МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД «УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ» ГУМАНІТАРНО-ПРИРОДНИЧИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ФІЗИКО-МАТЕМАТИЧНИХ ДИСЦИПЛІН З УГОРСЬКОЮ МОВОЮ НАВЧАННЯ Л. В. Месарош ВСУП ДО МЕТОДИКИ ВИКЛАДАННЯ ФІЗИКИ Навчальний посібник Ужгород 2014
«UNGVÁRI NEMZETI EGYETEM» MAGYAR NYELVŰ HUMÁN- ÉS TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR FIZIKA ÉS MATEMATIKA TANSZÉK Mészáros Lívia BEVEZETÉS A FIZIKATANÍTÁS MÓDSZERTANÁBA Egyetemi jegyzet Ungvár 2014 2
A kiadványt a felsőfokú tanintézmények diákjai részére ajánlott A fizikatanítás módszerei" c. egyetemi jegyzet az állami egyetem tanterve alapján van összeállítva 3
ТARTALOM Bevezetés... 6 1. FEJEZET: A FIZIKA MINT TUDOMÁNY ÉS MINT TANTÁRGY... 8 2. FEJEZET: A FIZIKA SZEREPE A PÁLYAVÁLASZTÁSBAN... 10 2.1. A politechnológiai oktatás... 10 2.2. Az elmélet kapcsolata a gyakorlattal... 11 2.3. A technológiai fejlődés fő irányainak tanulmányozása a fizikaórákon... 13 2.4. Biztonsági szabályok...14 3. FEJEZET: A TANTÁRGYAK KÖZÖTTI KAPCSOLAT FONTOSSÁGA... 13 3.1. A fizika és matematika kapcsolata... 17 3.2. Fizika és kémia kapcsolata... 18 3.3. Fizika, csillagászat és földrajz kapcsolata... 19 3.4. A fizika biológiával és orvostudománnyal való kapcsolata... 20 3.5. A fizika és a humán tárgyak kapcsolata... 21 4. FEJEZET: A FIZIKATANÍTÁS MÓDSZEREI... 22 4.1. A fizikatanítás módszereinek felosztása... 22 4.2. Indukció és dedukció... 27 4.3. Motivációs lehetőségek a figyelem aktivizálására... 28 4.4. A problémafelvetés... 29 4.5. A tanulási folyamat aktivizálásának nem hagyományos technikái a fizikaórákon... 31 4.6. A játék szerepe a tanításban... 36 4.7. Szamitogep hasznalata... 45 4.8. Szóbeli és írásbeli ellenőrzés...46 4.9. Feladatok megoldása...47 5. FEJEZET: AZ OSZTÁLYOZÁS KRITÉRIUMAI... 53 5.1. A diákok osztályozása... 53 5.2. A diákok osztályozása fizikaórán... 57 5.3. A középiskolai programban szereplő témák felsorolása (7-11 oszt)... 59 4
6. FEJEZET. TANITÁS A FELSŐOKTATÁSBAN...64 6.1. Az előadás...64 6.2. Gyakorlati foglalkozások...65 6.3. Laboratóriumi foglalkozások...66 6.4. Szaktantárgyak és szemináriumok...67 6.5. A diákok önálló tevékenysége...68 6.6. A kutatási eredmények bemutatása...70 Laboratóriumi munka 1...71 Laboratóriumi munka 2...73 Laboratóriumi munka 3...75 Laboratóriumi munka 4...77 Laboratóriumi munka 5...79 Laboratóriumi munka 6...81 Laboratóriumi munka 7...83 Laboratóriumi munka 8...85 Laboratóriumi munka 9...87 Laboratóriumi munka 10...89 Irodalomjegyzék...91 5
Bevezetés A fizikatanítás módszerei tantárgy programja úgy van kidolgozva, hogy szem előtt tartja a jövőbeni szaktanárok szükségleteit és érdekeit. A tantárgy funkcióit mindenekelőtt a módszertan és pedagógia feladatai és sajátosságai, mint önálló tudományok határozzák meg. A fizikatanítás módszereit át kell ültetni gyakorlati alkalmazásba a szakmailag orientált oktatásfolyamat segítségével. A fizikatanítás módszerei tantárgy meghatározza a képzés tartalmát, a diákok tudásszintjéhez, készségeihez és gyakorlati ismereteihez mért követelményeket. A diákok tanulási képességei és készségei fejlődése törvényszerűségeinek alapján a fizikatanítás módszertana új formákat, módszereket, eszközöket, modern oktatási-nevelői rendszert fejleszt ki, ami az alapjául szolgál a legújabb a módszertani technikák megteremtésének. A legújabb oktatási célok megkövetelik a módszertől a modern megoldások keresését a tudományos kutatások terén. Ma a módszertan mint tudomány választ ad azokra a kérdésekre, melyek a módszertani rendszer (célok, tartalom, módszerek, a tanítás eszközei) összetevőinek működésével kapcsolatosak. Legfőbb célja: alapvető ismereteket adni a hallgatóknak a fizikatanítás módszereiről, felkészíteni a diákokat a gyakorlati pedagógiai munkára, biztosítani a pszihológiai-pedagógiai tudás megszerzését, segítséget nyújtani a jövőbeni pedagógusoknak a szakmai fejlődésben, hogy elsajátítsák a tanítási technikákat már az egyetemi tanulmányaik alatt. A képzés eredményeként a diákok: - új ismeretekkel rendelkeznek a modern oktatási technológiáról; - megismerkednek a tapasztalt tanárok munkásságával, saját tapasztalatokat gyűjtenek; - elsajátítják a tanítási folyamat szervezésének általános módszereit; - megismerkednek a külföldi és belföldi tanárok által használt innovációs tanítási és nevelési módszerekkel; - megszerzik a módszertani tudás alapjait, a jövendő tanár szakmai-pedagógiai hozzáértését; - gazdagítják individuális és kollektív kommunikációs képességeiket, gyakorlottságukat. A fizika tanítási módszere alkalmazott pedagógiai tudomány, amely biztosítja a tanítási folyamat nagy hatékonyságát. A fizikatanítás egyik alapelvét képezik a kísérletek és tanulmányi kirándulások, melyek nemcsak új ismeretek forrásai a diákok számára, hanem egyben 6
szemléltető oktatásforma is. A fizikai jelenségek tanulmányozása a kísérletek során a tudományos világnézet kialakításában segíti a diákokat. Az óra tervezésekor a pedagógus nemcsak az óra tartalmára fókuszálja figyelmét, de a tanulás, elsajátítás törvényszerűségeire is. A diák legfőbb feladata a tanórán - elsajátítani a témából a tudást saját szintjének és képességeinek megfelelően. A fizika elsajátításához elengedhetetlen, hogy felkeltsük a diák érdeklődését, elérjük, hogy önállóan is ismerkedjen a tantárggyal. 7
