Fizikai Szemle nyitólap |
Tartalomjegyzék |
Huang Guoxiong
2. számú Középiskola, Zhuzhou,
Kína
A fizika kísérleteken alapuló tudomány, és a kísérletezés nagyon fontos része a fizika tanításának. Jelentős szerepet játszik a diákok érdeklődésének felkeltésében, képességeik és tehetségük fejlődésében. Ha tanítás közben szabad folyást akarunk engedni a kísérleteknek, a konkrét helyzetnek megfelelően újítanunk kell. Az újítás hozta értéken kívül a tanár ötletei és megnyilvánulásai alig észlelhetők, de felbecsülhetetlen hatást tesznek a diákokra és kreativitásukra. Ez a kísérletek kifejezett pedagógiai célja. Sok mindent jelenthet egy kísérlet megújítása. A kísérlet tanításának, megtervezésének, bemutatásának, a készülék összeállításának, az eszközök készítésének minden lépésébe bevihető valami újdonság. Ebben a cikkben új elképzelések bevezetését, és alkalmazásuk módjait tárgyaljuk.
Minden kísérletet meghatározott célra terveztek. De minden kísérletben ezen kívül is lényeges fizikai tartalmat találhatunk. A kísérlet újfajta alkalmazásával is megpróbálkozhatunk, kis változtatással, vagy anélkül.
Egy tárgy nyomását általában lapmérleggel mutatjuk meg. Mivel egy tárgynak a vízszintes lapmérlegre való nyomása egyenlő a súlyával, nehezen segíthetjük tanulóinkat a nyomás és a súly megkülönböztetésében. Ha a mérleg kissé elhajlik, a skálán leolvasható érték kisebb lesz. A változás nemcsak, hogy megkülönbözteti a súlyt a nyomástól, de azt a tényt is megmutatja, hogy az elhajló sík által viselt nyomás kisebb a tárgy súlyánál.
Régebbi kísérleteket, vagy közönséges jelenségeket azért is megfigyelhetünk, hogy a számunkra szükséges kísérlethez valami hasonlót találjunk ki, hasonló elképzelések, módszerek, folyamatok, vagy hasonló kimenetel céljából. Utánzással így új kísérletet tervezhetünk.
Látványosan mutatható be a "szupererő". Egy ember kiálló szögekkel teli deszkára fekszik, kőlappal a mellkasán. Segédje egy nagy kalapáccsal darabokra töri a követ, anélkül, hogy az illető megsérülne. Egész sor fizikai elv található az előadásban. Utánzásképpen osztálytermi demonstrációt terveztem. Hangos tetszésnyilvánítás kíséri, valahányszor bemutatom a felsőbb éves főiskolások osztályában. A kísérlet a következőképpen folyik: az asztalra fektetem a kezem, és egy meglehetősen nehéz vaslapot teszek rá. A vaslapra téglát helyezek, darabokra töröm, de a kezem ép marad. Később a kezemet egy tojással helyettesítettem, és megterveztem a Törhetetlen Tojás kísérletet, amit az amerikai The Physics Teacher magazin is közölt.
Egy régi kísérlet bizonyos körülményeit meg is változtathatjuk, mint például a színt, a mozgást, a hangot, a sémát, és azt a módot, ahogy az információt megjeleníti. A változtatással lehet, hogy az eredeti kísérlet jobb eredményt hoz, de az is lehet, hogy új kísérletté válik.
A gyorsuláskor növekvő súlyt és a súlytalanságot hagyományos apparátusunkban rugós mérleg segítségével demonstrálhatjuk. Mivel a tárgy igen gyorsan mozog, a skála állásának finom változása nem figyelhető meg. EIhatároztam, hogy olyan készüléket tervezek, amely a változást a rugós mérleg leolvasása helyett hang- és fényjelekkel mutatja ki. Gyorsulás, vagy súlytalanság esetén a rugó kinyúlása és visszahúzódása következtében hang és fényjelek keletkeznek. Ez hatékonyan ellensúlyozza az eredeti készülék hiányosságait.
Kiterjeszthetjük egy kísérlet értelmezését, ha megadjuk elemeit és ezek hatásait, megnyújtjuk és növeljük az elemek méretét és számát. Ez gyakran új kísérletet eredményez.
Tankönyv ismerteti a forráspont és a nyomás viszonyával kapcsolatos kísérletet: a vizet a levegő kiszivattyúzásával kell forrásba hozni. Ha kiegészítjük, vagyis a víz forrását levegő befújásával megállítjuk, a kísérlet kétszeres információt ad.
