Ракетная печь как предложение экспериментальной практики для преподавания физики

ОРИГИНАЛ СТАТЬИ

SILVA, Rafael Leal da ^[1]

SILVA, Rafael Leal da. Ракетная печь как предложение экспериментальной практики для преподавания физики. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. 05-й год, Эд. 07, г. 02, стр. 28-42. Июль 2020 года. ISSN: 2448-0959, ссылка на доступ: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/fisica-ru/ракетная-печь

РЕЗЮМЕ

Экспериментальные практики позволяют учащимся создать условия, в которых обучение происходит в интерактивном режиме, что дает им возможность создавать гипотезы и тестировать их в среде, где учитель является посредником в процессе обучения. Из-за низкого предложения лабораторий, оборудованных в некоторых местах, необходимо прибегать к альтернативам, особенно с низкими затратами и устойчивыми предложениями. В этой статье представлены качественные результаты, а также предложение для обучения термодинамических тем, используя в качестве дидактического объекта ракетную печь, которая была изучена во всем мире за то, что менее загрязняющих и более энергоэффективных, чем печи, которые используют биомассы доступны для экономически уязвимых регионов мира. Поскольку это общая тема для большинства студентов, участвующих, в деятельности, предложенной в этой статье ракетной печи, помимо облегчения преподавания концепций физики, позволило обсуждение устойчивости в контексте экспериментального класса. Экспериментальная практика была сделана в рамках предложения расходящихся лабораторий, потому что в такой среде, студент имеет больше свободы быть основным организатором их учебного процесса, помимо предоставления интерактивного участия между группами. Количественное предложение, основанное на исследованиях Okonkwo et al (2017), также представлено в этой статье для более продвинутого класса физики. В общем, после выступления и во время эксперимента, волнение студентов по поводу того, как они изучали физику, было печально известно, за выход за рамки традиционной жесткой методологии теоретических классов.

Ключевые слова: Ракетная печь, преподавание физики, экспериментальные практики, расходящиеся лаборатории.

1. ВВЕДЕНИЕ

Преподавание физики сталкивается с большими проблемами, касающимися дидактической транспозиции. Традиционный способ преподавания был подвергнут критике со стороны исследователей в преподавании как неэффективный для преодоления образовательного кризиса этой дисциплины в Бразилии. Среди предложений по решению проблем было отмечено преподавание, использующее экспериментальную практику в качестве инструмента, поскольку физика имеет экспериментальный характер, который не может быть отмежерен от дисциплины (PINHO-ALVES, 2002; FARIA e CARNEIRO, 2020; FORÇA et al, 2011; KANBACH et al, 2005; ANDRADE, 2009).

Пиньо-Алвес (2000) обращает внимание на использование дидактической лаборатории в качестве учебного процесса. С этой точки зрения, он имеет право посреддить и предостеречь от старой парадигмы, которая рассматривала его только как экспериментальный метод. Поэтому при успеваемости в школьном пространстве со студентами необходимо учитывать дидактическую транспозицию, которая делает более доступным процесс трансформации знаний для обучения при обучении знаниям (PINHO-ALVES, 2000). Кроме того, по его словам, дидактическая транспозиция будет происходить через конструктивизм на пути к выработке науки в процессе обучения.

Для применения проектов экспериментальной практики в качестве участника дидактической транспозиции необходимо знать реальность школьной среды, а также социокультурный контекст учреждения, педагогический политический проект и образовательное законодательство. Все эти факторы влияют на использование учебных лабораторий в школах. Помимо уже упомянутых факторов, идет процесс обучения учителей, связанный с сопротивлением школьных и педагогических руководителей изменениям в традиционном способе преподавания. Обращаясь к этому влиянию людей, участвующих в школьной среде, Пинейру комментирует трудности в том числе дидактической лаборатории в обучении:

По его мнению, более резко конкурируют ноосферные группы, связанные со школьным сообществом, такие как руководство государственных школ, владельцы учебных заведений, руководители и консультанты по образованию, сообщество родителей и учителей. Есть бесчисленное множество аспектов, которые способствуют определению знаний, которые будут преподаваться, но мы можем определить, что она определяется возможностью социального и правового контроля за обучением. (PINHEIRO, 1996)

С точки зрения конструктивистов экспериментальная деятельность упрощает дидактический процесс, где учитель является манипулятором этого инструмента. Таким образом, в конструктивистской транспозиции эксперимент уже не является целью обучения, а скорее агрегирует элемент в процессе приобретения знаний. Поэтому с этой целью его применение должно характеризоваться универсальностью, так что он принимает посреднический характер (PINHO-ALVES, 2002).

