Procedury osiągania celów - fragment programu autorskiego "Fizyka coraz bliżej"

9. Procedury osiągania celów

-> Doświadczenia i eksperymenty
W celu lepszego zrozumienia omawianych zjawisk zachodzących w świecie przyrodniczym należy wykonywać jak najwięcej doświadczeń. Niemal każda lekcja musi być związana z jakimś doświadczeniem lub eksperymentem. Dobrze jest poprzedzić je kluczowym pytaniem. Przeprowadzenie eksperymentu pozwoli zweryfikować poglądy uczniów na temat danego zjawiska (np. to, że woda nie zawsze wrze w temperaturze 100 st. C). Oprócz szkolnego zestawu pomocy naukowych, wymagane jest, aby posługiwać się łatwo dostępnym sprzętem, niedrogo. Niektóre z eksperymentów uczniowie mogą (w sposób bezpieczny) powtórzyć w domu.
Jedyne tematy podczas których nie wykonuje się doświadczeń to lekcje powtórzeniowe, prace klasowe oraz: “Wielkości fizyczne, które mierzysz na co dzień”, “Sporządzamy wykresy”, “Wartość prędkości (szybkość) ciała w ruchu jednostajnym prostoliniowym”, “Prędkość w ruchu jednostajnym prostoliniowym”, “Średnia wartość prędkości (średnia szybkość). Prędkość chwilowa i jej wartość”, “Przyspieszenie ciała w ruchu prostoliniowym jednostajnie przyspieszonym”, “Droga w ruchu jednostajnie przyspieszonym. Ruch jednostajnie opóźniony”, “Dodawanie wektorów”, “Przemiany energii w zadaniach”, “Bilans cieplny”, “Zasada działania silnika elektrycznego zasilanego prądem stałym”, “Porównujemy fale mechaniczne
i elektromagnetyczne”. Ponadto doświadczeń nie wykonuje się w rozdziałach “Przygotowanie do egzaminu”, “Gdzie zaczyna się kosmos?”. Tym niemniej (wymienione tematy i rozdziały) muszą być opatrzone np. filmem lub prezentacją.
„Fizyka coraz bliżej” nie opisuje przebiegu doświadczeń, potrzebnego sprzętu, liczby osób w nich uczestniczących. Wszystko to zależy od zespołu klasowego, omawianego tematu, inwencji nauczyciela i uczniów. Doświadczenia ilustrujące dany temat można zmieniać, osiągając zamierzone cele lekcji. Wiele opisów doświadczeń można znaleźć w podręczniku lub innej dostępnej literaturze (patrz: Bibliografia).
-> Rozwiązywanie zadań i przekształcanie wzorów
Uczniowie w gimnazjum (często po raz pierwszy) spotykają się z nowym sposobem rozwiązywania zadań. Trzeba zaszczepić gimnazjalistom umiejętność planowania rozwiązywania zadań oraz prezentowania wyników. Doskonale sprawdza się tutaj (znany fizykom) schemat “Dane – Szukane – Wzory”. Tak samo ciągle należy pilnować tego, aby na każdym etapie rozwiązania, uczeń nie zapominał o jednostkach. W wielu zadaniach skróty myślowe nie są pożądane. Nie można podawać tylko wyników. Spoiwem każdego zadania jest odpowiedź. Musi ona być związana z szukaną wielkością. Uczeń nie może się posługiwać językiem potocznym. Tak samo rygorystycznie należy przestrzegać używania poprawnej polszczyzny. Zmiana szyku zdania powoduje często brak czytelności przekazu, może nawet zaprzeczyć prawidłowemu wnioskowi, który wyciągnął uczeń. Ostatnią rzeczą jest krytyczne podejście do otrzymanych rozwiązań. Uczeń musi wiedzieć, że same zdolności matematyczne nie wystarczą. Nie przesądzają one o tym, że uczeń rozumie dane zjawisko fizyczne. Dla przykładu gimnazjalista nie może pozostawić (bez niczego) wyniku postaci:
-300 st. C = (-300+273) K=-27 K . O ile dopuszczalna jest taka zamiana, to oprócz tego powinien pojawić się komentarz: “Taka temperatura nie istnieje.”.
Nauczyciel musi sam wybrać sposób przekształcania wzorów, który zaprezentuje klasie. Wspomniane zagadnienie nie może być rozwiązane systemowo. Na matematyce tego typu tematy są realizowane stosunkowo późno. Nauczanie fizyki (z użyciem i przekształcaniem wzorów) nie może być do tego czasu wstrzymane.
-> Praca w grupach i praca wielopoziomowa
