Balogh Vilmos Szilárd A fizikatanítás útkeresése Bajorországban FIZIKATANÍTÁS TARTALMASAN és ÉRDEKESEN Magyar nyelvű nemzetközi szeminárium magyarul tanító fizikatanárok számára ELTE TTK Budapest, 2009. augusztus 27. © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd Kihívások Német egység (1990. október 3.) Tartományok kulturális önállósága Egységesebb iskolarendszer kialakítása EU-bővítés (2004. május 1.) Tanárképzés: tartományok belügye Bologna-folyamat © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd KMK válaszok BS – Bildungsstandards (Mittlerer Schulabschluss) 2003. dec. 4: német, matematika, első idegen nyelv (angol/francia) 2004. dec. 16: biológia, kémia, fizika EPA – Einheitliche Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung 2004. február 5: fizika Határozat: 2007-től kérik a tartományokat az átvételre és megvalósításra. © Balogh Vilmos Szilárd
A fizika kompetenciaterületei (BS) Szaktudás (Tartalom) Fizikai jelenségek, fogalmak, elvek, tények, törvényszerűségek megismerése és az alapelképzelésekhez való hozzárendelése Ismeretszerzés Kísérleti és más vizsgálati módszerek, valamint modellek alkalmazása Kommunikáció Tárgy- és szakszerű információk elemzése és cseréje Értékelés Különböző környezetben előforduló fizikai tényállások felismerése, rendszerezése és értékelése © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd Szaktudás (BS) Anyag Halmazállapotok és változásuk A testek részecskékből állnak Anyagszerkezet A testek alakja és térfogata Részecskemodell Brown-mozgás Atomok, molekulák, kristályok Kölcsönhatás Közvetlen Mező (tér) segítségével Sugárzás és anyag kölcsönhatása Erőhatások, tehetetlenségi törvény, kölcsönhatás törvénye, impulzus Elektromos, mágneses és gravitációs kölcsönhatás Visszaverődés, törés, teljes visszaverődés, színek, üvegházhatás, felmelegedés, ionizáló sugárzás. Rendszer Egyensúlyi rendszerek Áramlások és rezgések Áramlások fenntartása Erő-, nyomás- és termikus egyensúly Nyomás-, hőmérséklet- ill. potenciálkülönbség által létrehozott áramlások Elektromos áramkör, termikus áramlások Energia Használható energia Energia-szállítás Energia megmaradása (2. főtétel) Fosszilis tüzelőanyagok, szél- és napenergia, atomenergia Generátor, motor, transzformátor, hatásfok, entrópia, hőveszteség Akkumulátor, hőpumpa, hűtőszekrény Hővezetés, sugárzás © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd Ismeretszerzés (BS) Észlelés Jelenség megfigyelése és leírása, a probléma felismerése, a meglévő tudásanyag „mozgósítása” Rendezés Ismert dolgokra való visszavezetés, besorolás, rendszerezés Magyarázat A valóság modellezése, hipotézis felállítása Felülvizsgálat Kísérlet, annak kiértékelés, a hipotézis kritikus reflexiója Modellalkotás Idealizálás, összefüggések leírása, általánosítás, elvonatkoztatás, fogalomalkotás, formalizálás, elmélet felállítása © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd EPA: Fizika Elmélet által vezérelt tapasztalati tudomány A természetet meghatározott szempontok mellett vizsgálja (Aspektcharakter) Magas szintű formalizálás és matematizálás jellemzi Sokféle és jelentős alkalmazási területekkel rendelkezik, nagy a társadalmi szerepe (Relevanz) Történelmi-dinamikai folyamat © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd EPA: szakismeretek fizikai tudás megszerzése, visszaadása és használata „A jelöltek a központi fizikai részterületeken rendelkeznek strukturált fizikai alaptudással (pl. fogalmak, mennyiségek, törvények ismeretével) a fizikai alapelveket illetően (pl. megmaradási tételek, okság, rendszer), valamint