კვლევების ინტეგრირება სასწავლო პროცესში

ჩვენი გიმნაზიისთვის მზე სხვანაირად ანათებს

 ყველაფერი დაიწყო შარშან, 2018 წლის იანვარში. პედსაბჭოზე დირექტორმა ჩემთვის ძალიან მნიშვნელოვანი და საინტერესო ამბავი გვითხრა: სკოლის სახურავზე მზის ელემენტები დაგვიმონტაჟეს, რომლებიც უკვე ფუნქციონირებს და ელექტრულ ენერგიას გვაწვდისო. მაშინვე მივხვდი, რომ მე, როგორც ფიზიკის მასწავლებელს, ეს ფაქტი მოსწავლეებთან ახალი, საინტერესო მუშაობის საშუალებას მაძლევდა. უფრო მეტიც: ნახევარგამტარების თემა ჩემს სამეცნიერო საქმიანობას უკავშირდება და, ბუნებრივია, ჩემთვის სტუდენტობასა და რაღაც „მშობლიურთან“ ასოცირდება. ასე რომ, პედსაბჭოს დამთავრებამდე უკვე ვიცოდი: ჩემი მოსწავლეები თბილისის კლასიკური გიმნაზიის მზის ავტონომიური ელექტროსადგურის კვლევას ჩაატარებდნენ.

საქართველოში არსებობს შოთა რუსთაველის საქართველოს ეროვნული სამეცნიერო ფონდი, რომელიც აქტიურად მუშაობს და ძალიან მნიშვნელოვან პროექტებს ახორციელებს. ის ხელს უწყობს ქვეყანაში მეცნიერების, ტექნოლოგიების და ინოვაციების განვითარებას. შოთა რუსთაველის ფონდის კონკურსში „მეცნიერება იწყება სკოლიდან – კვლევები მოსწავლეთა მონაწილეობით“ წარვადგინეთ პროექტი „თბილისის კლასიკური გიმნაზიის მზის ავტონომიური ელექტროსადგურის კვლევა“. კონსულტირებას გვიწევდა პროექტის მონაწილე მეცნიერი – ივანე ჯავახიშვილის სახელობის თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ზუსტ და საბუნებისმეტყველო მეცნიერებათა ფაკულტეტის ნივთიერებათა კვლევის სამეცნიერო-კვლევითი ინსტიტუტის დირექტორის მოადგილე, ატომური აბსორბციის განყოფილების გამგე, ფიზიკის დოქტორი ბელა კვირკველია, რომელსაც ნახევარგამტარების ფიზიკის დარგში სამეცნიერო-კვლევითი საქმიანობის მრავალწლიანი გამოცდილება აქვს, ხოლო მონაწილე ასისტენტი იყო ჩვენი გიმნაზიის ინფორმატიკის მასწავლებელი ნანა ნოზაძე, რომელიც საქართველოს ტექნიკური უნივერსიტეტის დოქტორანტია. საგულისხმოა, რომ მისი სადოქტორო თემა ფიზიკის გაკვეთილზე ისტ-ის გამოყენებას უკავშირდება. პროექტის მონაწილე მკვლევარები იყვნენ მე-10 და მე-11 კლასის მოსწავლეები, პროექტის ხელმძღვანელი კი მე გახლდით.

კონკურსზე წარდგენილი იყო 41 პროექტი. საბოლოო მონაცემებით, რომლებიც მაისში გამოცხადდა, გაიმარჯვა 10-მა, მათ შორის – ჩვენმაც და, სხვათა შორის, პირველი ადგილიც მოვიპოვეთ.