Megfigyelés, kísérlet, mérés és számolás nélkül nincs természetkutató munka, nem születik tudás ( Leonardo da Vinci ) 1. FEJEZET A FIZIKA MINT TUDOMÁNY ÉS MINT TANTÁRGY Az iskolai tananyag tárgyai között a fizikának egész különleges szerepe van. A fizika a modern technika és ipar alapja. A fizika feltárja a természet általános törvényeit és törvényszerűségeit, kötelék a természeti jelenségek között. A természet törvényeinek ismerete, jelenségeiről szóló tudás elengedhetlen a mai kor felvilágosult embere számára. Ez meghatározza a szellemi fejlettségi szintjét és társadalmi szerepét. Ezért a gazdaságilag fejlett országokban nagy figyelmet fordítanak a fizika minőségi fejlődésére. A hatékony fizikatanítást négy komponens határozza meg: - a tantárgy tartalma; - a tantárgy előadásmódja; - a tantárgy elsajátításának foka; - eszközökkel való felszereltség és használatuk. A fizikatanítást a tanár szervezi, ő az, aki irányítja és koordinálja a tanulók munkáját. Ahhoz, hogy feladatát jól végezze, az kell, hogy saját magának is szilárd tudása legyen, és gyakorlott legyen a fizikaórán használt eszközök használatában. Ez azt jelenti, hogy ismernie kell a fizikát mint tudományt és annak fejlődését, tudnia kell átadni a tanulóknak a tantervben előírt tudásanyagot és fenntartani az osztályban a fegyelmet. A fizikatanítás legfőbb feladatai 1. A fizika legfontosabb alapismereteinek elsajátítása 2. Az alapvető fogalmak és ötletek továbbfejlesztése. 3. A fizikai világkép általános fogalmainak a formálása. 4. A tanuló tudásának bővítése a fizika szerepéről, a műszaki és az ahhoz közel álló tudományos területeken. 5. Megismertetni a tanulókat a termelés tudományos elveivel. 6. A tudás rendszerezése és általánosítása. 8
A fizika oktatás kognitív jelentősége 1. Megismerni a kutatási módszereket és megtanulni használni őket. 2. A tanulók analitikus gondolkodásának fejlesztése. 3. Ezeknek a módszereknek a gyakorlati felhasználása, ok-okozati összefüggések létrehozása, a lényeg kiemelése a rendszerből. A fizikai felismerés fokai 1. Tudományos tények megállapítása a tudományos ismeretek irányában (megfigyelés és kísérlet). 2. Tárgyak és jelenségek modellezése és fizikai leírásuk. 3. Tények összegzése és összefüggések keresése. 4. Tények és törvényszerűségek magyarázata fizikai elméletek segítségével. 5. Tudományos ismeretek gyakorlati felhasználása mint a tudományos felismerés végső célja. Nevelés a fizika tanításában 1. Tudományos világszemlélet formálása. 2. Erkölcsi, esztétikai és munkára való nevelés. 3. Általános műszaki oktatás és szakmai irányultság. 9
2. FEJEZET A FIZIKA SZEREPE A PÁLYAVÁLASZTÁSBAN 2.1. A politechnológiai oktatás A fiatal generáció nevelésének szerves része a politechnológiai oktatás. Feltárva a modern ipari termelés tudományos elveit, a politechnológiai oktatás az egy olyan szükséges alkotóelem, amely összeköti a középiskolai oktatást, a profilválasztást, a munkaválasztást és pályaválasztási javaslatot ad a diákok számára. A politechnológiai oktatás nemcsak a szakmai mobilitást segíti elő, hanem a szellemi szabadság, a szorgalom és a diákok képességeinek a fejlődését, a tudományos világnézet, az erkölcsi eszmék kialakulását, és kreatív hozzáállást ad a munkához. A politechnológiai oktatás egy olyan oktatás, amely megismertet az ipari ágazatok alapelveivel, és megadja a diákoknak azt az ismeretet, amely által használni tudják a fizikai eszközöket. A politechnológiai oktatás nem igényli a mindenre kiterjedő tudást, hanem csak a mai ipari technológia alapjainak ismeretét. Jelentősen befolyásolja a tudományos műszaki fejlődést, mégpedig: - a tudomány átalakítását közvetlen termelőerővé; - az alapvető termelőerők minőségi átalakítását; - a munka karakterének és tartalmának változását; - a környezeti tényezőket. Mindez javulást mutat az új követelmények elérésében. A politechnológiai oktatás szoros kapcsolatban van az oktatástannal, hatással vannak egymásra. A politechnológia alapelvei az oktatástan alapelveivel kapcsolatosak, mint például az elméleti tudományos és a gyakorlati tudatos tanulás elsajátítása. 10
2.2. Az elmélet kapcsolata a gyakorlattal A diákok politechnológiai oktatása az iskolában a reál tantárgyak tanulásánál valósul meg. A politechnológiai oktatásról való tájékoztatás egy aktuális probléma, amely összefügg a tudomány és a technika fejlődésével. Megkülönböztetünk két szempontot: 1. Jelentéstani összeköttetésben van a tantervek és tankönyvek fejlesztésére vonatkozó követelményekkel. 