a központi történeti és ismeretelméleti adottságok tekintetében rendelkeznek biztos tudással ismerik a kísérlet funkcióit (…) és tudják, mi tüntet ki egy elméletet, mit képes az megmagyarázni és hogyan jön létre tudják használni a fizikai tudás generálásához (pl. szövegértéshez, információszerzéshez, a megfigyelésekből és kísérletekből való következtetésekhez), valamint annak rendszerezéséhez tartozó stratégiákat.” © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd EPA: szakmódszerek A fizika megismerési módszerei, szakmódszerek leírása és használata „A jelöltek tudják, hogy a fizika módszerét a megfigyelés, leírás, fogalom-alkotás, kísérlet, redukció, idealizálás, modellalkotás, matematizálás jellemzi képesek a megfigyeléseket és kísérleteket információ szerzésére bevetni és az eredményeket az ismert modellek szerkezetébe besorolni van saját tapasztalatuk kísérletezés módszereiről (tervezés, végrehajtás, dokumentáció, kiértékelés, hiba, értékelés, modern mérési módszerek) van tapasztalatuk az ismeretszerzés és a problémamegoldás stratégiáiról (pl. megfigyelés, intuitív-spekulatív felfedezés, hipotézis megfogalmazása, induktív, deduktív eljárás, analóg átvitel, modellalkotás).” © Balogh Vilmos Szilárd
EPA: kommunikáció A fizikán belül és a fizikáról „A jelöltek rendelkeznek a fizikában megszerzett tudás és a fizikai ismeretek különböző formáiban alkalmazott ábrázolási módszerekkel (pl. nyelvi, képszerű, vázlatos, táblázatos, grafikonos, diagrammos, szimbolikus, képletszerű) rendelkeznek a megfelelő szakmai nyelvezettel és azt tárgyilagosan tuják alkalmazni a fizikai ismeretek, saját megfontolásaik, tanulási és munkában szerzett eredményeik a címzettekhez szóló, szituációra alkalmazott bemutatásáról (prezentáció) rendelkeznek tapasztalatokkal a fizika tényállásainak és kérdésfelvetéseinek alkalmas szintű diszkurzív érvelésben való alkalmazása területén megfelelő tapasztalatokkal rendelkeznek.” © Balogh Vilmos Szilárd
EPA: reflexiók Fizikai utalásokra való reflektálás „A jelöltek rendelkeznek tapasztalatokkal a fizika perspektívájából és a fizika aspektusából megfogalmazott természet- és világszemléletre vonatkozóan képesek a fizika és technika közötti kölcsönös kapcsolatok megmutatására képesek a fizika történelmi és társadalmi egymástól való függőségére, ill. összefüggéseire reflektálni ismerik a megfelelő értékelési szempontokat és képesek személyes, tárgyilagos és kritikára nyitott állásfoglalásra.” © Balogh Vilmos Szilárd
Fizikatanár – képzés és jogállás Kiképzés 3-5 éves ún. tudományos képzés egyetemen – első államvizsga (nem diploma!!) 2 éves gyakorlótanárság – második államvizsga Köztisztviselők (egyházi iskolák nem!) A12: Ált. iskola (Grundschule/Hauptschule) (Évi átlag bruttó: 48.000 €) A13: Gimnáziumi tanár (StR) (Évi átlag bruttó: 53.000 €) A14: Gimnáziumi tanár (OStR) (Évi átlag bruttó: 57.000 €) A15: Gimn. igh. (StD) (Évi átlag bruttó: 63.000 €) A16: Gimn. ig. (OStD) (Évi átlag bruttó: 69.000 €) © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd Bologna-folyamat hatására fizikatanár-képzés átalak(u/í)tása – DPG-állásfoglalás 2006 március Hat tézis Orientáció: nem a részterületek fizikai szakrendszere szerint, hanem a későbbi feladat (érdeklődés) szerint Diákok analizáló érdeklődését alapul vevő (fokozatos mélyebb megalapozás) Egyetemi oktatás legyen példa! (Úgy oktatunk mint a tanáraink) Neveléstudományi részek csökkentése, több szakdidaktika; kétszakos tanárképzés Studium sui generis→”Die Ausbildung der Lehrerinnen und Lehrer ist zu professionalisieren. Ziel sind kompetente, hervorragende Physiker(innen) und hervorragende Lehrer(innen).” Szaktudományos és szakdidaktikai elemek egymáshoz hangolása, kutatás bevonása © Balogh Vilmos Szilárd
