STEM პრო­ექ­ტი – სითხის დო­ნის დად­გე­ნა ავ­ზ­ში

მა­რეხ მა­ზა­ნაშ­ვი­ლი

STEM მი­მარ­თუ­ლე­ბის საგ­ნობ­რი­ვი ექ­ს­პერ­ტი

და­ახ­ლო­ე­ბით ერ­თი სა­უ­კუ­ნეა მსოფ­ლი­ოს ეკო­ნო­მი­კა არ­ნა­ხუ­ლი ტემ­პით იც­ვ­ლე­ბა. ავ­ტო­მა­ტი­ზა­ცი­ი­სა და ტექ­ნო­ლო­გი­უ­რი წინ­ს­ვ­ლის გავ­ლე­ნით ბევ­რი პრო­ფე­სია ქრე­ბა და მათ ად­გილს ახა­ლი იკა­ვებს. თუ ად­რე ბუ­ნებ­რი­ვი რე­სურ­სე­ბი იყო გა­დამ­წყ­ვე­ტი ქვეყ­ნის ეკო­ნო­მი­კუ­რი ძლი­ე­რე­ბი­სათ­ვის, ახ­ლა ტექ­ნო­ლო­გი­ე­ბის შემ­ქ­მ­ნე­ლი ქვეყ­ნე­ბი არი­ან ეკო­ნო­მი­კუ­რად ყვე­ლა­ზე გან­ვი­თა­რე­ბუ­ლი და ინ­ტე­ლექ­ტუ­ა­ლურ ძა­ლა­საც ზრდი­ან ამ მი­მარ­თუ­ლე­ბით. ამი­ტომ, გა­საკ­ვი­რი არ არის, რომ გან­ვი­თა­რე­ბულ ქვეყ­ნებ­ში STEM სწავ­ლე­ბას გან­სა­კუთ­რე­ბუ­ლი ყუ­რადღე­ბა ეთ­მო­ბა.

STEM – სწავ­ლე­ბის მიდ­გო­მაა, რო­მე­ლიც 4 ძი­რი­თა­დი მი­მარ­თუ­ლე­ბის: სა­ბუ­ნე­ბის­მეტყ­ვე­ლო მეც­ნი­ე­რე­ბის, ტექ­ნო­ლო­გი­ის, ინ­ჟი­ნე­რი­ი­სა და მა­თე­მა­ტი­კის ინ­ტეგ­რი­რე­ბულ სწავ­ლე­ბას გუ­ლის­ხ­მობს. ამ­გ­ვა­რი სწავ­ლე­ბა მოს­წავ­ლე­ებ­ში ავი­თა­რებს ისეთ უნა­რებს, რო­გო­რი­ცაა:

• კრე­ა­ტი­უ­ლო­ბა;
• კრი­ტი­კუ­ლი ანა­ლი­ზი;
• გუნ­დუ­რი მუ­შა­ო­ბა;
• და­მო­უ­კი­დე­ბე­ლი აზ­როვ­ნე­ბა;
• ინი­ცი­ა­ტი­ვა;
• კო­მუ­ნი­კა­ცია;
• ციფ­რუ­ლი წიგ­ნი­ე­რე­ბა.

ეს ის უნა­რე­ბია, რომ­ლე­ბიც აუცი­ლე­ბე­ლია ოც­და­მე­ერ­თე სა­უ­კუ­ნის მო­ქა­ლა­ქი­სათ­ვის.

STEM სწავ­ლე­ბით გა­მო­მუ­შა­ვე­ბუ­ლი უნა­რე­ბი მოს­წავ­ლე­ებს ეხ­მა­რე­ბა სას­კო­ლო და სკო­ლის შემ­დ­გომ ეტა­პებ­ზე წარ­მა­ტე­ბის მიღ­წე­ვა­სა და ზე­მოხ­სე­ნე­ბულ ცვლი­ლე­ბებ­თან ადაპ­ტა­ცი­ა­ში.