2. Eljárási módszerekhez és szervezeti oktatásformákhoz való követelmények. A fizika vezető szerepet játszik a diákok politechnológiai oktatásában: a) a fizika az energetika, a gépipar, a mérőeszközök gyártásának, a szabályozó készülékek fejlesztésének tudományos bázisa (rádióelektronika, kibernetika, közlekedés); b) a fizika szoros összeköttetésben van a technológia ágazataival (mechanika, fémek hőkezelése és elektromos kezelése, nyomáskezelés, sugárzás); c) a gyakorlati haditechnika fizikai kérdései. Ahhoz, hogy megvalósítsuk a politechnológiai oktatást az órákon, szükséges: a) a tanulók megismertetése a mai ipar modern tudományos elveivel, technikájával és technológiájával; b) a tanulók képességeinek a fejlesztése és ismereteik alkalmazása a fizikai és technikai feladatok megoldására; c) a tanulók készségének fejlesztése, hogy jól tudják használni és irányítani a modern technika vívmányait; d) a szakorientált munkához való tudatos hozzáállás kialakítása, kreatív kezdeményezés, találékonyság, kutatási és tervezési szakértelem. A politechnológiai anyag kiválasztásának elvei a következők: a) az elsajátításra szánt műszaki adatok a programban feltüntetett anyaggal összeköttetésben kell, hogy legyenek. Elmélyíteni és konkretizálni kell azt a rendszer egységének megsértése nélkül; b) a technikai adatok bemutatják a tanulóknak a politechnológia főbb ágazatait és lényegét, valamint a legfontosabb technológiai folyamatokat; c) helyet kell találni annak az anyagnak, amely bemutatja az ipar fejlődésének sajátosságait, megismertet a gyárak és üzemek jelenlegi munkavégzési követelményeivel; d) a politechnológiai anyagnak konkrét helyet kell találnunk a munkatervben. 11
A politechnológiai oktatás megvalósításának módjai: a) szerkezetek és technológiai eszközök demonstrálása összeszerelt és részben összeszerelt állapotban; b) fizikai műszaki filmek vetítése; c) a modern tudományos világnézetű televíziózás megszervezése általánosan, iskolai szinten (természetfilmek, ismeretterjesztő műsorok, tudományos kutatások eredményeit bemutató adások); d) kirándulások szervezése gyárakba, üzemekbe; e) különféle technológiai eszközök használata tanórán kívüli munkákon; f) különböző technológiai taneszközök széleskörű használata. 12
2.3. A technológiai fejlődés fő irányainak tanulmányozása a fizikaórákon Nézzünk néhány példát arra, hogyan illeszkednek a technológiai fejlődés legfőbb irányzatai a fizika különböző fejezeteihez. A mechanika tanulása során a diákok megismerkednek mechanikai objektumokkal (csapágyak, emelők, hidraulikus prés, átjárók, motorok). Ezeket az ipar különböző ágazataiban használják: közlekedés, mezőgazdaság, hidro- és aeroenergetika. A molekuláris fizika megismertet a termosz, az acélöntés, a gőz- és gázturbinák, a távfűtés, a belső égésű motorok, a kristálynövesztés, a hőgépek, a hőenergia, a fémfeldolgozás és -olvasztás működési elvével. Az elektrodinamika bemutatja az elektroenergetika, a villamosítás alapelveit. Továbbá az akkumulátor, a galvánelem, az ampermérő, a voltmérő, az ohmmérő, a forrasztópáka, az elektromotor, a transzformátor, a kondenzátor, a dióda, az ellenállásmérő, a hőmérő, a fotoreduktor, a vákuumos és félvezető műszerek mibenlétét. A rezgések és hullámok kapcsán bevezetjük a tanulókat a rádióelektronikai, az elektronikus számítási és optikai technika világába. Bemutatjuk az ingaóra, az elektromos dióda, a váltóáramú generátor, a csőgenerátor, a rádiótranszformátor, a fényképezőgép, a spektrográf, a röntgencső, a spektroszkóp, az ultrahangtechnika, a rádió, az optikai technika, a vákuum technika, a számítástechnikai eszközök működését. A kvantumfizika betekintést nyújt a fotoelektronikus lézertechnika, az atomenergia és technológia világába és módszereibe. Megismerkedünk a fotocella, a fotorelé, a fotoelektronsokszorozó, a lézer, a buborékkamra, a részecskegyorsító, az atomreaktor, a fotoelektrotechnika, a gyorsítóberendezések működési elveivel. 13
2.4. Biztonsági szabályok Az oktatási folyamat minden résztvevője a kisérletek és a demonstrációk alatt kötelesek szigorúan betartani a biztonsági szabályokat! Jóváhagyta az Ukrajna tanulmányi és oktatási minisztériumi rendelete 29.19.2000. 639 1. Biztonsági követelmények a munka megkezdése előtt 1. 1. A kisérlet biztonságos elvégzéséhez értelmezzétek a feladatotokat, elvégzésének sorrendjét és szabájait! 1. 2. A munka alatt minden szügségtelen tárgyat tegyetek el a padról. 1. 3. Ellenőrizzétek a munka elvégzéséhez szükséges eszközöket és azok megbízhatóságát. 1. 4. Csak tanári engedéjjel kezdjétek el a munkát. 2. Biztonsági követelmények a munka alatt 2.1. Legyetek figyelmesek és fegyelmezettek, figyelmesen kövessétek a tanár utasitásait. 2.2. Helyezzétek el a padotokon a szükséges tárgyakat úgy, hogy azok ne eshessenek le. 2.3. A kisérletek alatt ne engedjétek a mérőműszerek határértékü terhelését. 2.4. Ellenőrizzétek a használandó készülékek és müszerek rögzjtését. 2.5. A kisérleti berendezések előállitásához használjatok szigetelt és biztonságos vezetékeket. 2.6. Az áramkörhöz az áramforrást kapcsoljátok utoljára. Az áramkört csak a tanár ellenőrzése után kapcsolhatjátok be. 2.7. Ne érjetek a rögzitett berendezésekhez. 2.8. Használjatok olyan szerszámokat, amiknek szigetelt fogantyúlya van. 2.9. A munka befelyezése után kapcsoljátok ki az áramforrást, utána szereljétek szét az áramkört. 2.10. A tanár engedélye nélkül ne hagyjátok el a helyeteket. 2.11. Feszültség alatt lévő elektromos eszközök hibáját megállapitva, azzonnal kapcsoljátok le az árramforrást és figyelmeztessétek a tanárt. 14