При внедрении использования лаборатории и всей задействованной динамики необходимо выбирать, какой тип лаборатории использовать. В отличие от традиционной лабораторной модели, в которой подчеркивается проверка или доказательство права, а также изучение концепций до исчерпания, расходящийся лаборатория имеет в качестве основной цели, чтобы позволить студенту принять решение о схеме и экспериментальной процедуре, которая будет принята (PINHO-ALVES, 2002).

Что касается применения дивергентной лаборатории, то существует два этапа. Первый этап, называемый «упражнением», происходит в тот момент, когда студенты выполняют мероприятия и адаптируются к оборудованию и приборам экспериментальных мер и техник, а также представленной теории. На данном этапе основной целью является подготовка студентов. На втором этапе, известном как «эксперименты», студент будет выбирать, какую деятельность он будет выполнять, а также свои цели, гипотезы и какие меры они будут выполнять. После планирования учащиеся должны обсудить с преподавателем, с тем чтобы рассмотреть возможные исправления своих выводов, в дополнение к осуществимости материалов, которые будут использоваться в течение ожидаемого периода экспериментальной практики (PINHO ALVES, 2000; BORGES, 2002). Благодаря своей универсальности и возможностям в модификациях вне жестких стандартов традиционных лабораторий, расходящиеся лаборатории были приняты в качестве инструмента в этой работе.

Кроме того, в контексте экспериментальной практики, Пирс (2007) выступает за использование технологических проектов, направленных на устойчивость, помимо предложения материалов, которые могут быть использованы в местах труднодоступности учебных лабораторий из-за социальных условий в ряде слаборазвитых стран. Что касается преподавания термодинамики, Пирс указывает на эксперименты с испарительным охлаждением, печами/печами, солнечной плитой, обезвоживанием пищи и другими солнечными устройствами.

В Бразилии матрица энергии биомассы соответствует одной пятой всей потребляемой в стране энергии (MAIA e GOMES, 2009). Это открывает пространство для широкого обсуждения как в смысле чисто сказал физики, а также по более общим темам, таким как глобальное потепление, парниковый эффект, обезлесение, сохранение окружающей среды, выбросы токсичных газов и опасности для здоровья. Такие темы вряд ли будут рассмотрены в традиционном классе физики при преподавании тем термодинамики (MAZORRA et al, 2019; GOLDEMBERG e LUCON, 2007; SILVA, 2019; SANTOS, 2017; CARVALHO, 2014).

В настоящем документе представлено педагогическое предложение экспериментальной практики с использованием ракетной печи в качестве объекта исследования, поскольку она позволяет междисциплинарный подход к темам: возобновляемые источники энергии, устойчивость, эксперименты с недорогими материалами и обучение термодинамике в пути ближе к повседневной жизни студентов.

2. ЭКСПЕРИМЕНТЫ В ПРЕПОДАВАНИИ ФИЗИКИ

Как отмечают организаторы учебных планов, и преподаватели, используя практическую работу, сталкиваются с трудностями, как отмечает Ходсон (1994). Как правило, эти трудности возникают из-за ненужных барьеров, которые препятствуют получению чрезмерной информации. Таким образом, Ходсон утверждает, что две стратегии могут быть приняты. Первый: принять рецепт подход, где эксперимент имеет простую цель и шаг за шагом дорожной карты. Второй: случайное поведение, которое делает студента занятым.  В этой области необходимо проявлять осторожность при предложении экспериментальной практики, исключая весьма сложные шаги и избегая уделения слишком многого внимания мерам одной переменной (HODSON, 1994).

По его словам, преподавание науки имеет три основных конвергентных аспектов:

1. 1. 1. Приобретение и развитие теоретических и концептуальных знаний;
      2. изучение природы науки, развивающая понимание природы и методов науки, знание сложных взаимодействий между знаниями и социальным развитием;
      3. Научная практика, развитие технических знаний о научных исследованиях и решении проблем. (HODSON, 1994)

Подобно тому, как эксперименты имеют основополагающее значение для того, чтобы сделать его научным, он должен быть основополагающим в преподавании науки.  По словам Ходсона (1994 год), организаторы и преподаватели до сих пор не проводят различия между экспериментальной практикой и процессом обучения. Он также заявляет, что многие комментируют ошибку понимания экспериментальной практики только как такую работу, проделанную на лабораторной скамейке.