Podczas wykonywania doświadczeń obowiązkowych wszyscy uczniowie powinni brać w nich udział. Klasę należy podzielić na grupy od trzech do pięciu osób. Muszą to być uczniowie o różnym poziomie zrozumienia fizyki. Podczas wykonywania doświadczeń (ze względu na ograniczony czas) cała grupa musi pracować. Każdy jej członek ma z góry wyznaczone zadanie (albo przez nauczyciela, albo szefa grupy). Do pokazów należy wybierać pary (rzadziej po troje) uczniów. Natomiast podczas lekcji powtórzeniowej należy tak dobrać grupy, aby uczniowie prezentowali podobny poziom. Wszyscy muszą być ocenieni za swoją pracę.
-> Korzystanie ze źródeł informacji
Nie jest łatwo przekonać uczniów do tego, żeby zrezygnowali z Internetu i poszukali informacji w jakiejkolwiek książce. Należy ich uczulić, że w Internecie można wpisać wszystko i nie ponosić za to żadnej odpowiedzialności. Podobnie ma się rzecz, gdy uczniowie przepisują trudne definicje z portali kwasi-encyklopedycznych. Są to źródła informacji, gdzie prezentowane treści są trudne w odbiorze i często na poziomie akademickim. Ponadto informacje trzeba selekcjonować. Niestety często okazuje się, że wszystkie potrzebne informacje uczeń mógł znaleźć w swoim podręczniku. Wskazanym jest, żeby uczniowie musieli odszukać potrzebne informacje w szkolnej bibliotece (podać przy tym wydawnictwo, autora, tytuł źródła).
-> Nie ma rzeczy doskonałych
Absolutnie nic nie jest doskonałe, zwłaszcza pomiary fizyczne. Uczniowie muszą poznać prawdę, że każdy pomiar fizyczny jest obarczony dokładnością pomiarową przyrządu – począwszy od linijki szkolnej, a na miernikach elektrycznych kończąc. Pomiary należy powtarzać, uśredniać i dopiero wtedy wyciągać wnioski z obserwacji.
-> Notatki z lekcji
Na to aby uczniowie dobrze opanowali realizowany materiał, składa się dobrze prowadzony zeszyt. Muszą się znaleźć w nim następujące elementy: opis doświadczeń (przebieg, potrzebne przyrządy, wnioski), wielkości fizyczne (ich wzory, jednostki, ewentualnie definicje), schematyczne lub dokładne rysunki (wykonane za pomocą ołówka i przyrządów geometrycznych), tabele z pomiarów, zadania domowe i inne zlecone przez nauczyciela. Notatki z lekcji uczeń tworzy samodzielnie. Niektóre treści jednak nauczyciel musi podyktować uczniom (np. “Masa to nie ciężar”). Prace domowe powinny być oceniane co najmniej dwa razy w semestrze. Podobnie zeszyt powinien być sprawdzony i oceniony też minimum dwa razy na semestr. Uczeń który otrzyma ocenę niedostateczną za zeszyt musi go przepisać. Osoba, która chciałaby zaliczać materiał na ocenę o jeden wyższą od proponowanej, musi się legitymować zeszytem prowadzonym na poziomie co najmniej dobrym.
-> Podręcznik
Uzupełnieniem zeszytu jest podręcznik. Nie można kazać uczniom przepisywać wszystkich treści z podręcznika. To co najważniejsze uczeń powinien usłyszeć, zaobserwować na lekcji. Ważne treści muszą być zapisane na tablicy. Wielu uczniów nie nawyku korzystania z podręcznika. Należy ich zmuszać, żeby sami wyszukiwali informacje i na głos odczytywali ważniejsze z nich. Na lekcjach powtórzeniowych wskazane jest, aby uczniowie zadając pytania do omówionego rozdziału podpierali się książką. Podobnie jest na omawianiu prac klasowych. Uczeń w razie wątpliwości, czy został właściwie oceniony, powinien wskazać nauczycielowi jakie treści są w podręczniku, a jakie zawarł na teście (pracy klasowej). Jeżeli uczeń będzie miał racje, to jego ocena może ulec zmianie. Gdyby było odwrotnie, to dowie się on, gdzie popełnił błąd.
-> Wyposażenie pracowni fizycznej
Żaden eksperyment czy doświadczenie nie może odbyć się bez prawidłowo wyposażonej pracowni fizycznej. Sprzętu musi być tyle, aby jak największa liczba uczniów brała udział w doświadczeniu. Poniżej przedstawiam minimum wyposażenia do prowadzenia lekcji fizyki.