3. Biztonsági követelmények a munka befelyezése után 1. A laboratóriumi munka után, a munkahelyek tisztitását a tanár engedélye után végezzétek. 4. Biztonsági követelmények kisérleti helyzetekben 4.1. Sérülés esetén figyelmeztessétek a tanárt. 4.2. Tűz esetén szökséges: kivezetni a diákokat a helységből értesiteni a tűzoltókat lekapcsolni a hálózatot. 15
3. FEJEZET A TANTÁRGYAK KÖZÖTTI KAPCSOLAT FONTOSSÁGA A világ dolgait nem kezelhetjük elkülönült részekként, mert komplex jelenségekről van szó, melyek megértéséhez a diáknak minden tudását mozgósítania kell. A fizika tananyagának tudása elengedhetetlen más tantárgyak elsajátításához. A más tantárgyakból hozott tudás viszont szükséges a fizika megértéséhez. A tantárgyak közötti kapcsolatápolás célja: - egységes világnézet kialakítása; - a tudás rendszerezése; - különböző jelenségek, elméletek, princípiák közötti kapcsolatteremtés. A tantárgyak közötti kapcsolat jelentősége és aktualitása: a) a követelmények növekedése a szakemberrel szemben; b) a különböző tudományágak integrációja és differenciációja; c) a modern tudomány összetettségének prezentálása. A tantárgyak közötti kapcsolat didaktikus feltétele a tanulók tudományos tudásszintje növelésének: - a tanulás szerepe a tudományos világkép formálódásában; - az alkotói tevékenység fejlesztése; - a tanulási folyamat optimizációja. A tantárgyak közötti kapcsolat javítására ajánlott műveletek: - felállítani egy racionális sorrendet a tantárgyak között; - fokozatosan vezetni be a fogalmakat (az aktuális tankönyvek és tantervek szerint, a diák 7. osztályban fizikaórán ismerkedik a sin-függvény fogalmával a törésmutató fogalma bevezetésekor); - biztosítani az egységes megközelítést a diák jártasságának kialakításában; - megvalósítani egy egységes megközelítést a diák jártasságának kialakításában; - rámutatni a megismerési módszerek hasonlóságára tantárgyak szerint; - megelőzni a témák felesleges ismétlődését különböző tanórákon. A tantárgyak közötti kapcsolat realizálásának módjai: - rámutatni a kapcsolódási pontokra a különböző tantárgyak között; - komplex feladatok megoldása, melyeknél több tantárgyakból való tudásra van szükség; - tanulmányi kirándulásokon való részvétel (természetbe, üzemekbe); - gyakorlati foglalkozások iskolai műhelyekben. 16
3.1. A fizika és matematika kapcsolata A fizika tanulás legfontosabb eszköze a matematika. Sok kiváló matematikus volt egyben fizikus is. Arkhimédész, a mechanika atyja először kapcsolta össze a fizikai kísérleteket a matematikai összefüggésekkel. A differenciál- és integrálszámításnak döntő jelentőségük volt a mechanika fejlődésében. Sok fizikus volt egyszerre matematikus is (Isaac Newton, Gottfried Wilhelm Leibniz, Jean Le Rond D'Alembert, Jean Baptiste Joseph Fourier). Joseph Louis Lagrange, Pierre Simon Laplace, Karl Friedrich Gauss eredményei sorolhatóak a matematikához és a fizikához egyaránt. A fizika és matematika tantárgyi kapcsolatai között van néhány olyan kiemelt téma, amelyet szinte mindig alkalmazni kell, különösképpen a feladatmegoldások során. Ezek: lineáris egyenletek megoldása, lineáris paraméteres egyenletek megoldása, lineáris függvények ábrázolása, használata, másodfokú egyenletek megoldása, másodfokú paraméteres egyenletek megoldása, másodfokú függvények ábrázolása, használata, műveletek vektorokkal geometriai szerkesztés segítségével, műveletek vektorokkal koordináták segítségével, szögfüggvények használata derékszögű háromszögben történő alkalmazással, vektorok koordinátáinak meghatározása szögfüggvények segítségével. A mechanikai rezgések és hullámok tanulmányozásához szükséges a sinus és cosinus függvények grafikájának ismerete, ábrázolása, tulajdonságai. A korpuszkuláris hullám dualizmushoz szükséges matematikai ismeret, nagyságrendbecslés, elhanyagolások. 17
3.2. Fizika és kémia kapcsolata Az emberiséget az anyag szerkezete csaknem háromezer éve foglalkoztatja. A kémia és a fizika első kapcsolódási pontjaként említhetjük a különböző atommodelleket. Az anyag atomos természetéről szóló ókori elmélet megalkotója Demokritosz görög természettudós. A XVIII. században Dalton az általa vizsgált jelenségeket az anyag részecsketermészetével próbálta megmagyarázni. Joseph John Thomson fizikus nevéhez köthető az első atommodell, ő derítette ki, hogy minden anyag alkotórészének elektronnak kell lennie. Thomson szerint a pozitív töltésű anyag egyenletesen oszlik el, amiben szétszórtan helyezkednek el a negatív töltésű elektronok. A következő atommodellt a szintén fizikus Ernest Rutherford, alkotta meg, aki az α részecskék szóródását vizsgálva felfedezte az atommagot. Michael Faraday az elektrolízis folyamatát vizsgálta és megfogalmazta annak törvényeit. A radioaktivitást vizsgáló Pierre Curie és felesége, Marie Sklodowska Curie egyszerre voltak fizikusok és vegyészek is. Nagyon sok olyan fogalom van, amit mindkét tantárgy használ: atom, molekula, Avogadro-törvény, elektromos töltés, disszociáció, elektrolízis. 18