Несмотря на то, что это инструмент с доказанной эффективностью в обучении, эксперименты критикуют в смысле его применения, так как существуют слишком сложные практики, которые могут быть более вредными для обучения, чем эффективными. Для Сере (2002), Существуют различные способы включения экспериментальной практики в преподавании, с различными результатами:

1. 1. 1. Понять теорию, концепции, модели, законы, конкретные рассуждения, которые часто заметно отличаются от текущих рассуждений;
      2. Изучите всю теорию;
      3. Проводить эксперименты, показывающие ряд реалий, фактов и инструментов, которые используют теории и процедуры, чтобы приобрести опыт, которые подтверждают опыт;
      4. Изучите процедуры и пути, чтобы иметь возможность использовать их при выполнении других экспериментов в других контекстах;
      5. Научитесь использовать теоретические знания, полученные таким образом, чтобы они присутствовали и использовались, когда дело доходит до выполнения полного исследовательского процесса. (SÉRÉ, 2002)

Поэтому при применении экспериментальной практики необходимо определить наилучший подход в каждой ситуации. В зависимости от выбранного подхода практическая деятельность может иметь следующие цели, как утверждает Борхес (2002 год): служить для проверки закона, иллюстрации идей и концепций теоретических классов и выработать формулу или закон о том или ином явлении. Рекомендация состоит в том, чтобы разделить студентов на небольшие группы, облегчая взаимодействие в подготовке эксперимента и позволяя обмен идеям. Еще одним преимуществом, на которое указали, является неформальный характер экспериментальной практики, контрастной с формализмом и жесткостью теоретических классов (BORGES, 2002).

Есть также критики экспериментальной практики в преподавании, утверждая, что они неэффективны для студентов, потому что много времени тратится в важных деталях в процессе обучения, таких как; сборка эксперимента, сбор данных, проверка уравнений и проверка ранее определенных результатов. С этой критической точки зрения экспериментальной практики учащиеся не уделяют достаточно времени анализу и интерпретации результатов и что эта деятельность будет иметь мало эффективности (COELHO et al, 2000).

Среди основных трудностей, связанных с внедрением преподавания науки с лабораториями, Пиньо-Алвес (2000 год) указывает на опасность наличия нескольких целей, не совместимых в одной и той же деятельности. Для него и других авторов следует искать более творческие и эффективные пути, с четко определенными целями, стремясь использовать методологии, которые делают экспериментальное обучение и теоретическое обучение согласны, что позволяет интегрировать практику и теорию и, таким образом, эксперимент послужил основой для теории.

В более общем контексте, при отказе от использования лабораторий в преподавании науки, происходит то, что преподавание сводится к простой абстрактной системе определений, формул, законов и упражнений, без связи с фундаментальным характером наук, который имеет эксперимент в качестве основного агента открытия. Теории физики имеют свою конструкцию в математических моделях, однако, без экспериментальных доказательств было бы невозможно получить понимание того, как работает природа и почему (AXT, 1991).

Для Пиньо-Алвеса (2000 год) эксперименты в области преподавания нуждаются в лаборатории, подходящей для каждой реальности, и которая соответствует целям учебных заведений и преподавателей. Типы лабораторий следует изучать с точки зрения их характеристик.

В этой работе мы выбрали расходящийся лабораторию, потому что ее динамика позволяет студенту работать в реальных физических системах, позволяя подходить к одинаково реальным проблемам, ответы на которые не предвзяты. Кроме того, студенты могут выбрать, какую схему и процедуру принять во время учебы. На этапе осуществления, все студенты должны ответить на ряд вопросов, общих для всех студентов, процедуры, меры, все, направленные на подготовку ко второму этапу. На втором этапе студенты решают, какую деятельность они будут выполнять, их цели и гипотезы, которые должны быть проверены, сразу после взаимодействия с преподавателем, могут быть изменения и возможные исправления, а также проверка жизнеспособности имеющегося материала и времени для проведения эксперимента (BORGES, 2002).