Korlátozhatjuk egy kísérlet értelmezését, ha néhány elemet eltávolítunk, csökkentjük a méretet, súlyt, vastagságot, vagy az elemek hosszúságát, kihagyunk néhány jelenséget, sűrítjük a folyamatokat, csökkentjük az ellenállást. Egy kísérlet tartalmának szűkítése nem a kísérlet funkcióinak csökkentését jelenti. Új kísérletté válik.
A híres Pascal-vödör kísérlet bemutatásakor a vödröt kis gumidugós palackkal helyettesítettem. A palackba vékony, hosszú csövet dugtam, s abba némi vizet öntöttem. Mikor a cső végét magasabbra emeltük, gyönyörű látványnak lehettünk tanúi: a dugó a víz nyomása alatt hangos zajjal kilökődött a palackból.
Megfontolható, hogy az eredetivel azonos célú, de attól különböző kísérletet tervezünk. Jobb hatást kelthet egy új kísérlet. Meggondolhatjuk, hogy új kísérlet bemutatásához helyettesítjük-e mással az anyagokat, módszereket, elemeket, technikákat, vagy a hajtóerőt.
Kísérlet a légköri nyomás bizonyítására: A Palack Által Beszívott Tojás. Ez a kísérlet Charles törvényét is bizonyította. Terveztem tehát egy kísérletet Charles törvényének kvalitatív vizsgálatára. Tegyünk egy kis égő papírdarabot egy palackba, és zárjuk el a palack száját egy tisztított, keményre főtt tojással. Látható, hogy a tojás fokozatosan "beszívódik" a palackba. Ebből levonható a Charles törvény következtetése. Ezek után megkérhetjük diákjainkat, hogy próbálják meg kicsalogatni a tojást. Csak annyit kell tenniük, hogy a palackot fejjel lefelé állítják, nyílását elzárják a tojással, majd a palackot egy spirituszlámpával melegítik. Látható, hogy a tojás kilökődik az üvegből. A kísérlet színes és érdekes, a diákok az épp tanult elméletet alkalmazhatják a gyakorlatban, így az kedvező fogadtatásra talál. A kísérlet leírása megjelent az amerikai The Physics Teacher magazinban, valamint a Physics InfoMail CD-jén, amelyet az USA Nemzeti Tudományos Alapítványa ad ki.
A transzformáció a gondolkodás merész módja. Transzformáció segítségével az egész folyamatot, a sorrendet, a kauzalitást, az eljárást megváltoztathatjuk. A diákok például élénken érdeklődnek aziránt, hogy "Az elektrosztatikus szikra legnagyobb veszélye az, hogy a gyúlékony anyagokat meggyújthatja." Az elektrofor szikrájával próbálják meggyújtani a papírt, de a sikertelenséget látván mindig csalódottak. Ha az elektrofort indukciós tekerccsel helyettesítjük, a papír helyére pedig alkohollal nedvesített vattagolyót teszünk, a kísérlet könnyedén sikerül.
A dolgok transzponálása a gondolkodás szabálytalan módja. Néha jó eredményt érhetünk el, ha felcseréljük a jelentést, a sorrendet, a helyzetet, az irányt, az időt, a célt stb.
Érdekes kísérletet ismertet a tankönyv: egy pohár rizst kell evőpálcikával felemelni. Még érdekesebb kísérletet kapunk, ha felcseréljük a súrlódási erő irányát: Egyetlen Vékony Papírlap Tart Egy Embert. Az eljárás a következő: rögzítsünk egy üres acélcsövet az állványhoz. Zárjuk le a cső alsó végét egy papírlappal. Szögelljünk egy botot deszkára úgy, hogy T alakot képezzen. Tegyük a botot a csőbe. Tömjük be a bot és a cső között lévő üres helyet. Ekkor, ha egy ember rááll a deszkára, a vékony papírlap megtartja.
Röviden összefoglalva, a fizikatanítás közvetlenül megköveteli újítások bevezetését a kísérletekben, és ez hatékonyan fejleszti a diákok kreativitását. Ha kihasználjuk kísérleti hozzáértésünket, újításaink jelentőségét, és lehetővé tesszük az újítási módszerek átfogó használatát, elérjük az újítás célját, és színvonalasabb lesz a fizikai kísérletek tanítása.
___________________________________________
Fordította: Zsolt Gábor.