστής (μπορεί να γίνει χρήση του Εργαστηρίου Η/Υ και του Εργαστηρίου Φυσικών Επιστημών)
1.6 Διδακτικοί Στόχοι Α. Ως προς το γνωστικό αντικείμενο Μελέτη της διακύμανσης της ταχύτητας με το χρόνο και την απόσταση. Να κατανοήσουν οι μαθητές ότι η ταχύτητα μεταβάλλεται κατά τη διάρκεια του αγώνα. Αυξάνεται προοδευτικά μέχρι μια μέγιστη τιμή και μετά ελαττώνεται μερικώς. Επίσης, να αντιληφθούν τη σπουδαιότητα της ιδανικής κλίσης του βατήρα εκκίνησης, ώστε ο αθλητής να επιτυγχάνει τη μέγιστη δύναμη εκκίνησης. Να συσχετίσουν τον αριθμό των διασκελισμών των αθλητών με την ταχύτητα των αθλητών. Να παρατηρήσουν την αλλαγή γωνίας του κατακόρυφου άξονα των αθλητών κατά τη διάρκεια του αγώνα. Τέλος, να γνωρίσουν τις χρονικές στιγμές άσκησης δυνάμεων στα πέλματα των αθλητών και τη διακύμανση αυτών των δυνάμεων. Β. Ως προς τη χρήση των νέων τεχνολογιών Οι μαθητές θα κάνουν χρήση τεχνικών βιντεοσκόπησης, ώστε να καταγράψουν την πλήρη κίνηση των αθλητών στους αγώνες των 100 μέτρων. Επίσης, θα επεξεργαστούν τα βιντεοσκοπημένα αρχεία εξάγοντας στοιχεία για τον αριθμό των διασκελισμών, τη συχνότητα και την διακύμανση της ταχύτητας. Γ. Ως προς τη μαθησιακή διαδικασία Οι μαθητές θα κατανοήσουν ότι οι επιστήμες δε διαχωρίζονται, αλλά υπάρχει μεταξύ τους ώσμωση. Η Επιστήμη της Φυσικής Αγωγής δανείζεται στοιχεία από τις Φυσικές Επιστήμες και αντίστροφα οι Φυσικές Επιστήμες αναζητούν ρεαλιστικά δεδομένα από τη φυσική άσκηση και εκγύμναση. Οι μαθητές κατανοούν τη διαθεματικότητα και αντιμετωπίζουν μια προβληματική από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Τέλος, ενίοτε αφηρημένες ιδέες όπως ταχύτητα, δύναμη, μεταβολή της ταχύτητας λαμβάνουν πρακτική σημασία και υπόσταση.
1.7 Εκτιμώμενη διάρκεια Η εκτιμώμενη διάρκεια είναι 3 μήνες.
2. Διδακτική προσέγγιση Θεωρητική προσέγγιση Η προσέγγιση της φυσικής κίνησης με νόμους της φυσικής είναι εξαιρετικά δύσκολη. Τα έμβια όντα και τα βιολογικά συστήματα συμπεριφέρονται με πολύ σύνθετους τρόπους. Ωστόσο, προσπαθούμε από πειραματικά δεδομένα και παρατηρήσεις να εξηγήσουμε τη συμπεριφορά αυτών των συστημάτων. Η Επιστήμη της Φυσικής και ειδικότερα η κινηματική και η μηχανική στηρίζονται σε δύο μετρήσεις. Στη μέτρηση της θέσης και του χρόνου. Αυτό θα επιχειρήσουμε να κάνουμε και στη μελέτη μας. Η καταγραφή της θέσης κάθε χρονική στιγμή θα μας δώσει τη τιμή της ταχύτητας κάθε χρονική στιγμή μέσω του τύπου . Στη συνέχεια μέσω του τύπου μπορούμε να υπολογίσουμε την επιτάχυνση κάθε χρονική στιγμή του αθλητή και αν γνωρίζουμε τη μάζα του αθλητή να βρούμε τη δύναμη που ασκείται κάθε χρονική στιγμή μέσω του τύπου F=mα. Είναι σημαντική η γνώση της δύναμης γιατί ουσιαστικά μας δίνει τη δύναμη ώθησης του αθλητή προς τα εμπρός.