3. РАКЕТНАЯ ПЕЧЬ

С точки зрения дивергентного лабораторного подхода была проведена практика, связанная с ракетными плитами. Они следуют принципам проектирования Winiarski (1982) и совместной работы Still и Winiarski (2001), которые помогают в энергетической эффективности по сравнению с другими печами, которые используют биомассу в качестве источников энергии. Размеры отверстий печи важны, так как они должны быть размером. Если отверстия небольшие, биомасса не может быть сожжена должным образом и дым может вернуться на место сгорания. Аналогичным образом, если отверстия большие, тепло не будет передаваться в кастрюлю побега через истощение. В этой работе мы использовали модель ракетной печи коленного типа, согласно диаграмме на рисунке 1.

Рисунок 1: Схема ракетной печи типа колена. Меньшая база состоит из полки, которая служит опорой для топлива и входом для воздушного потока. Большая и внутренняя часть — это камера сгорания, в которой поток воздуха встречается с пламенем. Снаружи, в этом примере, является металл и, в верхней части, выход к пламени и открытия для размещения кастрюли.

Обезлесение является проблемой во многих южноазиатских странах.  Замена традиционных трех горелок печей на ракетные печи привела к сокращению потребления древесины в среднем с 3,68 тонны до 2706 тонн в год в каждом домохозяйстве. Существует большой спрос на энергию со стороны людей, живущих в сельских районах Непала, зависящих от источников биомассы. Приблизительно 64% населения Непала использует древесину в качестве основного источника энергии для приготовления пищи (SUBEDEE et al, 2017).

В некоторых регионах мира, в связи с обезлесением и другими факторами, основным топливом, используемым для печей, является сухая мандлякая. Однако он менее энергоэффективн, чем древесина и уголь (WITT et al, 2006). В результате прототипа ракетной печи, которая использует навоз в качестве топлива, по сравнению с другими печами, которые не следуют принципам Ларри Winiarski (1982), статья представляет, что в ходе испытания кипящей воды, прототип является более энергоэффективным и снижение выбросов CO на 44% по сравнению с огнем непосредственно в древесине. Показывая, что он является многообещающим прототипом за счет снижения уровня загрязнения и снижения экономических потерь от использования большого количества топлива.

Ochieng et al. (2013) и их сотрудники исследовали выбросы окиси углерода (CO) в 102 домашних хозяйствах, чтобы сравнить различия в выбросах между тремя типами печей, используемых в этом регионе, традиционными трехкаменной печами и глиняной ракетной плитой. Непрерывные измерения 48 часов на кухнях этих резиденций, в то время как концентрация кухонного и CO персонала составила 7,3 и 6,5 промилле, соответственно, для трехкаменных печей соответствующие концентрации для ракетных печей составляли 5,8 и 4,4 промилле. С учетом расположения кухни, вентиляции, социально-экономического статуса и концентрации топливной смеси, использование глиняных ракетных печей снизило уровень сосов, связанных с кухней, на 33%, а личного уровня на 42% по сравнению с трехкаменной плитой.

Результаты этого исследования показывают, что использование биомассы в качестве топлива в кухнях повышает уровень сосуля в домах. Этот тип использования довольно распространен в сельских домашних хозяйствах в западной Кении. Хотя концентрация CO ниже в домашних хозяйствах, использующих ракетные печи, они остаются высокими в целом, что свидетельствует о том, что они не могут принести значительную пользу для здоровья дыхательных путей. Существенное снижение концентрации CO может иметь последствия для здоровья в результате уровня воздействия CO. Эти последствия требуют дальнейшего изучения.

Компания Burnham-Slipper (2009) выпустила ракетную печь, которая показала хорошие результаты в оптимизации использования древесины, сокращении количества топлива, необходимого для повседневных задач, сокращении выбросов углекислого газа и повышении качества жизни, особенно для женщин и детей. На работе он использовал программу вычислительной динамики жидкости для оптимизации условий топлива. Сначала экспериментальная фаза характеризовалась скоростью горения, температурой скорости сжигания газа.