მი­უ­ხე­და­ვად იმი­სა, რომ ტექ­ნო­ლო­გი­ე­ბი ჩვენ გარ­შე­მო ძა­ლი­ან სწრა­ფად ვი­თარ­დე­ბა, ჩვე­ნი ქვე­ყა­ნა, ამ კუთხით, ჯერ კი­დევ მხო­ლოდ მომ­ხ­მა­რებ­ლის პა­სი­ურ როლ­შია – აქ­ტი­უ­რად ვი­ყე­ნებთ ტექ­ნო­ლო­გი­ურ პრო­დუქტს, თუმ­ცა, არც კი ვფიქ­რობთ, რას ემ­ყა­რე­ბა მი­სი მუ­შა­ო­ბის პრინ­ცი­პი, არც კი ვცდი­ლობთ გა­ვი­გოთ ან ბავ­შ­ვი და­ვა­ფიქ­როთ ამ პრო­ცე­სებ­ზე, და­ვა­ნა­ხოთ სა­ბუ­ნე­ბის­მეტყ­ვე­ლო მეც­ნი­ე­რე­ბე­ბის რო­ლი ასე­თი ხელ­საწყო­ე­ბის შექ­მ­ნა­სა და მოქ­მე­დე­ბის პრინ­ციპ­ში.

სწავ­ლე­ბის პრო­ცეს­ში ბავ­შ­ვე­ბი ხში­რად სვა­მენ შე­კითხ­ვას, რა­ტომ უნ­და ვის­წავ­ლო ესა თუ ის სა­გა­ნი ან სა­კითხი? ამ კითხ­ვა­ზე პა­სუხს ყვე­ლა­ზე კარ­გად გას­ცემს STEM სწავ­ლე­ბი­სა და, შე­სა­ბა­მი­სად, STEM პრო­ექ­ტე­ბის და­ნერ­გ­ვა სა­გაკ­ვე­თი­ლო თუ საკ­ლუ­ბო მუ­შა­ო­ბის პრო­ცეს­ში.

ერთ-ერ­თი კარ­გი მა­გა­ლი­თია STEM პრო­ექ­ტი „სითხის დო­ნის გან­საზღ­ვ­რა ავ­ზ­ში“, რო­მე­ლიც წარ­მა­ტე­ბით და­ი­ნერ­გა სა­ქარ­თ­ვე­ლოს სკო­ლებ­ში.

ნე­ბის­მი­ე­რი აქ­ტი­ვო­ბის წარ­მა­ტე­ბით გან­ხორ­ცი­ე­ლე­ბის წი­ნა­პი­რო­ბაა, თუ რამ­დე­ნად სა­ინ­ტე­რე­სოდ მი­ვაწ­ვ­დით მოს­წავ­ლე­ებს ამ აქ­ტი­ვო­ბის შე­სა­ხებ ინ­ფორ­მა­ცი­ას. ასე­ვე მნიშ­ვ­ნე­ლო­ვა­ნია გა­ვით­ვა­ლის­წი­ნოთ, თუ რა ცოდ­ნა­სა და უნა­რებს შე­ი­ძენს მოს­წავ­ლე ამ აქ­ტი­ვო­ბის გან­ხორ­ცი­ე­ლე­ბის პრო­ცეს­ში, რო­გორ შეძ­ლებს წი­ნა­რე ცოდ­ნის გა­მო­ყე­ნე­ბა­სა და თავ­მოყ­რას პრო­ექ­ტის შექ­მ­ნის დროს. გა­სათ­ვა­ლის­წი­ნე­ბე­ლია ასე­ვე ის, თუ რო­მე­ლი საგ­ნე­ბი ინ­ტეგ­რირ­დე­ბა და რა გრძელ­ვა­დი­ა­ნი მიზ­ნე­ბის ჩა­მო­ყა­ლი­ბე­ბას შე­უწყობს ხელს.

პრო­ექ­ტი „სითხის დო­ნის გან­საზღ­ვ­რა ავ­ზ­ში“ სა­მი საგ­ნის – ფი­ზი­კის, მა­თე­მა­ტი­კის და კომ­პი­უ­ტე­რუ­ლი ტექ­ნო­ლო­გი­ე­ბის ინ­ტეგ­რა­ცი­ას უწყობს ხელს. ამ პრო­ექ­ტის სა­შუ­ა­ლე­ბით, მოს­წავ­ლე ხე­დავს რო­გორ გა­მო­ი­ყე­ნოს სხვა­დას­ხ­ვა სა­გან­ში შე­ძე­ნი­ლი ცოდ­ნა ერ­თი კონ­კ­რე­ტუ­ლი მიზ­ნი­სათ­ვის.