Przyjęte oznaczenie: (!) to doświadczenia obowiązkowe (według podstawy programowej).

--> Stoper (dokładność 0,01s): 5 szt.
---> (!) Wyznaczanie prędkości przemieszczania się (np. w czasie marszu, biegu, pływania, jazdy rowerem) za pośrednictwem pomiaru odległości i czasu. Wyznaczanie szybkości dla pęcherzyka powietrza wewnątrz oleistej cieczy, zamkniętego w rurce szklanej. (!) Wyznaczanie okresu i częstotliwości drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie oraz okres i częstotliwość drgań wahadła matematycznego.

--> Miara zwijana 15m 1 szt.
---> (!) Wyznaczanie prędkości przemieszczania się (np. w czasie marszu, biegu, pływania, jazdy rowerem) za pośrednictwem pomiaru odległości i czasu. Pomiar długości (lub szerokości) pracowni fizycznej, korytarzu szkolnego.

--> Kreda szkolna (biała) 2 szt.
---> (!) Wyznaczanie prędkości przemieszczania się (np. w czasie marszu, biegu, pływania, jazdy rowerem) za pośrednictwem pomiaru odległości i czasu.

--> Termometr 5 szt.
---> Pomiar temperatury powietrza w sali lekcyjnej, wody z kranu, wody ogrzanej za pomocą grzałki elektrycznej. (!) Wyznaczanie ciepła właściwego wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat).

--> Waga szalkowa 1 szt.
---> Pomiar masy np. kredy szkolnej, zeszytu, piórnika. (!) Wyznaczanie gęstość substancji, z jakiej wykonano przedmiot w kształcie prostopadłościanu, walca lub kuli za pomocą wagi i linijki.

--> Waga kuchenna (laboratoryjna) 1 szt.
---> Pomiar masy np. kredy szkolnej, zeszytu, piórnika. (!) Wyznaczanie gęstość substancji, z jakiej wykonano przedmiot w kształcie prostopadłościanu, walca lub kuli za pomocą wagi i linijki. (!) Dokonanie pomiaru siły wyporu za pomocą siłomierza (dla ciała wykonanego z jednorodnej substancji o gęstości większej od gęstości wody). (!) Wyznaczanie ciepła właściwego wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat).

--> Siłomierz/waga sprężynowa (różna dokładność i zakres pomiarowy) 5 szt.
---> Pomiar masy np. kredy szkolnej, zeszytu, piórnika. Wyznaczanie ciężaru przedmiotów z otoczenia ucznia. (!) Wyznaczanie gęstość substancji, z jakiej wykonano przedmiot w kształcie prostopadłościanu, walca lub kuli za pomocą wagi i linijki. Demonstrowanie zjawiska tarcia dla różnych materiałów. (!) Dokonanie pomiaru siły wyporu za pomocą siłomierza (dla ciała wykonanego z jednorodnej substancji o gęstości większej od gęstości wody).

--> Taśma bimetalowa 1 szt.
--> Pierścień Gravesanda 1 szt.
---> Ukazanie rozszerzalności temperaturowej metali (i bimetali).