DPG és a doktori iskolák Alapvetően elhibázott a DPG szerint a doktorátust az „egyetemi képzés harmadik szintjévé degradálni”. Következtetése: „strukturált doktorátus” – a doktorátus „iskolázásának” elutasítása. © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd Német oktatásügy Speciális vonások A „középiskolás” időszak (16 éves kor felett) kiemelt szerepe A közoktatásban megszerzett végzettség: „Bremsen der Überakademisierung” © Balogh Vilmos Szilárd
B. o. – Osztályzás 1 2 3 4 5 6 Jegyek a 2. osztály végétől (új!!) „nagyon jó” (sehr gut) …a követelményeknek rendkívüli mértékben eleget tesz. 2 „jó” (gut) … a követelményeknek teljesen eleget tesz. 3 „kielégítő” (befriedigend) …a követelményeknek általánosságban eleget tesz. 4 „megfelelő” (ausreichend) … jóllehet vannak hiányosságai, de egészében még megfelel a követelményeknek. 5 „hiányos” (mangelhaft) …nem felel meg a követelményeknek, de felismerhető, hogy rendelkezik a szükséges alapismeretekkel és a hiányokat belátható időn belül pótolni tudja. 6 „elégtelen” (ungenügend) … nem felel meg a követelményeknek, sőt maguk az alapismeretek is olyan hiányosak, hogy a hiányok belátható időn belül nem pótolhatók. © Balogh Vilmos Szilárd
B. o. – Bukás Általában egy hatos vagy két ötös. Gimnáziumi statisztika (bukottak %-os aránya évfolyamonként) © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd B. o. – Iskolarendszer © Balogh Vilmos Szilárd
Mi lett belőlük? Megszerzett végzettség (%-ban a mindenkori korcsoportra vonatkoztatva – többszörös előfordulással) © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd B. o. – Elemi Iskola © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd gimnázium (nyelvi) © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd gimnázium (term.t.) © Balogh Vilmos Szilárd
gimnázium (kvalifikáció) © Balogh Vilmos Szilárd
Bajor fizika tanterv gimnázium 7 – 8. évfolyam Fény és anyag Mechanika Elektromosságtan 7 (NT) (heti 2 ó) „Természet és technika” – súlypont fizika A fény alapvető tulajdonságai Fény és árnyék Tükrök és lencsék leképezése Színek Sebesség és gyorsulás Erő és mozgás – tehetetlenség tétele Összetett erők – erőfajták Kölcsönhatási törvény Erő és deformáció Egyszerű áramkörök Az áram hatásai – veszélyek Áram: mozgatott töltés Áramerősség, feszültség, ellenállás 8 (heti 2-3 ó) Energiamegmaradás – alapvető természeti elv Az anyag részecskemodellje Gázok, folyadékok, szilárd testek Hőmérséklet és részecskemozgás Olvadás és forrás Belső energia Az energia mint megmaradó mennyiség Mechanikai energiafajták Egyszerű gépek Mechanikai munka és teljesítmény Az elektromos mennyiségek pontosítása Egyszerűen összetett áramkörök Ohm-törvény Elektromos energia és teljesítmény Energiaellátás © Balogh Vilmos Szilárd
Bajor fizika tanterv gimnázium 9 – 10. évfolyam Fény és anyag Mechanika Elektromosságtan 9 (heti 2-3 ó) A fizika mint a modern technika alapja Az atomok felépítése és nagysága Az energia diszkrét felvétele és leadása Energiaszintek és fotonok Az atommagok alapvető tulajdonságai Radioaktivitás és egyszerű magreakciók Egyenes vonalú mozgások Kinematika – ábrázolás diagrammok segítségével Mozgások állandó erő hatására Elektromos és mágneses tér (kvalitatív) Elektromágnes és elektromotor Mozgó töltések re ható erő terekben (kvalitatív) Elektromágneses indukció (kvalitatív) Generátor és transzformátor 10 Fizikai világképek Asztronómiai világképek az ókortól Keplerig A modern kozmológia aspektusai A hullámtan alapjai A fény hullám- és részecsketermészete Az elektron hullám- és részecsketermészete Kvantumobjektumok Newton törvények – általános eset Egydimenziós mozgások Egyszerű kétdimenziós mozgások A Newton törvények korlátai © Balogh Vilmos Szilárd