Επίσης, η εκκίνηση των αθλητών είναι σημαντική και πρέπει να ασκηθεί πάνω στο σώμα του αθλητή η μέγιστη δύναμη. Οι βατήρες εκκίνησης πρέπει να τοποθετηθούν στην κατάλληλη θέση, υπό κατάλληλη γωνία. Οι γωνίες των βατήρων και οι αποστάσεις σχετίζονται με το ύψος του αθλητή και με τη σωματοδομή του. Τέλος, η ισορροπία του αθλητή και η ευστάθεια του σχετίζονται με την κλίση του κατακόρυφου άξονα, του οβελιαίου. Η κλίση του οβελιαίου άξονα του σώματος του αθλητή σχετίζεται με την ευστάθεια του και τη μέγιστη απόδοση. Μεθοδολογική προσέγγιση Η μεθοδολογική προσέγγιση που θα ακολουθήσουμε κινείται σε δύο άξονες. Τον ιστορικό και τον επιστημονικό. Ακολουθώντας τον ιστορικό άξονα προσεγγίσουμε την ιστορία του αγωνίσματος των 100 μέτρων από την αρχαιότητα μέχρι και σήμερα. Παράλληλα, ακολουθώντας τον επιστημονικό άξονα, θα καταγράψουμε την κίνηση ενός αθλητή (θα είναι μαθητές) αγωνιζόμενου στο δρόμο των 100 μέτρων. Θα βιντεοσκοπήσουμε την κίνης και θα την αναλύσουμε καρέ – καρέ. Επίσης, θα φωτογραφηθούν αθλητές – μαθητές στους βατήρες και κατά την εκκίνησή τους, ώστε να αποτυπωθούν οι γωνίες του σώματος. Ταυτόχρονα, οι μαθητές θα παρακολουθήσουν κούρσες 100 μέτρων σε αργή κίνηση ώστε να μετρήσουν τους διασκελισμούς των αθλητών. Το ίδιο θα επιχειρήσουμε να εφαρμόσουμε και στους μαθητές – αθλητές. Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες στηριζόμενοι στις αρχές της ομαδοσυνεργατικής μεθόδου και ακολουθώντας τα στάδια της διερευνητικής μάθησης.
2.1 Διδακτική προσέγγιση με ΤΠΕ Η χρήση ΤΠΕ αφορά αφενός τη καταγραφή δεδομένων, αφετέρου την ανάλυση. Για την καταγραφή θα χρησιμοποιήσουμε βιντεοκάμερα, φωτογραφική μηχανή, αλλά και τη βοήθεια ειδικού κινηματογραφιστή του κ. Αργυρόπουλου. Θα κινηματογραφήσουμε αθλητές - μαθητές από δύο κύριες οπτικές γωνίες: από το πλάι και από μπροστά. Για την ανάλυση θα χρησιμοποιήσουμε αντίστοιχο λογισμικό ανάλυσης των εικόνων που έχουμε βιντεοσκοπήσει. Βεβαίως, η σουίτα των office θα είναι απαραίτητο εργαλείο.
2.2 Το προτεινόμενο σενάριο Το προτεινόμενο σενάριο ξεκινάει από την ιστορική αναδρομή του αγώνα των 100 μέτρων από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα. Αγγίζει το δρόμο των 100 μέτρων των σύγχρονων Ολυμπιακών Αγώνων και προεκτείνεται στη Φυσική που περιλαμβάνει το αγώνισμα. Μελετούμε τη διακύμανση της ταχύτητας, την εκκίνηση του αγωνίσματος, τις κλίσεις του σώματος των αθλητών, τους διασκελισμούς, τις δυνάμεις και τις συχνότητες.
ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ Α. 1η διδακτική ενότητα Παρουσιάζονται στους μαθητές το 7λεπτο βίντεο με τίτλο «Olympic Century -The history of the 100-metres race» και το 3λεπτο βίντεο με τίτλο: «One Race, Every Medalist Ever» του Πανεπιστημίου Columbia. Το πρώτο βίντεο εξιστορεί την ιστορία του δρόμου των 100 μέτρων από την αρχαιότητα μέχρι σήμερα. Το δεύτερο βίντεο αφορά την εξέλιξη των ρεκόρ του αθλήματος τις τελευταίες δεκαετίες. Οι μαθητές καλούνται να προβληματιστούν και να σχολιάσουν τις πληροφορίες του οπτικοακουστικού υλικού. Στη συνέχεια καλούνται να αναζητήσουν πληροφορίες σε διαδικτυακή εγκυκλοπαίδεια και να συγκεντρώσουν τα δικά τους ιστορικά στοιχεία. Β. 2η διδακτική ενότητα Με τη βοήθεια του πρώτου Φύλλου Εργασίας γίνεται καταγραφή ανά 10 μέτρα του χρόνου κίνησης του αθλητή. Συμπληρώνονται οι αντίστοιχοι πίνακες, υπολογίζονται οι αντίστοιχες ταχύτητες και επιταχύνσεις του αθλητή των 100 μέτρων. Ζυγίζουμε τον αθλητή και υπολογίζουμε τη δύναμη που ασκείται σε τακτά χρονικά
διαστήματα. Σχεδιάζουμε τις αντίστοιχες γραφικές παραστάσεις. Οι μαθητές καλούνται να σχολιάσουν τις παρατηρούμενες διακυμάνσεις και μεταβολές. Γ. 3η διδακτική ενότητα Με τη βοήθεια του δευτέρου Φύλλου Εργασίας βιντεοσκοπούμε μαθητές – αθλητές των 100 μέτρων και αναλύουμε την κίνηση τους. Βιντεοσκοπούμε από μπροστά και από το πλάι τους αθλητές και παρατηρούμε την κίνηση του σώματός τους, τους διασκελισμούς, την κλίση του οβελιαίου άξονα. Καλούμε τους μαθητές να παρακολουθήσουν το βίντεο http://www.youtube.com/watch?v=Z3gKkq6jjss να μετρήσουν τους διασκελισμούς των αθλητών και να εξάγουν συμπεράσματα. Δ. 4η διδακτική ενότητα Με τη βοήθεια του τρίτου Φύλλου Εργασίας ζητάμε από τους μαθητές να μελετήσουν την κλίση του οβελιαίου άξονα των δρομέων των 100 μέτρων.