Winiarski (1982) представляет принципы оптимизации печей, которые используют древесину в качестве топлива. Ракетная печь, используемая здесь, они основаны на них. К их словам относятся:

1. 1. 1. Изолировать вокруг огня с использованием свето-устойчивых материалов;
      2. Поместите изоляционный дымоход над огнем, чтобы перенаправить дым;
      3. Нагрейте концы стержней, палок и дров, прежде чем поджечь их, чтобы они сделали пламя, а не дым;
      4. Больше тепла или меньше тепла зависит от того, сколько палочек помещается в огонь;
      5. Держите хорошую палку под огнем, через угли. Избегайте позволяя слишком много дополнительного воздуха над огнем, чтобы охладить его;
      6. Маленькая палка, втянутая в огонь, приведет к дыму и избытку угля;
      7. Держите поток воздуха к огню, пространство внутри печи, через которую течет горячий воздух и дымоход должен быть той же толщины;
      8. Используйте гриль на огне;
      9. Изолировать путь теплового потока от огня вокруг кастрюли;
      10. Максимальная передача тепла в кастрюлю с соответствующим размером отверстия. (WINIARSKI, 1982)

Ракетные печи могут быть изготовлены с самыми разнообразными материалами легкого доступа и низкой стоимости, такие как металлические банки, глина, кирпич, дерево и т.д. Gandigue и Nagarhalli (2018) представляют обзор основных типов ракетных печей и параметров, влияющих на повышение эффективности каждой модели.

Параметры связаны с размерами дымохода, топливной камеры и воздухопуска и выходных отверстий огня. Если отверстия слишком малы, вы не сможете сжечь топливо должным образом и будет генерировать дым. С другой стороны, если отверстия чрезмерно большие, тепло выбегает и не будет эффективно использоваться для нагрева кастрюли от истощения. Размеры параметров следуют принципам Виньярского (1982) и геометрические параметры находятся по формулам Даны (2009), которые:

Геометрические переменные в уравнениях (01), (02), (03) и (04) соответственно: K является высота дымохода до конца камеры сгорания, J является высота камеры сгорания, H_c высота дымохода основания печи, L длина базы, где топливо и открытие будет размещено для воздушного потока и A является областью камеры сгорания.

4. МЕТОДОЛОГИЯ

Нынешняя работа была разработана в классах экспериментальной практики в муниципалитете Параиба. Результаты, представленные здесь представляют собой качественное исследование для того, чтобы представить экспериментальный подход к темам физики, что диалог с другими дисциплинами и подключиться к социальному контексту студентов из глубинки Параиба.

Изначально студенты подвергались воздействию содержания термологии, калориметрии и термодинамики, а также принципов работы конструктора ракетной печи в теоретических классах физики. В первом полугодии 2020 года были распространены два раздела экспериментальных занятий, в каждом из которых проводились 4 экспериментальные занятия. Студенты были разделены на 5 групп и изготовили в общей сложности 5 ракетных печей. На рисунке 2 показана одна из печей, установленных во время занятий. Материал, необходимый для производства печей, был найден в самой научной лаборатории, а остатки твердых отходов (кирпичей) были найдены во дворе школы, где проходила реконструкция.

Строительство печей происходило на внешней территории школы, где ученики могли свободно собирать необходимый материал, таким образом, следуя принципам Виньярского и геометрическим параметрам Даны для оптимизации работы аппарата.

Рисунок 2: Ракетная печь построена из кирпичей школы макияж мусора.

После эксперимента, чтобы качественно оценить обучение студентов, был предложен доклад со следующей обязательной структурой: введение, материалы, методы и выводы.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

Строительство ракетной печи обеспечило пространство для широких дискуссий, к которым было бы трудно подходить с более традиционными сценариями экспериментов по физике для средней школы. Методология привела к теме возобновляемых и невозвоенных источников энергии, дискуссии о парниковом эффекте, вызванном главным образом газами, выделяемым при сжигании биомассы. Еще одной дискуссией, поднятой самими студентами, стал вопрос об эффективности, который может быть достигнут с помощью геометрических параметров и концепций физики.

В заключительных докладах практики, студенты приписали большое значение экспериментальной практики в этом стиле, в котором теории получить практическое и простое применение. Другим актуальным наблюдением студентов был тот факт, что групповое взаимодействие также способствовало усвоению понятий физики, поскольку теоретические сомнения и возможные проблемы со сборкой экспериментальной печи решались таким образом, чтобы они чувствовали себя уверенно.

Эксперимент поднял следственный характер у студентов, поднимая гипотезы о законе энергосбережения, передачи и распространения тепла. Что касается роли профессора в экспериментальных работах, то важно подчеркнуть обязанность быть посредником, предлагая простой и понятный практический сценарий, то есть удаление слишком сложных, а иногда и ненужных шагов во время сборки и выполнения эксперимента. Учитель, предлагая экспериментальные работы, включающие более одной физической концепции, как это имеет место здесь, не должен попадать в ошибку предоставления простых ответов на вопросы и трудности. В своем сценарии и производительности, он имеет позицию содействия выводы студентов, которые, через социальное взаимодействие и предварительные знания, найдут свои ответы.