3.3. Fizika, csillagászat és földrajz kapcsolata Az ókori csillagászok meghatározták a Föld méreteit, a csillagok helyzetét, osztályozták őket fényességük szerint. Sok csillagképet ismertek, meg tudták határozni a Hold, a Nap és a legnagyobb csillagok felkelésének és lenyugvásának idejét, valamint a nap- és holdfogyatkozásokat. A csillagászat elemeit a fizikatanítás során is használják. Kapcsolódási pontok: Keplertörvények, Newton-törvények. Klasszikus példája a fizika és a csillagászat közötti kapcsolatnak a Römer által végzett kísérlet a fénysebesség megállapítására. A csillagászatból merített tények illusztrálhatják a fizikai fogalmakat, a Hold fázisait. A mozgás viszonylagosságát szemléltethetjük a bolygók és csillagok mozgása által. Amikor a sűrűséget tanítjuk, megemlíthetjük, hogy léteznek sokkal (milliószor) nagyobb sűrűségek, mint a bolygóké, ezek a csillagok (fehér törpék) sűrűségei, és milliószor kisebbek is (Orion - köd). A sebességek tanulmányozása során megemlíthetjük, hogy a Föld sebessége a Nap körül ~ 30 000 m/s, és a Naprendszer forgási sebessége a Galaxis középpontja körül ~ 250 000 m/s. A hőjelenségek tanulásakor hallunk arról, hogy a Nap felszínének hőmérséklete ~ 6000 ºC, a Nap belsejében pedig ~ 15 000000 ºC-t állapítottak meg a tudósok. 19
3.4. A fizika biológiával és orvostudománnyal való kapcsolata A biológiában felhasznált tananyag meg kell, hogy mutassa a tanulóknak a természet törvényeinek az egységét, és azt, hogy a fizika törvényei az élő szervezetekre is kiterjednek. A biológiatanítás során fontos hangsúlyozni, hogy a biológia és az orvostudomány egyaránt a fizika módszereit használja a kutatásokhoz (pl.: adatok az élőlények méreteiről, mozgási sebességükről, súlyukról). A diákok jól ismerik a mikroszkópot, a nagyítót, a röntgenberendezést, érdekesség lehet számukra a vérnyomásmérő működési elvéről hallani valami újat. Néhány érdekes példa: Létezik egy olyan különleges uborkafajta, amelyben a termés megérésekor a benne levő folyadék nyomása megnő, ezáltal a relatív mozgás következtében a termés leszakad a szárról és szétszórja a benne levő magokat. A halak és a bálnák a mélybe ereszkednek az izmaik segítségével. Az úszóhólyag ahhoz a mélységhez alkalmazkodik, amelyikben élnek, ha azt megváltoztatnánk, akkor a nyomásváltozás miatt a hal elpusztulna. A biológia és fizika határtudománya a biofizika, mely fizikai módszereket használ élő rendszerek tanulmányozására (pl.: a radioaktív sugárzás és a statikus mágneses terek élő szervezetre gyakorolt hatásával foglalkozik.) A DNS-, RNS- fehérjeszintézis tanulmányozására a spektroszkópiát, hőmennyiségmérést és a molekulák közvetlen manipulációját használják. A biológiában a szövetek, szervek, populációk és ökoszisztémák leírására a klasszikus fizikán belül a statisztika módszereit használják. A fizika eredményeit az orvostudományban gyógyításra és betegvizsgálati módszerek kidolgozására is használják. 20
3.5. A fizika és a humán tárgyak kapcsolata A természettudományos és azon belül a fizikai ismeretek a gyakorlati alkalmazásokon keresztül mindennapjaink szerves részét képezik. A fizikatörténeti ismeretek feldolgozása során a történelem tantárggyal való kapcsolat is kiépíthető. A fizika nem önállóan létezik, hanem egy társadalmi közegbe beágyazódva. A természet törvényeinek objektivitását alátámasztják a fizikai törvények. A fizikai elméletek tanulmányozása lehetővé teszi, hogy a tanulók megbizonyosodjanak okkövetkezmény (ok-okozat) törvényszerűségéről a természetben. A tudás, amit a diákok fizikaórán szereznek, nagy fontossággal bír a morális nevelésükben is. 21
4. FEJEZET A FIZIKATANÍTÁS MÓDSZEREI 4.1. A fizikatanítás módszereinek felosztása Az iskolai oktatás feladata - nemcsak alaptudást adni, de megtanítani a diákokat tanulni. A tanulók értelmi tevékenységének megformálása a pedagógus feladata, a tanulás valamennyi szakaszán. A tanárnak a lehető legtöbb módszert kell ismernie és magas színvonalon alkalmaznia, hogy minden helyzetben képes legyen megtalálni a legcélravezetőbbet. Tehát a módszer kiválasztásakor a tanárnak nem csak a diákok egyéni tulajdonságait kell figyelembe vennie (a diák személyisége, csapatmunkára való alkalmassága, hozzáállása), de a környezeti tényezőket is. A fizikatanítás módszereit feloszthatjuk: a) az információátadás módja szerint: - verbális; - nonverbális; b) didaktikai feladatok szerint: - tudás átadása; - jártasság kialakítása; - tudás felhasználása; - alkotói tevékenység végzése; - tudás, jártasság, gyakorlottság rögzítése; - tudás, jártasság, gyakorlottság ellenőrzése; c) a kognitív tevékenység természete szerint: - illusztratív; - reproduktív; - problémamegoldó; - kutatói; d) taneszközök felhasználása szerint: - szóbeli; - demonstrációs (laboratóriumi munka, kísérlet, megfigyelés); - munka a tankönyvvel; - illusztrációs (rajzok, plakátok); 22