ამგვარად, 2018 წლის სექტემბრიდან ექვსი თვის განმავლობაში თბილისის კლასიკურ გიმნაზიაში საკუთარი ავტონომიური მზის ელექტროსადგურის კვლევა მიმდინარეობდა. გიმნაზიის დირექციის, რუსთაველის ფონდის წარმომადგენლების, პროექტის მონაწილე სუბიექტების, მკვლევარი მოსწავლეების, პედაგოგების და თემით დაინტერესებული საზოგადოების წინაშე პროექტის წარდგენის (გახსნის) შემდეგ მოსწავლეებმა განახორციელეს გეგმა-გრაფიკით განსაზღვრული აქტივობები.

მოსწავლეებმა თავდაპირველად დაამუშავეს ლიტერატურა ნახევარგამტარების, ფოტოელემენტების შესახებ, ქართულად გაახმოვანეს ვიდეომასალა p-n გადასვლის შესახებ, შეისწავლეს მსოფლიოში მზის ენერგიის გამოყენების მაგალითები, შექმნეს მაკეტი სახლისა, რომლის განათებას მზის ელემენტები უზრუნველყოფდა და ნოემბერში გიმნაზიის დიდ სააქტო დარბაზში პროექტის ფარგლებში შეძენილი ტექნიკის გამოყენებით საზოგადოებას წარყდგინეს ნამუშევრები თემაზე „ენერგიის განახლებადი წყაროები, მათი მნიშვნელობა მსოფლიო გამოცდილების მაგალითზე, ენერგოეფექტურობა“. ღონისძიებაზე სიტყვით გამოვიდა საქართველოში ნახევარგამტარების ფიზიკის კორიფე, გამოჩენილი მეცნიერი, აკადემიკოსი ნოდარ კეკელიძე, რომელმაც ისაუბრა თანამედროვე ტექნოლოგიებში ნახევარგამტარების როლის შესახებ.

პროექტის შემდგომ ეტაპზე კი დაიწყო უშუალოდ ჩვენი, თბილისის კლასიკური გიმნაზიის, მზის ავტონომიური ელექტროსადგურის (მაე) კვლევა. კვლევის არსი ასეთი იყო: პროექტის მეცნიერისა და პროექტის ხელმძღვანელის დახმარებით ერთი თვის განმავლობაში მკვლევარ მოსწავლეთა გაზომვის ჯგუფის წევრები დღეში სამჯერ (9.00 სთ, 14.00 სთ, 17.00 სთ), სხვადასხვა ღრუბლიანობისა და ტემპერატურის პირობებში, თერმომეტრით ზომავდნენ გარემოს ტემპერატურას, მობილური ლუქსმეტრის გამოყენებით კი – დაცემული სინათლის განათებულობას. ამასთან ერთად, თბილისის კლასიკური გიმნაზიის მაე-თან დაკავშირებული სპეციალური პროგრამის [1] საშუალებით იღებდნენ მონაცემებს დროის იმავე მომენტში დენის ძალის, ძაბვის, სიმძლავრის შესახებ.

მონაცემები ექსელის ცხრილებში შეჰქონდათ.

პროექტის შემდგომ ეტაპზე მოსწავლე მკვლევარებმა მოახდინეს აღრიცხული მონაცემების კლასიფიკაცია, მათი გრაფიკული დამუშავება. კერძოდ, ააგეს ფოტოდენის ძალის, ძაბვის, სიმძლავრის განათებულობასა და ტემპერატურაზე დამოკიდებულების გრაფიკები, ააგეს ვოლტ-ამპერული მახასიათებელი, გამოთვალეს მარგი ქმედების კოეფიციენტი. პროექტის ასისტენტის დახმარებით ცხრილების, სქემების და დიაგრამების სახით შექმნეს გიმნაზიის მაე-ის მონაცემთა ბაზა.