--> Zestaw do demonstracji ruchu prostoliniowego jednostajnego 5 szt.
Wyznaczanie szybkości dla pęcherzyka powietrza wewnątrz oleistej cieczy, zamkniętego w rurce szklanej.

--> Papier ścierny 1 szt.
---> Demonstrowanie zjawisko tarcia dla różnych materiałów.

--> Zlewki szklane 5 szt.
---> (!) Dokonywanie pomiaru siły wyporu za pomocą siłomierza (dla ciała wykonanego z jednorodnej substancji o gęstości większej od gęstości wody)

--> Koło Maxwella 1 szt.
---> Prezentacja zamiany energii kinetycznej na potencjalną i odwrotnie.

--> Dźwignia dwustronna 5 szt.
---> (!) Wyznaczanie masy ciała za pomocą dźwigni dwustronnej, innego ciała o znanej masie i linijki.

--> Zestaw małych sprężyn 1 szt.
---> (!) Wyznaczanie okresu i częstotliwości drgań ciężarka zawieszonego na sprężynie oraz okres i częstotliwość drgań wahadła matematycznego

--> Sprężyny do demonstracji fal sprężystych 2 szt.
---> Demonstracja powstawania fali poprzecznej i podłużnej.

--> Elektroskop 5 szt.
---> (!) Demonstrowanie zjawiska elektryzowania przez tarcie oraz wzajemnego oddziaływania ciał naładowanych.

--> Miernik uniwersalny 5 szt.
--> Zestaw do budowy schematów elektrycznych 5 szt.
--> Zestaw elektryczny (żarówki, przewody, oporniki etc.) 1 szt.
---> Pomiary napięcia i natężenie prądu stałego w prostych obwodach elektrycznych. (!) Wyznaczanie oporu elektrycznego opornika lub żarówki za pomocą woltomierza i amperomierza. (!) Budowanie prostego obwodu elektrycznego według zadanego schematu (wymagana jest znajomość symboli elementów: ogniwo, opornik, żarówka, wyłącznik, woltomierz, amperomierz). (!) Wyznaczanie mocy żarówki zasilanej z baterii za pomocą woltomierza i amperomierza. (!) Wyznaczanie ciepła właściwego wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat).



--> Grzałka nurkowa (różna moc) 5 szt.
---> Wyznaczanie ciepła właściwego wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat). (!) Wyznaczanie oporu elektrycznego opornika lub żarówki za pomocą woltomierza i amperomierza.

--> Magnesy trwałe 5 szt.
--> Silnik elektryczny 1 szt.
---> Opisywanie wzajemnego oddziaływania magnesów z elektromagnesami i wyjaśnianie działania silnika elektrycznego prądu stałego.

--> Kompas (igła magnetyczna) 1 szt.
---> (!) Demonstracja działania prądu w przewodzie na igłę magnetyczną (zmiany kierunku wychylenia przy zmianie kierunku przepływu prądu, zależność wychylenia igły od pierwotnego jej ułożenia względem przewodu).

--> Zwierciadła płaskie 2 szt.
---> Ukazywanie odbicia światła od powierzchni zwierciadła płaskiego.

--> Zwierciadła kuliste 4 szt.
---> Pokazanie odbicia światła od powierzchni zwierciadła wklęsłego i zwierciadła wypukłego.

--> Pryzmat 5 szt.
---> (!) Demonstracja zjawiska załamania światła (zmiany kąta załamania przy zmianie kąta padania – jakościowo).

--> Soczewki wypukłe 2 szt.
(!) Wytwarzanie za pomocą soczewki skupiającej ostrego obrazu przedmiotu na ekranie, odpowiednio dobierając doświadczalnie położenie soczewki i przedmiotu

--> Soczewki Wklęsłe 2 szt.
---> Wytwarzanie za pomocą soczewki skupiającej ostrego obrazu przedmiotu na ekranie, odpowiednio dobierając doświadczalnie położenie soczewki i przedmiotu

--> Wskaźnik laserowy 1 szt.
---> (!) Demonstracja zjawiska załamania światła (zmiany kąta załamania przy zmianie kąta padania – jakościowo).