პრო­ექ­ტის შე­სა­ხებ ინ­ფორ­მა­ცია მოს­წავ­ლე­ებს შე­საძ­ლე­ბე­ლია მი­ვა­წო­დოთ მოს­წავ­ლის­თ­ვის შექ­მ­ნი­ლი ბა­რა­თით, სა­დაც პრობ­ლე­მა, რომ­ლის გა­დაჭ­რა­საც ემ­სა­ხუ­რე­ბა STEM პრო­ექ­ტი, საკ­მა­ოდ სა­ინ­ტე­რე­სო­დაა წარ­მოდ­გე­ნი­ლი (იხ. სურ. 1). ბა­რათ­ზე და­ტა­ნი­ლია: პრო­ექ­ტის საკ­ვან­ძო კითხ­ვა; შე­ფა­სე­ბის კრი­ტე­რი­უ­მე­ბი, რომ­ლებ­ზე პა­სუ­ხიც რამ­დე­ნი­მე სა­მიზ­ნე ცნე­ბის მკვიდ­რი წარ­მოდ­გე­ნე­ბის ჩა­მო­ყა­ლი­ბე­ბას უწყობს ხელს; იმ სა­კითხე­ბის ჩა­მო­ნათ­ვა­ლი, რო­მელ­თაც შე­ის­წავ­ლი­ან ამ პრო­ექ­ტის გან­ხორ­ცი­ე­ლე­ბის პრო­ცეს­ში; რე­სურ­სე­ბი, რომ­ლე­ბიც უნ­და გა­მო­ი­ყე­ნოს მოს­წავ­ლემ პრო­ექ­ტის პრო­დუქ­ტის — სითხის დო­ნის და­სად­გე­ნი მოწყო­ბი­ლო­ბის შე­საქ­მ­ნე­ლად.

სურ.1. მოს­წავ­ლის ბა­რა­თი:

მას­წავ­ლებ­ლებ­ის­თ­ვის შექ­მ­ნი­ლია ჩარ­ჩო რე­კო­მენ­და­ცია, სა­დაც გა­მო­ყო­ფი­ლია თი­თო­ე­უ­ლი საგ­ნის ნა­წი­ლი, რო­მელ­შიც დე­ტა­ლუ­რა­დაა აღ­წე­რი­ლი პრო­ექ­ტის გან­ხორ­ცი­ე­ლე­ბის თი­თო­ე­უ­ლი ეტა­პი. ასე­ვე შე­სას­წავ­ლი სა­კითხე­ბის ჩა­მო­ნათ­ვა­ლი და გრძელ­ვა­დი­ან სას­წავ­ლო მი­ზან­თან — სა­მიზ­ნე ცნე­ბას­თან კავ­ში­რი.

რე­კო­მენ­და­ცი­ე­ბი მას­წავ­ლე­ბელს სა­გან­თა­შო­რის კავ­ში­რი

ფი­ზი­კა

სა­მიზ­ნე ცნე­ბა: ფი­ზი­კუ­რი პრო­ცე­სი

თე­მა: რხე­ვე­ბი და ტალ­ღე­ბი

შე­სას­წავ­ლი სა­კითხე­ბი:

• გა­ნი­ვი და გრძი­ვი ტალ­ღა;
• ბგე­რა და მი­სი გავ­რ­ცე­ლე­ბა; ექო.

მა­თე­მა­ტი­კა:

სა­მიზ­ნე ცნე­ბა: გე­ო­მეტ­რი­უ­ლი ფი­გუ­რე­ბი

მი­მარ­თუ­ლე­ბა:

• რე­ა­ლუ­რი პრო­ცე­სე­ბის მა­თე­მა­ტი­კუ­რი მო­დე­ლე­ბი;
• გა­რე­მომ­ც­ვე­ლი სამ­ყა­რო და გე­ო­მეტ­რი­უ­ლი ობი­ექ­ტე­ბი.

შე­სას­წავ­ლი სა­კითხე­ბი: სივ­რ­ცუ­ლი ფი­გუ­რის მო­ცუ­ლო­ბა (ცი­ლინ­დ­რი)

სა­კითხე­ბი წი­ნა­რე ცოდ­ნი­დან:

წრე­წი­რი და წრე, წრე­წირ­თან და­კავ­ში­რე­ბულ კუთხე­თა ზო­მე­ბი. წრის ფარ­თო­ბი, სექ­ტო­რის და სეგ­მენ­ტის  ფარ­თო­ბე­ბი. სამ­კუთხე­დი; სამ­კუთხე­დის ფარ­თო­ბი; ტრი­გო­ნო­მეტ­რი­უ­ლი თა­ნა­ფარ­დო­ბე­ბი მარ­თ­კუთხა სამ­კუთხედ­ში.