e) szervezési módjuk szerint: - frontális munkaformák; - csoportmunka; - egyéni munkaformák; f) a tanulmányozott tudományág módszerei szerint: - elméleti; - gyakorlati; Az elméleti módszerek alapja a fogalmak és törvények bevezetése. A gyakorlati módszerek alapja a kísérlet. A kísérlet alapul szolgálhat a tanár magyarázatának, illetve az önálló kísérleti munka segítheti a tanulót az új tudás megszerzésében. Frontális munkaformák A frontális óraszervezési mód szoros kapcsolatban áll az összes többi szervezési módszerrel. Ennek az alkalmazásánál a tanulók egyforma tevékenységet végeznek megszabott idő és feltételek mellett, és a tanár által megfogalmazott követelményeknek kell megfelelniük. Általában jellemző frontális munkaformára a tanár egyoldalú kommunikációja. A frontális munka során a tanár kerül központi szerepbe. A tanulók képességei háttérbe szorulnak, differenciálásra nincs lehetőség, az ismeretek alkalmazására sem igazán alkalmas ez a módszer. A frontális munka nem alkalmas differenciálásra, hiszen keretei között képtelenség a gyerekek egyéniségéhez igazodni. Nincs optimális szellemi fejlődés, nem feltétlenül működik a szükséges tudás elsajátítása. Tudományos kutatások anyagainak a feldolgozásához ajánljuk a frontális munkát, továbbá az adott órán megoldandó, analizálandó és komplex feladatok megmagyarázásához, ismertetéséhez, vagy egy egy témakör végén az ismeretek összegzéséhez, összefoglalásához is. A frontális munka hátránya, hogy a tanár nem kap elég információt a tanuló individuális képességeiről, nem tudja felmérni a tanulók fogékonyságát az adott téma iránt, a különböző tudásszintű tanulók között elmélyülhetnek a különbségek. Visszajelzés híján a tanárnak nem könnyű úgy vezetni az órát, hogy a jobb képességűek ne unatkozzanak, és a kevésbé jó képességű tanulók haladni tudjanak az új anyaggal. Előadás és a tanári magyarázat A hagyományos frontális tanítási módszerek leggyakrabban alkalmazott formája az. Ám azok a tanulók, akiknek nem megfelelő az alaptudásuk, képtelenek megfelelően értelmezni a szakszerű magyarázatot. Ezek a tanulók a következő órákon valószínűleg gyengébb eredményeket fognak felmutatni. Jól alkalmazható a módszer egy megfelelően előkészített 23
tanulócsoport számára, ahol a diákok úgy értelmezik a tanári magyarázatot, ahogyan azt a tanár szeretné. Kérdezve kifejtés A frontális tanítás keretein belül jól alkamazható módszer. Lényege abban rejlik, hogy a tanár kérdéseket tesz fel a tanulandó témakörben, megerősíti a diákok helyes válaszait, esetleg ők maguk fogalmazzák meg és írják is le a tételeket és szabályokat. Kiselőadás A kiselőadást tarthatja egy diák vagy kijelölhetünk erre a feladatra két-három diákból álló kis csoportot is. A kiselőadások témájának kiválasztásánál figyelembe kell venni a gyerekek érdeklődését, hiszen csak olyan témában várhatunk eredményes beszámolót, amellyel a diákok maguk is szívesen foglalkoznak. A diákok által megtartott kiselőadást érdekessé tenni az osztály számára - a tanár segítségével lehet. Meg kell tanítania, elő kell készítenie a diákot arra, hogyan rendszerezze az előadása tartalmát, hogyan teheti követhetővé mondanivalóját a hallgatóság számára. Figyeljünk a téma kiválasztására, a színvonalas kivitelezésre, a tiszta, érthető, előadásmódra. A kiselőadás mint zárt egység megköveteli ezeknek a szempontoknak a betartását. Kiselőadás tartása lehetőséget nyújt a tanulók számára a közösség előtti szereplés kipróbálásához, ezenkívül a felkészülés alatt elindít bennük olyan gondolkodási folyamatokat, amelyek elősegítik a tananyag mélyebb megértését. A jó előadó maga is érti előadása tartalmát, amit közvetíteni akar. A kiselőadás értékelésénél a fő kritikus az osztály lesz. Az előadó gyerek is érzékeli, hogy a többiek megértik-e vagy sem a mondanivalóját. A kiselőadások témájával gazdagodik az oktatás színvonala és a tananyag feldolgozása is. Fontos, hogy a kiselőadás időtartama ne legyen túl hosszú. Az időtartamot előre megbeszéljük a tanulókkal, és a felkészítésnél figyelni kell arra, hogy azt majd be is tartsák. Ha egy osztály munkáját alaposan átgondoljuk, találunk rá lehetőséget, hogy egy tanév során minden gyerek kapjon témát rövidebb kiselőadás tartására. A témaválasztást rábízhatjuk a gyerekek érdeklődésére, de a tanár is kijelölhet témaként fizikai felfedezéseket, kísérleteket, híres tudósok, fizikusok életéből vett érdekességeket, olyan témákat, amivel a gyerekek eredményesen dolgozhatnak, és ami hozzájárul a tananyag megértéshez. Javasolt kiselőadás-témák: - A belsőégésű motorok és a természetvédelem. - A zaj hatása az emberi szervezetre. - Tudósaink munkássága az űrhajózás fejlődésében. - Ökológiai problémák a repülőzés kapcsán. - A mai tudományos világszemlélet. 24
Csoportmunka A tanulókat hasonló képesség vagy érdeklődés alapján csoportokba soroljuk. Az egyes csoportokat megbízzuk a fejlettségi szintjüknek megfelelő tevékenységgel. A diákok nagyobb kedvvel kezdenek a feladathoz, ha az számukra érthető, egyértelmű. A csoportmunka lényege az önálló munkára nevelés és a közösségi munkamegosztás. Ez a módszer lehetőséget ad a kommunikációs, az együttműködési és a problémamegoldó készségek, a tolerancia és a beleérző képesség fejlesztésére, erősíti a csoporttudatot, és a csapat minden tagját aktív részvételre készteti. A feladaton belül mindenkinek megvan a saját megbízatása, így a közös felelősség mellett a tagok saját felelőssége is fontos szerepet kap. Az iskolai okitatásban a csoportmunka hátránya az, hogy a munkafolyamat előre nem látható, egyes csoportok meglepően jó eredményre juthatnak, míg