Качественная демонстрация эффективности печи, по сравнению с традиционной трехкаменной плитой, была проведена студентами в практическом и простом виде в сравнении. После строительства двух моделей печей (трехкаменная и ракетная печь) возникла рефлексивная дискуссия, в ходе которой группы пришли к выводу, что лучшим способом проверки эффективности без расчетов было бы взвешивание, с помощью шкалы, равное количество древесины для двух печей. Таким образом, две равные алюминиевые кастрюли, содержащие одинаковое количество воды, будут размещены одновременно в двух печах. Они пришли к выводу, что печь, которая сделала воду кипятить первым и с наименьшим количеством топлива сожгли, будет лучшей эффективностью. С испытанием и положительным подтверждением доказанной гипотезы, волнение студентов с продуктом их экспериментальных и теоретических усилий было печально известно.

6. ЕЩЕ ОДНО ПРЕДЛОЖЕНИЕ О ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРАКТИКЕ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ПОДХОДА

Ракетная печь также может быть использована в более продвинутом классе физики, который уже имеет знания о теории передачи тепла и массовых переносов.

Техника была применена Okonkwo et al (2017) для проверки эффективности разработанного ими прототипа. Для анализа следует применять Закон об энергосбережении (RAJPUT, 2010):

Для ракетной печи энергия ввода связана с энергией, хранящейся в древесине в соответствии со следующим уравнением:

Где _Мм масса древесины, L_m тепла древесины, M_c массы угля. Энергия выхода основана на энергии, переправленной в воду, которая моделируется:

Будучи М_а начальной массы воды, C_p конкретного тепла воды, изменение температуры до кипения является ΔT, M_e масса испарилась вода и L скрытого тепла испарения воды. В этой модели, потери вождения игнорируются, поэтому они рассматриваются изменения энергии для печи. Конвекция и радиационные потери могут быть рассчитаны для печи и кастрюли на основе температуры поверхности во время сгорания. Конвекция моделируется законом о охлаждении Ньютона:

В тех случаях, когда q является перенос тепла, коэффициент передачи тепла h, площадь поверхности А, температура поверхности T_s  и T_∞  температура воздуха в окружающей среде. Он по образцу закона Стефана-Больцмана:

Где переданное тепло, является эмиссия, является Стефан-Boltzamann постоянной, q поглощается от, T_∞⁴ температуры окружающей среды жидкости и T_s⁴ температуры поверхности. Передача энергии основана на условиях масс на плите и сковороде. Сохраненные энергетические термины основаны на материально-специфическом тепле в соответствии со следующим уравнением:

Где m масса, C_p специфические жары и изменения температуры ΔT. Поэтому фундаментальные теории передачи тепла в сочетании с законом энергосбережения определяют величину и расположение тепловых потерь печи. Использование следующего уравнения (TUKANA, 1993):

η, наконец, эффективность может быть рассчитана путем выражения соотношения выходной и входной энергии:

Для этого предложения с более количественной направленности, учитель сможет использовать ракетную печь в экспериментальных классах, чтобы научить: количество тепла, специфического тепла, скрытого тепла, энергосбережения, первый закон термодинамики, закон Стефана-Больцмана и другие темы термодинамики.

7. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ

Предложения в области экспериментальной практики, включенные в учебную программу, должны учитывать реальность школьной среды, в которую она включена. Поэтому критерий в выборе необходим для вовлечения студентов в мероприятия. Слишком трудоемкие шаги в сборке, измерениях и расчетах деятельности должны быть продуманы, чтобы она не отвлекать студента от важной цели.

Научные знания физики имеет в себе измерение, обязательно, теоретическое понимание понятий, но и доказательство с помощью экспериментов. Эти два измерения дополняют друг друга. Поэтому экспериментальная практика становится неотделимой от теории в процессе дидактической транспозиции.

Выбор расходящихся лабораторий обеспечивает атмосферу творческой свободы, группового взаимодействия, тестирования и опровержения гипотез динамичным и основанным на широком участии. Тем не менее, учитель должен иметь возможность указать на возможности, не давая прямых ответов и решений трудностей студентов, потому что в этом типе предложения, они занимают позицию автономии.