Παράλληλα θα αναζητήσουν τη βέλτιστη γωνία των βατήρων εκκίνησης. Η μελέτη μπορεί να γίνει με τη βοήθεια του βίντεο: http://www.youtube.com/watch?v=Og3DahGtKXU. Ε. 5η διδακτική ενότητα Με τη βοήθεια του τετάρτου Φύλλου Εργασίας οι μαθητές καλούνται να μελετήσουν τις ασκούμενες δυνάμεις από τους αθλητές στο στίβο και το χρόνο επαφής των πελμάτων. Επίσης, τις ταχύτητες και τις επιταχύνσεις των αθλητών. Οι μαθητές θα αντλήσουν χρήσιμες πληροφορίες από το βίντεο: http://www.youtube.com/watch?v=lHo9e-fdAbM
2.3 Αξιολόγηση Η αξιολόγηση των γνώσεων των μαθητών θα γίνει με τη βοήθεια της φόρμας αξιολόγησης που θα δημιουργηθεί για το σκοπό αυτό. Η φόρμα θα αφορά τις κεκτημένες γνώσεις αλλά και τη διαθεματικότητα. Θέλουμε να «δούμε» αν οι μαθητές κατανόησαν ότι τα φαινόμενα στη φύση αντιμετωπίζονται διεπιστημονικά. Η φόρμα θα αναρτηθεί στο διαδίκτυο με τίτλο και οι μαθητές θα κληθούν να επισκεφθούν τη συγκεκριμένη φόρμα και να τη συμπληρώσουν. Τέλος, τα παραδοτέα θα αναρτηθούν στο διαδίκτυο και η επισκεψιμότητα θα είναι επίσης κριτήριο αξιολόγησης.
2.4 Επέκταση Η πειραματική διαδικασία, η μεθοδολογία και οι τεχνικές μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη αγώνων δρόμου μεγαλύτερων αποστάσεων, όπως τα 400 μέτρα. Κάποια από τα συμπεράσματα μπορούν να έχουν εφαρμογή γενικότερα σε αγωνίσματα. Τέλος, ο αθλητισμός στην εφηβεία μπορεί να αποτελέσει τομέα επέκτασης της μελέτης μας.
3. Βιβλιογραφία 1. Hugh D. Young, Πανεπιστημιακή Φυσική, Τόμος Α΄ 1994, Εκδόσεις Παπαζήση. 2. Serway, Physics for Scientists and Engineers, Τόμος Ι, 1990, Απόδοση στα ελληνικά: Λεωνίδα Κ. Ρεσβάνη. 3. Κ.Δ. Αλεξόπουλος, Δ.Ι. Μαρίνος, Μηχανική, Γενική Φυσική, Τόμος Πρώτος, Εκδόσεις Ολυμπία, Αθήνα, 1995. 4. Φυσική του ανθρωπίνου σώματος John R. Cameron, James G. Skofronick, Roderick M. Grant, Επιμέλεια Ελληνικής Έκδοσης: Γεωργίου Ε., Γιακουμάκης Ε., Κόττου Σ., Ντάλλες Κ., Σερέφογλου Α., Σκυλλάκου-Λουίζη Α.) 5. Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής κατεύθυνσης Γ΄ Τάξη Γενικού Λυκείου. 6. Βιολογία Της Άσκησης, Στεργιούλας Α., ISBN 978-960-266-153-6, 2012, Εκδόσεις Συμμετρία. 7. Παιδαγωγική Θεμελίωση της Φυσικής Αγωγής, Χατζηχαρίστος Δ., 2012 Εκδόσεις Συμμετρία. 8. Προπόνηση για Καλή Φυσική Κατάσταση και Ενδυνάμωση, Mark Vella, 2008, Εκδόσεις Π.Χ. Πασχαλίδης. 9. Προπόνηση Ταχύτητας, Leigh Brandon, 2010, Εκδόσεις Π.Χ. Πασχαλίδης. 10. The Physics of Sports, Angelo Jr. Armenti, American Inst. of Physics, 1996. 11. The Engineering of Sport, M. Hubbard, R. D. Mehta, Jani Macari Pallis, International Sports Engineering Association, 2004. 12. Physics of the Human Body, Irving P. Herman, Springer, 2007. 13. Gold Medal Physics: The Science of Sports John Eric Goff, JHU Press, 2010. 14. Biomechanics: Motion, Flow, Stress, and Growth, Y.C. Fung, Springer, 1990. 15. Biomedical Engineering Principles in Sports, George K. Hung, Jani Macari Pallis, Springer, 2004. 16. Sports Science: 40 Goal-Scoring, High-Flying, Medal-Winning Experiments for Kids, Jim Wiese, 2002