mások munkája esetleg kudarcba fullad az együttműködés hiánya miatt. A folyamat alatt spontán szituációk alakulhatnak ki, ezért ez a munkatípus jól felkészült pedagógust igényel, aki azonnal tud helyesen reagálni és jó döntéseket képes hozni. Elsősorban kisebb osztálylétszám esetén javasolt, mert nem szerencsés a túl nagy csoportlétszám (maximum 5-7 fő), a túl sok csoport kialakítása pedig nem célravezető. Nagyon hasznos a csoportban végzett feladat tanulsága, ezért érdemes a feladat végeztével kiértékelni az eseményeket, hogy ki milyen tapasztalatokra tett szert munka közben, hogyan kezdene neki most a csoportmunkának, mi az, amin változtatna. Projektmódszer A külföldön már alkalmazott projektmódszer a csoportmunka egyik válfaja. Célja, hogy a tanulók átéljék a világ összetettségét, szembesüljenek azzal, hogy mennyi apró részletre kell figyelni egy-egy feladat kapcsán is. A módszer lényege, hogy a rájuk szabott elmélet elsajátítása helyett a tanulók érdeklődésüknek megfelelően választhatnak témát, tanulási tartalmat, ezáltal életközeli témák feldolgozására nyílik lehetőségük. A feladat közös együttműködésen alapul, eredménye pedig általában valamiféle termék, melynek kivitelezését többnyire önálló munkával, a csoporton belüli munkamegosztással valósítják meg. A projekt végén az előállított terméket, munkájuk végeredményét általában nyilvánosságra is hozzák, így visszajelzést kapnak munkájukról. A módszer lehetőséget ad a tanulók kibontakozására, képességeiknek megfelelő feladatokat tudnak vállalni a projekt végrehajtása során, kommunikálnak egymással, megtanulják formába önteni gondolataikat, ötleteiket, ezáltal fejlődik kommunikációs képességük. Előnye, hogy a közösség ügyében való részvételre neveli a tanulókat. Hátránya, hogy nehezen egyeztethető össze az iskolai időbeosztással és osztályzattal nehezen értékelhető. 25
Kìsérlet vagy mérés A kísérletek és a laboratóriumi munka elvégzése általában csoportokban történik. A kísérlet vagy mérés elvégzése a diákok egyik kedvelt tevékenysége. Tapasztalataink szerint az ilyen órák leginkább felkeltik az érdeklődésüket, szívesen végzik a tanár által megszabott feladatot. Előfordulhat, hogy a jó teljesítményű tanulók segítik a gyengébbeket a felzárkózásban, de az is, hogy a gyengébbek tőlük várják a kísérlet vagy mérés elvégzését és a kész eredményt. Ilyenkor a munkafolyamatot kontrollálnunk kell. Szituációs és szerepjátékok Erről bővebben A játék szerepe a tanításban című fejezetben (4.6) írunk. Egyéni munkaformák Az individuális tanulás már nem csak egyéni, de önálló tanulást is jelent. A tanár feladata, hogy valamennyi tanuló számára a saját képességeinek megfelelő, nehézségű és bonyolultságú feladatot állítson össze, így elősegítve egyénenként külön külön a tanulási folyamatot. A módszer előnye, hogy figyelembe veszi a tanulók képességeit, és már nem csak a tanítási idő, hanem a tanítási tartalom is rugalmasan kezelhető. Hátránya, hogy nagyon sok feladatot, plusz munkát jelent a pedagógus számára. A módszer alkalmazásához a pedagógusnak ismernie kell minden egyes diák képességeit, ám erre csak kiscsoportos oktatás keretében van lehetőség. Házi feladatok A témában való elmélyülés hasznos eszköze a házi feladat. Bár napjainkban egyre nehezebb motiválni a diákokat ezek elkészítésére, mégis adjunk otthoni feladatokat, hiszen az iskolában korlátozott idő áll rendelkezésünkre egy egy témakör elsajátíttatására. Munka a tankönyvvel Fontos, hogy a diákok megtanulják átlátni és kiemelni a lényeget az adott tananyagból, megjegyezzék a fizikai szakszavakat, az idegen kifejezések jelentését. Tudjanak önállóan jegyzetelni és válaszolni a feltett kérdésekre. Munka a számítógéppel A modern technika világában már a legtöbb oktatási intézményben megoldható a virtuális labor használata, valamint játék- és szimulációs programok alkalmazása. 26
4.2. Indukció és dedukció A fizikatanítás metodológiája szempontjából a tanítási módszereket feloszthatjuk empirikusra és elméletiekre. Az empirikus tanítási módszerekhez tartoznak: a megfigyelés, kísérlet, absztrakció, összehasonlítás, indukció, összegzés és rendszerezés. Az elméleti tanítási módszerek idealizáció, modell készítése, elméleti analízis, analógia, hipotézis megfogalmazása, dedukció. Az empirikus tanítási módszereket a következőképpen realizálják: megtanítják a tanulókat a természeti jelenségek megfigyelésére, a laboratóriumi munka elvégzésére, a fizikai gyakorlat és kísérlet elvégzésére. Az induktív gondolkodásmód olyan gondolkodásmód, melynek során az adott osztályhoz sorolható objektumról szóló tudás alapján általánosított következtetést vonunk le, és a következtetés magába foglalja a többi tárgyról szóló információt az adott osztályon belül. (pl. a 9. osztályban induktív módszerrel állítanak összefüggést az elektromos huzal ellenállása és hossza, valamint a keresztmetszete között. A 7. osztályban így vezetik be a tömeg fogalmát). Fontos, hogy a diákok megértsék, hogy a valódi tárgyakat, amelyeket tanulmányoznak, fel lehet cserélni azok modelljeivel, melyek különbözőképpen adják vissza a tárgyak tulajdonságait. A modell lehet valós vagy képzelt. Az elképzelt kísérlet módszere a következő: a tanulmányozott objektum tárgyát különböző kísérleti helyzetekbe helyezzük. A modellel való kísérletezés során nyert információt rávetítjük az analógia módszerével a tanulmányozott objektumra. (pl. ezt a módszert sikeresen alkalmazzák a csillagok tanulmányozásakor). A dedukció a gondolkodásmód olyan formája, amikor az új feltevést logikai úton vezetjük le. Az induktív módszer mindig a tudományos ismeretek, megfigyelések, kísérletek, gyakorlati munkák eredményét veszi alapul, míg a deduktív módszer valójában egy következtetés, amit a logika törvényei és szabályai alapján vonunk le a tanulmányozott objektum tulajdonságairól. 27