Короче говоря, выбор эксперимента с недорогими материалами, устойчивыми предложениями и сборкой самими студентами становится выгодным в школах, где нет лабораторных ресурсов. Экспериментальная практика ракетной печи представляла собой междисциплинарную возможность, которая выходит за рамки простого преподавания термодинамических тем и экспериментального доказательства предметов, наблюдаемых в теоретических классах. Студенты чувствовали связь с экспериментом, который включал в себя общую повседневную проблему для многих из них.

8. Спасибо

Я настоятельно благодарю Фонд поддержки исследований Параибы (FAPESQ-PB) за продолжение обучения учителей в рамках указа No 009/2019 в качестве квот стипендий полузасушливой программы Gira Mundo Israel, предоставленной правительством штата Параиба.

ССЫЛКИ

AXT, R. O papel da experimentação no ensino de ciências. Tópicos atuais em ensino de Ciências. Porto Alegre: Sagra, 1991.

BORGES, A.T. Novos rumos para o laboratório escolar de Ciências. Caderno Brasileiro .de Ensino de Física, v. 19, n. 3: p.291-313, 2002.

BURNHAM-SLIPPER, Hugh; CLIFFORD, Michael John; PICKERING, Stephen J. Breeding a Better Stove: the Use of Genetic Algorithms and Computational Fluid Dynamics to Improve Stove Design, 2009

CARVALHO, Ricardo Luis Teles de; SILVA, Adeildo Cabral da; LOMBARDO, Magda Adelaide. Saúde e risco ambiental: o caso dos usuários de fogão a lenha no estado do Ceará, região Nordeste do Brasil. Multidimensão e Territórios de Risco. Universidade de Coimbra, p. 513-517, 2014.

COELHO, et al. Conceitos, atitudes de investigação e metodologia experimental como subsídio ao planejamento de objetos e estratégias de ensino. Caderno Brasileiro de Ensino de Física, v. 17, n. 12: p. 122-149, 2000.

DA SILVA, Edson Araujo. O Ensino de Física e as Energias Renováveis. Revista Acervo Educacional (online), v. 1, p. e1309-e1309, 2019.

Dana, B. Design Manual: Rocket box cook stove. Appropriate infrastructure development group. 2009.

DE ANDRADE, Jorge Augusto Nascimento; LOPES, Nataly Carvalho; DE CARVALHO, Washington Luiz Pacheco. Uma análise crítica do laboratório didático de física: a experimentação como uma ferramenta para a cultura científica. 2009.

FARIA, Filipe Pereira; CARNEIRO, Marcelo Carbone. O papel da experimentação na história do ensino de Física no Brasil. Debates em Educação, v. 12, n. 26, p. 36-51, 2020.

FORÇA, Ana Claudia; LABURÚ, Carlos Eduardo; DA SILVA, O. H. M. Atividades experimentais no ensino de física: teoria e práticas. VIII ENCONTRO NACIONAL DE PESQUISA EM EDUCAÇÃO EM CIÊNCIAS, v. 7, 2011.

GANDIGUDE, Aashish; NAGARHALLI, Madhva. Review of Rocket Cook-Stove Geometrical Aspects for its Performance Improvement. Materials Today: Proceedings, v. 5, n. 2, p. 4743-4747, 2018.

GOLDEMBERG, José; LUCON, Oswaldo. Energy and environment in Brazil. Estudos avançados, v. 21, n. 59, p. 7-20, 2007.

HODSON, Derek. Hacia un enfoque más crítico del trabajo de laboratorio. Enseñanza de las ciencias: revista de investigación y experiencias didácticas, p. 299-313, 1994.

KANBACH, Bruno G.; LABURÚ, Carlos E.; SILVA, Osmar HM. Razões para a não utilização de atividades práticas por professores de física no ensino médio. Simpósio Nacional de Ensino de Física, v. 16, 2005.

MAIA, A.; GOMES, C. Possível uso da biomassa como alternativa para o fornecimento de energia do Brasil. Anais do XLI Simpósio Brasileiro de Pesquisa Operacional, v. 197, 2009.

MAZORRA, Javier et al. Panorama do uso de fogões melhorados no Semiárido brasileiro. Sustainability in Debate/Sustentabilidade em Debate, v. 10, n. 2, 2019.

NOKOBUNVA. Rocket Stove, 2016. Disponível em: https://en.wikipedia.org/wiki/File:Rocket_Stove.png . Acesso em 20 de maio de 2020.

