Radnóti Katalin ELTE TTK Fizikai Intézet rad8012@helka.iif.hu

A fizikatanítás pedagógiája Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest Felsőoktatási tankönyv Készült a Soros Alapítvány támogatásával és az Oktatási Minisztérium Felsőoktatási Pályázatok Irodája által lebonyolított felsőoktatási tankönyv támogatási program keretében. Szerzők:Nahalka István, Poór István, Radnóti Katalin, Wagner Éva Bírálók: Feketéné Szakos Éva, Jurisits József

A fizikatanítás pedagógiája TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés A fizikatanítás történetének áttekintése Különböző tudományterületek kapcsolatai a fizikával A fizikatanítás tudományelméleti háttere A fizikatanítás konstruktivista alapjai A gyermektudomány elemei a fizikában Problémák és feladatok megoldása a fizika tanulása során Tanulásszervezési lehetőségek a fizika órán A szemléltetés lehetőségei fizika órán A fizikatanítás tervezése A fizika tanítása során előkerülő főbb témakörök feldolgozási lehetőségei Név- és tárgymutató

Mi lehet a fizikaoktatás célja? Szaktudományi ismeretek adása a tanulóifjúság számára. Leírja a testek mozgását, az ok-okozati viszonyokra irányítja a figyelmet. Segít eligazodni a valóságos környezet jelenségei között, értelmezi, magyarázza azokat. Megismerési módszert mutat, amellyel lehetővé válik más tantárgyak tanulása is. Bemutatni a fizikai jellegű ismeretek kialakulást és azok jelentségét az emberiség történetében. Társadalomközpontú természettudományos nevelés Az értelmes állampolgári lét alapjainak megteremtése. A döntési kompetenciák kialakítása. A modern technika elmeihez és azok felhasználásával kapcsolatos attitűdök formálása.

A konstruktivizmus legfontosabb jellemzői A tudást a tanuló aktívan létrehozza, s nem csak passzívan elfogadja. A tanulók az új tudományos ismeretet a már általuk birtokolt tudásra reflektálva, s abba integrálva hozzák létre. Az egyének tanulási folyamataiban a világról egyéni interpretációk születnek meg, amelyek „jóságát” adaptivitásuk dönti el. A tanulás egyéni konstrukciós folyamat, amely azonban nagyon gyakran társas folyamatok során zajlik, melyekben a gondolatok megmagyarázása és megvitatása döntő jelentőségű. A tanulók magukkal hozzák a világról alkotott saját elképzeléseiket az osztályterembe, s meg kell kapniuk minden lehetőséget arra, hogy azokat kifejezhessék.

Tudományelméleti háttér Galilei módszere: 1. A fogalmak tisztázása (út, idő, sebesség és a gyorsulás fogalmának megsejtése”). 2. Hipotézisalkotás a jelenség várható lefolyására vonatkozóan (az idő függvényében egyenletesen változik a sebesség). 3. Hipotéziséből matematikai úton olyan összefüggéseket vezet le, amelyek kísérletileg ellenőrizhetők (út/időnégyzet = állandó) 4. Végül kísérleti úton ellenőrzi az elméleti következtetéseket.

JAVASLATOK A FIZIKA-TANÍTÁS MEGUJÍTÁSÁHOZ A gyermeki előismeretek, a gyermektudomány elemeinek minél szélesebb körű figyelembevétele a tanulási folyamat megtervezésekor. Az új ismeretek feldolgozásakor minden esetben a diákok életének valóságos viszonyaihoz köthető kontextusba kell helyezni a jelenségeket, amelyhez szükségesnek tartjuk, hogy a környezeti problémák mellett történeti elemek is megjelenjenek. A gyerekek megfelelően választott kísérletek alapján történő tapasztalatszerzésének megszervezése, az elmélet irányító szerepének figyelembevétele mellett. A gyermekek tanulási folyamatának megtervezésekor számításba kell venni, hogy a természettudományos ismeretszerzés során az egyéni tudások megkonstruálása társas folyamatokban zajlik, ezért különböző jellegű kollektív munkaformák alkalmazása is szükséges. A különböző természettudományos tantárgyakban szereplő ismeretanyag összehangolása, közös szaknyelv alkalmazása annak érdekében, hogy a diákok a természetet egységes egészként fogják fel, s így az iskolában megszerzett tudásuk hatékony segítség legyen felnőttkori döntéseikben, és mindennapi életükben.

Energia Szubsztanciaként való felfogás Az energiát szállítjuk:

Energia Az energiát tároljuk Energiatároló vegyületek, energiahordozók : Energiatároló vegyületek, energiahordozók

Energia Az energia átadódik:

Az energia termelődik és elhasználódik! Az energia a nagy erőművekben keletkezik? Az energia megmarad??!

Elektromosságtan 1. Gyermeki „műveletek”: elektromos kapcsoló használata, távirányító használata, számítógépezés telefonálás stb. 2. Forrás  fogyasztó szemlélet kialakulása 3. Nincs áramkör fogalom!

Elektromosságtan Nincs töltésmegmaradás! Hogyan viszonyul egymáshoz az 1., 2. és 3. helyeken a vezetékekben folyó áram erőssége?