სა­გა­ნი – კომ­პი­უ­ტე­რუ­ლი ტექ­ნო­ლო­გი­ე­ბი/სა­კითხე­ბი:

• ალ­გო­რით­მი და ალ­გო­რით­მის შე­მუ­შა­ვე­ბა;
• პროგ­რა­მუ­ლი ენა;
• პროგ­რა­მის ქცე­ვის პროგ­ნო­ზი­რე­ბა.

და­მა­ტე­ბი­თი რე­კო­მენ­და­ცი­ე­ბი:

• პროგ­რა­მუ­ლი კო­დის ელე­მენ­ტე­ბის შეს­წავ­ლა;
• მიკ­რო­კონ­ტ­რო­ლერ arduinos მუ­შა­ო­ბის პრინ­ცი­პის შეს­წავ­ლა.

ეტა­პი 1.

მას­წავ­ლე­ბე­ლი ბავ­შ­ვე­ბის წი­ნა­შე სვამს პრობ­ლე­მას:

იმ­ს­ჯე­ლე რო­გორ გა­მო­ი­ყე­ნე ბგე­რის ფი­ზი­კუ­რი მა­ხა­სი­ა­თებ­ლე­ბი ავ­ზ­ში დო­ნის და­სად­გე­ნად?

აქ­ტი­ვო­ბა 1.

მას­წავ­ლე­ბე­ლი მი­აწ­ვ­დის შე­სა­ბა­მის მა­სა­ლას:

• გრძი­ვი და გა­ნი­ვი ტალ­ღე­ბი
• ბგე­რი­თი ტალ­ღე­ბი
• ექო

და­მა­ტე­ბი­თი რე­სურ­სი:

ბგერის სიჩქარე (ვიდეო) | ხმა | ხანის აკადემია (khanacademy.org)

ბგერის მახასიათებლები: ამპლიტუდა, პერიოდი, სიხშირე, ტალღის სიგრძე (ვიდეო) | ხანის აკადემია (khanacademy.org)

ცოდ­ნის კონ­ს­ტ­რუ­ი­რე­ბა­ზე ორი­ენ­ტი­რე­ბუ­ლი შე­კითხ­ვე­ბი:

1. რა არის ბგე­რა?
2. რო­გორ ვრცელ­დე­ბა ბგე­რა გა­რე­მო­ში?
3. ბგე­რა გრძი­ვი ტალ­ღაა თუ გა­ნი­ვი?
4. რო­გო­რი ბგე­რე­ბია ინ­ფ­რა და ულ­ტ­რა ბგე­რა?
5. რო­გორ არის ტალ­ღის სიგ­რ­ძე და­მო­კი­დე­ბუ­ლი სიხ­ში­რე­ზე

ექო­ლოკა­ცი­ის სი­მუ­ლა­ცია

1. რა არის ექო?
2. არის თუ არა ბგე­რის გავ­რ­ცე­ლე­ბის სიჩ­ქა­რე და­მო­კი­დე­ბუ­ლი ბგე­რის სიხ­ში­რე­ზე?

ბგერის სიჩქარე (ვიდეო) | ხმა | ხანის აკადემია (khanacademy.org)

3. რა­ტომ გა­მო­ი­ყე­ნე­ბა ულ­ტ­რაბ­გე­რა მან­ძი­ლის გა­სა­ზო­მად?
4. დო­ნის და­სად­გე­ნად, ანუ ავ­ზის ზე­და წერ­ტი­ლი­დან სითხის ზე­და­პი­რამ­დე მან­ძი­ლის გა­სა­ზო­მად ბგე­რის რო­მე­ლი მა­ხა­სი­ა­თე­ბე­ლი სი­დი­დე­ე­ბი შე­იძ­ლე­ბა გა­მო­ვი­ყე­ნო?

აქ­ტი­ვო­ბა 2.

1. თუ შევ­ძ­ლებთ გა­მოს­ხი­ვე­ბულ და დაბ­რუ­ნე­ბულ ბგე­რას შო­რის დრო­ის ინ­ტერ­ვა­ლის გა­ზომ­ვას და გა­ვით­ვა­ლის­წი­ნებთ, რომ ვი­ცით ბგე­რის გავ­რ­ცე­ლე­ბის სიჩ­ქა­რე, შეგ­ვიძ­ლია და­ვად­გი­ნოთ მან­ძი­ლი გა­მომ­ს­ხი­ვე­ბელ­სა და ობი­ექტს შო­რის.