OCHIENG, C. A.; VARDOULAKIS, S.; TONNE, C. Are rocket mud stoves associated with lower indoor carbon monoxide and personal exposure in rural Kenya?. Indoor Air, v. 23, n. 1, p. 14-24, 2013.

OKONKWO, Ugochukwu C. et al. Development of a rocket stove using woodash as insulator. Journal of Engineering and Applied Sciences, v. 10, n. 1, p. 1-13, 2017.

PEARCE, Joshua M. Teaching physics using appropriate technology projects. The Physics Teacher, v. 45, n. 3, p. 164-167, 2007.

PINHEIRO, T.F. Aproximação entre a ciência do aluno na sala de aula da 1° série do 2° grau e a ciência dos cientistas: uma discussão. Dissertação de Mestrado. CED/UFSC. Florianópolis, SC. 1996.

PINHO ALVES, J. Regras da transposição didática aplicadas ao laboratório didático. Caderno Catarinense de Ensino de Física, Florianópolis, v. 17, n. 2, p. 174-188, ag. 2000.

PINHO ALVES, José. Atividade experimental: uma alternativa na concepção construtivista. VIII Encontro de Pesquisa em Ensino de Física, 2002.

RAJPUT, R. K. A textbook of engineering thermodynamics. Firewall Media, 2010.

SANTOS, Pedro Vieira Souza. Elaboração de Projetos Práticos como Suporte ao Processos de Ensino-Aprendizagem de Física. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Edição 03. Ano 02, Vol. 01, p. 253-264, 2017.

SÉRÉ, M.G. La enseñanza em el laboratório? Qué podemos aprender em términos de conocimiento práctico y de actitudes hacia la ciência? Enseñaza de las Ciencias, v. 20, n. 3, p.357-368, 2002.

STILL, Dean; WINIARSKI, Larry. Increasing fuel efficiency and reducing harmful emissions in traditional cooking stoves. Boiling Point, v. 47, p. 36-39, 2001.

SUBEDEE, Bijay Raj et al. Use of Rocket stove for firewood savings and carbon emission reductions by the households involved in Allo (Girardinia diversifolia) fiber processing at Khar VDC, Darchula District, Nepal. International Journal of Latest Engineering and Management Research, v. 2, p. 28-35, 2017.

TUKANA, S.; LLOYD, C. R. Wood cookstoves in Fiji. Renewable energy, v. 3, n. 2-3, p. 165-172, 1993.

WINIARSKI, Larry. Ten Design Principles for Wood Burning Stoves. Retrieved May, v. 25, p. 2011, 1982.

WITT, Mark; WEYER, Kristina; MANNING, David. Designing a Clean-Burning, High-Efficiency, Dung-Burning Stove: Lessons in cooking with cow patties. Creswell Oregon: Aprovecho Research Center, 2006.

Опечатки

В этой статье представлены следующие erratas:

В этой работе мы выбрали расходящийся лабораторию, потому что ее динамика позволяет студенту работать в реальных физических системах, позволяя подходить к одинаково реальным проблемам, ответы на которые не предвзяты. Кроме того, студенты могут выбрать, какую схему и процедуру принять во время учебы. На этапе осуществления, все студенты должны ответить на ряд вопросов, общих для всех студентов, процедуры, меры, все, направленные на подготовку ко второму этапу. На втором этапе студенты решают, какую деятельность они будут выполнять, их цели и гипотезы, которые должны быть проверены, сразу после взаимодействия с преподавателем, могут быть изменения и возможные исправления, а также проверка жизнеспособности имеющегося материала и времени для проведения эксперимента (PINHO-ALVES, 2000; BORGES, 2002).

Параметры связаны с размерами дымохода, топливной камеры и воздухопуска и выходных отверстий огня. Если отверстия слишком малы, вы не сможете сжечь топливо должным образом и будет генерировать дым. С другой стороны, если отверстия чрезмерно большие, тепло выбегает и не будет эффективно использоваться для нагрева кастрюли от истощения. Размеры параметров соответствуют принципам Виньярского (1982), а геометрические параметры находятся по формулам Okonkwo et al (2017) и Dana (2009), которые:

^[1] Кандидат наук по физике конденсированной материи, магистр физики конденсированной материи, специалист по методологии преподавания физики и степени в области физики.

Отправлено: июль 2020 года.

Утверждено: июль 2020 года.