Elektromosságtan Az elektromos áram a jelenségek „ősoka”. Adja meg a tanuló a kapcsoló A és B pontjai közt mérhető feszültséget a két ábrának megfelelően összeállított áramkörökben! Az elektromos áram és a feszültség fogalmak azonossága!!!

Anyagkép 1. Folytonos, még a gázok is! 2. Gázokkal kapcsolatos elképzelések: nincs tömege nem melegíthető vákuum szívó hatása csak a mozgó gáz fejthet ki erőt szelet élőnek tekintik az összenyomott gáz kevesebb (térfogat-tömeg) 3. Részecskeszemlélet fokozatos alakulása Mi van a részecskék közötti térben? (levegő (gyaníthatóan folytonosnak gondolt), mikrobák, szennyeződések stb.) A vízgőz valójában levegő 4. Anyagmegmaradás problémája

Anyagkép Objektum Atomok száma egy átlagos vírus 10 9 darab közepes baktérium 10 12 darab közepes méretű sejt 1015 darab közepes méretű ember 10 28 – 10 29 darab

Anyagkép Melyik ábra jelzi a leginkább hűen az anyag elhelyezkedését egy lombikban?

Mozgásszemlélet Arisztotelész Newton Az a test, amelyet más test nem mozgat fokozatosan megáll, ha előtte mozgott. Ha egy testre nem hat más test, akkor vagy helyben marad, vagy tovább mozog. A testek mozgása azért szűnik meg, mert „ilyen a természet rendje”. A testek mozgásának megszűnését testek okozzák, nekiütköznek, súrlódnak vele, akadályozzák a mozgást (gáz, folyadék), folyamatosan érintkezve a testtel lassítják azt. A mozgás fenntartásához egy másik test hatása, erő kell. A mozgás fenntartásához nem egy másik test hatása szükséges. Minél nagyobb erő hat a testre, annál nagyobb sebességgel mozog. A testre ható erő növeli vagy csökkenti a test sebességét, esetleg megváltoztatja a mozgás irányát. A nehezebb test ugyanolyan magasról elengedve hamarabb ér földet. A testek légüres térben ugyanolyan magasról elengedve egyszerre esnek le.

Mozgásszemlélet Az erőt általában a mozgó testhez rendelik, nem a kölcsönhatáshoz. Gyorsulás fogalom nehéz. Az erő nem folytonosan hat, hanem kis lökésekben, s ekkor löki a testet nagyobb sebességre. Egyébként két lökés között lassul. (A tanuló nem adja fel eredeti elképzelését, hanem megpróbálja összeegyeztetni!) Nehéz és könnyű testek (Úszás, elmerülés, lebegés)

Differenciálatlan fogalmak Statikus fogalomrendszer: Hossz, súly, terület, sűrűség, térfogat, tömeg, viszkozitás, szilárdság. Dinamikus fogalomrendszer: Erő, mozgás, gyorsaság (később sebesség, gyorsulás), nyomás, energia, hő, hőmérséklet, savasság.

Csoportmunka az osztályban Ellenérvek A gyerekek fegyelmezetlenek Egyébként ilyesmi sohasem fordul elő Nem tudják a feladatot egyedül megoldani, az esetleges megoldást lemásolják egymásról. A frontális órán ez természetes, hiszen a megoldást a tanár, vagy egy gyerek írja a táblára, a többiek másolják, de itt eleve ez volt a terv!

Csoportmunka az osztályban Ellenérvek Az a csoport, amelyik lassabb, nem készül el az óra végére, általános iskolások között gyakran még olvasási, szövegértelmezési nehézségek is vannak. Mikor tanuljon meg a gyerek olvasni? Mindig, minden feladatot az osztályban tanuló összes gyerek elvégez az óra végére, sohasem kell azokat otthon befejezni? A csoportmunka általában lassú, gyakran még a jobb csoportok sem készülnek el a tanítási óra végére. Mit tartunk fontosnak? Azt, hogy mennyi anyagot tud a tanár elmondani az órán, vagy pedig az az érdekes, hogy mennyi ragad meg a gyerek fejében?

Csoportmunka az osztályban Ellenérvek A csoportmunka során sok a “mellékvágány", a gyerekek sok mindent megkérdeznek, elolvasnak, amit a frontális órán nem. Vajon hogyan tanuljon a gyerek, ha nincs lehetősége megkérdezni, végiggondolni azt, ami a témával kapcsolatosan foglalkoztatja? Ez elveszett idő-e? A csoportmunka előkészítése a szokásosnál több munkát igényel a pedagógustól. Nincs mit tenni, ez igaz! De gondoljuk végig, hányszor kell egy már letanított" ismeretet újra, meg újra elővenni!

Csoportmunka az osztályban Ellenérvek A csoportmunka során a különböző csoportok nem tudják ugyanazokat a feladatokat megoldani. Vajon a frontális tanítás során nem kell külön foglalkoznunk a jobbakkal, illetve korrepetálnunk a lemaradókat? A csoportmunka túlzottan eszközigényes. Forgószínpad-szerű óraszervezésnél, vagy differenciált óráknál az eszközökből elég egy eszköz is.

Példák