შეკრებილი ინფორმაცია საკმაოდ ვრცელი და მრავალმხრივი იყო. აქ კი წარმოგიდგენთ მხოლოდ სამი დღის მონაცემებს და მათი დამუშავებით მიღებულ შედეგებს:

დიაგრ.1. 18 – 20 თებერვლის 9.00, 14.00 და 17.00 სთ-ზე გარემოს ტემპერატურის (t⁰C) და  განათებულობის (lux) დიაგრამები

დიაგრ.2. 18 – 20 თებერვლის 9.00, 14.00 და 17.00 სთ-ზე განათებულობის (lux)  ფოტოდენის (A) დიაგრამები

დიაგრ.3. 18 – 20 თებერვლის 9.00, 14.00 და 17.00 სთ-ში განათებულობის (lux)  სიმძლარის(KW) დიაგრამები

დიაგრ.4. 18 – 20 თებერვლის 9.00, 14.00 და 17.00 სთ-ზე განათებულობის (lux)  ძაბვის (V) დიაგრამები

პროექტის დასასრულს კი ჩავატარეთ გეგმა-გრაფიკით დაგეგმილი ექსკურსია ივანე ჯავახიშვილის სახელობის თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტში.

მარტის ბოლოს გიმნაზიაში მოსწავლეებმა კვლევის საბოლოო შედეგები წარადგინეს და პროექტი საზეიმოდ დაიხურა. ღონისძიების ბოლოს მოსწავლე მკვლევრებს პროექტის მონაწილის სერტიფიკატები გადაეცათ.

პროექტის ფარგლებში შეიქმნა ბლოგი, სადაც მოსწავლეები პროექტთან დაკავშირებულ ყველა ინფორმაციას განათავსებენ.

https://mziselementitcg.blogspot.com/2019/

ყველაზე მნიშვნელოვანი მაინც მოსწავლეთა მოსაზრება იყო პროექტის შესახებ, ამიტომ პროექტის ასისტენტმა შეიმუშავა კითხვარები, რომლებიც მოსწავლეებმა შეავსეს პროექტის დასრულების შემდეგ. სასიხარულოა, რომ პროექტის მონაწილე ყველა მოსწავლე მკვლევარს მოეწონა სამუშაო პროცესი. პროექტის განმავლობაში აქტიურად მიმდინარეობდა სამუშაო შეხვედრები, სადაც მოსწავლეები სწავლობდნენ ხელსაწყოებიდან და პროგრამიდან მონაცემების აღებას და დამუშავებას. ეს პროცესი მათთვის განსაკუთრებით საინტერესო აღმოჩნდა.

მოსწავლე მკვლევრებმა აღნიშნეს, რომ კვლავაც სიამოვნებით მიიღებდნენ მსგავს პროექტში მონაწილეობას და ისურვებდნენ, ანალოგიური პროექტი ქიმიაში, ბიოლოგიასა და გეოგრაფიაშიც განხორციელებულიყო.

ამ კითხვარების ანალიზმა აჩვენა, რომ ჩვენს გიმნაზიაში განხორციელებულმა პროექტმა უპასუხა კონკურსის მიზნებს – განათლების ხარისხის ამაღლებას, განათლებისა და კვლევების დაახლოებას, კვლევების ინტეგრირებას სწავლის პროცესში, მოსწავლეთა კვლევითი უნარების ხელისშეწყობას და ა.შ.

საბუნებისმეტყველო საგნებში, განსაკუთრებით კი ფიზიკაში, ჩვენს ქვეყანაში და არა მარტო აქ, მოსწავლეთა დაბალი აკადემიური მოსწრება და, მეორე მხრივ, პროექტის ფარგლებში განხორციელებული საქმიანობის მიმართ მოსწავლეთა ინტერესი საფუძველს მაძლევს, ველოდე, რომ მომავალში მსგავსი პროექტები ჩვენი მოსწავლეთა მაღალი ჩართულობით განხორციელდება.

გამოყენებული ლიტერატურა

1. 1. https://www.solarweb.com/
2. https://rustaveli.org.ge/images/mecnierebis%20popularizacia/prezentaciebi/lali%20nadiradze.pdf
3. https://www.sems.qmul.ac.uk/research/projects/409