Bajor fizika tanterv gimnázium 11 – 12. évfolyam (heti 3 ó) Elektromos és mágneses terek - Relativitáselmélet Elektromos térerősség és potenciál Ponttöltés és síkkondenzátor Mágneses indukció (B) Energia és impulzus A speciális relativitáselmélet alapvető állításai Részecskék mozgása elektromos és mágneses térben Elektromágneses indukció (kvantitatív) Elektromágneses rezgések és hullámok Alkalmazások (Valamennyi terület) 12 Fizikai világképek 12 Ast Asztrofizika (alt.) Kvantumobjektumok, de Broglie hullámhossz Kvantummechanikai atommodell – Elektronok potenciálgödörben Hidrogénatom Az atomok felépítése és elemi részecskék – Stuktúravizsgálatok Protonok és neutronok a magerő potenciál-gödrében Radioaktivitás és magreakciók Tipikus asztronómiai objektumok és azok mozgása A Naprendszer felépítése – a bolygók tulajdonságai Nap-színkép Energiaviszonyok a Nap esetében A csillagok állapotjelzői – Hertsprung-Russel-diagramm A galaxisok tulajdonságai - kozmológia © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd LEIFI entstand aus 2·30 Jahre Unterrichtserfahrung am Rupprecht-Gymnasium in München. In LEIFI finden Sie Aufgaben, Tests, Versuche, Materialien und Lesestoff, die den Physikunterricht ergänzen und erweitern. Das auf den folgenden Seiten Dargestellte und mehr können Sie auch auf CDs erwerben.. Was sich hinter LEIFI verbirgt, erfahren sie, wenn sie draufklicken. Für Fragen und Fehler: Hier Das Institut für Didaktik der Physik der Uni München beherbergt unsere Seite http://leifi.physik.uni-muenchen.de/ G8-Neu z.Zt. bis 10 G 9 - Alt z.Zt. gültig ab Kl.11 Für Eltern Wie man lernt Für Kollegen Neues Inhalt nach Gebieten CDs © Balogh Vilmos Szilárd
Remotely Controlled Laboratories - RCLs experimentieren aus der Ferne http://rcl.physik.uni-kl.de/ © Balogh Vilmos Szilárd
Egy nagydolgozat (9.o. 2. félév) Érettségi dolgozat – lk (9 oszt.) Érettségi dolgozat – új (Tervezet 2011-től)
© Balogh Vilmos Szilárd Kritikák Néhány évfolyam anyaga nem felel meg a gyerekek korának; Tanárok Egyes tantervi fejezetek túlságosan sok anyagot tartalmaznak; Egyes megfogalmazások nem rendelhetőek egyértelműen egy-egy klasszikus fizikai szakterülethez © Balogh Vilmos Szilárd
Kritikák „Szaktudás”: maximálisan teljesítve (túl sok) IQB Institut zur Qualitäts-entwicklung im Bildungswesen 2008. november „Megismerési módszerek”: csak a kísérletezést hangsúlyozza, leírás és értékelés hiányos „Kommunikáció”: szinte teljesen hiányzik „Értékelés”: alternatív műszaki megoldások, köznapi nyelvi értékelés gyakorlásának hiánya © Balogh Vilmos Szilárd
Zárszó helyett két (3) idézet „A fizika nem magyarázza meg a természet titkait, pusztán mélyebben rejlő titkokra vezeti vissza.” „Túlcsorduló öröm, életerő áradt a muzsikából; a lényegi rendbe vetett bizakodás hangján szóltak a hangszerek, a bizakodás hangján, amely elől minden csüggedés és kishitűség meghátrál. Míg hallgattam, ebben a zenében öltött formát számomra a bizonyosság, hogy – emberi időmértékkel mérve – az élet, a zene, a tudomány örökké fennmarad, jóllehet mi magunk csak rövid ideig vagyunk vendégek, vagy másként, Niels szavaival, nézők és szereplők az élet nagy színjátékában.” © Balogh Vilmos Szilárd
© Balogh Vilmos Szilárd Köszönöm !!! © Balogh Vilmos Szilárd