გა­ე­ცა­ნით სი­მუ­ლა­ცი­ას და უპა­სუ­ხეთ კითხ­ვებს:

https://www.tinkercad.com/things/chcoPYLzcGa

1. შე­საძ­ლე­ბე­ლია თუ არა ობი­ექ­ტის მი­ერ გავ­ლი­ლი მან­ძი­ლის გა­ზომ­ვა, თუ ვი­ცი ობი­ექ­ტის სიჩ­ქა­რე და შე­მიძ­ლია გავ­ზო­მო მოძ­რა­ო­ბის დრო?
2. რო­გორ შე­მიძ­ლია გა­და­ვი­ტა­ნო იგი­ვე გა­მოც­დი­ლე­ბა ბგე­რის მი­ერ გავ­ლი­ლი მან­ძი­ლის გა­სა­ზო­მად?

ამი­სათ­ვის ჩვენ დაგ­ვ­ჭირ­დე­ბა ულ­ტ­რაბ­გე­რის გა­მოს­ხი­ვე­ბის წყა­რო და მიმ­ღე­ბი მოწყო­ბი­ლო­ბა, რო­მე­ლიც და­ა­ფიქ­სი­რებს ობი­ექ­ტი­დან არეკ­ლილ ექოს.

ეტა­პი 2.

მა­თე­მა­ტი­კუ­რი ნა­წი­ლი:

• მო­ი­ძიე ინ­ფორ­მა­ცია, გა­მო­იკ­ვ­ლიე მო­ცუ­ლო­ბის დად­გე­ნის მე­თო­დე­ბი, შექ­მე­ნი მოწყო­ბი­ლო­ბა, რო­მე­ლიც და­ად­გენს სითხის დო­ნეს ავ­ზ­ში, გა­და­ა­მუ­შა­ვებს მი­ღე­ბულ ინ­ფორ­მა­ცი­ას და სითხის მო­ცუ­ლო­ბის შე­სა­ხებ ინ­ფორ­მა­ცი­ას ავ­ტო­მა­ტურ რე­ჟიმ­ში მოგ­ვაწ­ვ­დის.
• და­წე­რეთ მა­თე­მა­ტი­კუ­რი მო­დე­ლი, რო­მე­ლიც და­გეხ­მა­რე­ბათ გა­მოთ­ვა­ლოთ ავ­ზ­ში დარ­ჩე­ნი­ლი ბენ­ზი­ნის მო­ცუ­ლო­ბა.

პრობ­ლე­მის გა­და­საჭ­რე­ლად და­იხ­მა­რე:

• პროგ­რა­მა Geogebra-ში შექ­მ­ნი­ლი ავ­ზის ვირ­ტუ­ა­ლუ­რი მო­დე­ლი და იმ­ს­ჯე­ლე პრო­ცეს­ზე;
• სურ­ვი­ლი­სა­მებრ შექ­მე­ნი სხვა მო­დე­ლი (მა­ტე­რი­ა­ლუ­რი ან ელექ­ტ­რო­ნუ­ლი რე­სურ­სე­ბის გა­მო­ყე­ნე­ბით).

წაკ­ვე­თი­ლი კო­ნუ­სის ფორ­მის ჭურ­ჭელ­ში მო­ცუ­ლო­ბის დად­გე­ნა:

კომ­პი­უ­ტე­რუ­ლი ტექ­ნო­ლო­გი­ე­ბი:

• პროგ­რა­მუ­ლი კო­დის ელე­მენ­ტე­ბის შექ­მ­ნა;
• მიკ­რო­კონ­ტ­რო­ლერ arduinos გა­მო­ყე­ნე­ბა მუ­შა მო­დე­ლის შე­საქ­მ­ნე­ლად.

პროგ­რა­მუ­ლი კო­დი:

რო­გორც ვხე­დავთ, აღ­ნიშ­ნულ პრო­ექ­ტ­ში საკ­მა­ოდ მო­ცუ­ლო­ბით­მა ცოდ­ნამ მო­ი­ყა­რა თა­ვი, რაც მოს­წავ­ლეს მი­სი ცოდ­ნის ორ­გა­ნი­ზე­ბის შე­საძ­ლებ­ლო­ბას მის­ცემს და STEM საგ­ნე­ბის აქ­ტუ­ა­ლო­ბა­ზე და­ა­ფიქ­რებს.