4.3. Motivációs lehetőségek a figyelem aktivizálására Felmérések és érdemjegyek: A tanulás motiválása szempontjából nem annyira az érdemjegy a fontos, hanem az, hogy a diák azt milyen teljesítményére kapta. Különösen nagy súlya van a felméréseknek, dolgozatoknak, amelyekre jóval többet kell készülni, mint az órai felelésre. Indokolás: Növeli a motiváltságot, ha megindokoljuk, hogy egy adott feladattal, követelménnyel mi a célunk, miért kell azt teljesíteni, főleg akkor váltunk ki érdeklődést, ha kapcsolatban van a gyakorlattal is. Jelentkezés az órán: Ha sikerül a gyengébb teljesítményű tanulók számára vonzó és érdeklődésüket felkeltő feladatot találni, bizonyára akad a körükből a későbbiekben jelentkező. Ezt a módszert főleg a passzív tanulók motiválására használhatjuk. Segítség felajánlása: A diákkal éreztetni kell, hogy bármikor segítségért fordulhat a tanárhoz. Amennyiben a diák nem is tart rá igényt, mégis méltányolja, ugyanis ez biztonságérzetet nyújt neki. Ez főleg a bizonytalan, félénk tanulók oktatásában fontos. Dicséret és bátorítás: A tanulás motiválásának egyik leghatékonyabb módszere, főleg, ha következetesen alkalmazzuk, és rendszeresen elismerjük a gyerek teljesítményét. A tanároknak minél többször kellene folyamodni ehhez az eszközhöz, mert a legegyszerűbb pozitív tanári reakciók is rendkívül erős motiváló hatással vannak. Megállapodáskötés: A tanár és a tanuló egyezsége arról, hogy az adott feladat elvégzéséért milyen jutalom jár. Jutalom akkor jár, ha a tanuló a múltbeli teljesítményéhez képest jobb eredményt tud felmutatni. Jutalom járhat minden pótfeladat teljesítésért is. Sokkal célravezetőbb a helyes viselkedést jutalmazni, mint a helytelent büntetni. Motiváció szempontjából hasznosabb a pozitív következmények hangsúlyozása. További motivációs lehetőségek lehetnek: - Ismerkedés a tankönyvvel (a tantárgy első óráján); - Videofilm bejátszás érdekes jelenségről; - Faliképek bemutatása; - Szertár bemutatása; - Számítógépes interaktív programok használata; - Előretolt motiváció (kérdés a következő órához, otthonra kiadott feladat, kísérlet, megfigyeltetni valamit, nyitva hagyott kérdések). 28
4.4. A problémafelvetés A gondolkodás legaktívabb a problémamegoldó feladatoknál. Az oktatási feladat megfogalmazása, a probléma felvetése elsőbbséget élvez az egyszerű feladatmegoldással szemben. A problémamegoldás tanítása - egyik legkiválóbb iránya az alkotóképesség fejlesztésének. Probléma - minden olyan szituáció, amely cselekvésre késztet. Olyan feladat megoldása, amely nem igényel erőfeszítést (pl. ha egy feladat megoldásához a fizikai értékeket csak be kell helyettesíteni egy képletbe), egy gyakorlott tanuló számára nem probléma, az egy másik számára probléma lehet. A problémák zöme nem oldható meg egyszerű algoritmusokkal- A diákok gyakran úgy fognak hozzá a feladat megoldásához, hogy megkeresik a megfelelő algoritmust és mechanikus műveleteket végeznek. A diákot azzal segítjük leginkább a problémamegoldásban, ha segítünk neki a problémamegoldáshoz szükséges tudás megszerzésében. A problémának a tanuló számára áttekinthetőnek, érdekesnek és gyakorlatiasnak kell lennie. A jól kiválasztott probléma motiválja a tanulót képességei fejlesztésében, meghatározhatja későbbi érdeklődési körét. A tanár úgy szervezi a tanulók munkáját, hogy először megfogalmazza a feladat célját. Problémás helyzetek jelentkezhetnek az elméleti és gyakorlati feladatok megoldásánál egyaránt. A feladat lehet néhány perces vagy hosszabb időtartamú is. A problémafelvetés feladata az, hogy a következő képességeket formálja a tanulóban: önállóan felismerni és megfogalmazni a problémát; adatokat gyűjteni az adott témakörben; elméletet gyártani és ellenőrizni a helyességét; elemezni az eredményeket. A problémafelvetés legismertebb módjai: 1. A diákoknak olyan problémát mutatunk be, ami számukra meglepő, sőt ellentmondásosnak tűnik. 2. A tapasztalat vagy elemzés során nyert információ nem egyezik meg a tudományos elmélettel vagy elképzeléssel. 3. A diákok számára a probléma több megoldási lehetőségét kínálják fel, a választásukat meg kell indokolniuk és alátámasztaniuk. A kísérleti feladat általában kíváncsiságot vált ki a tanulókból, de ezt a kíváncsiságot fenn kell tartani. Például a kinematika aktív elsajátításához hozzájárul, ha a tanulók önállóan elemzik 29
a különböző mozgásformákat és a későbbiekben felhasználják a törvényszerűségeket konkrét esetekben. Hook törvénye tanulmányozásának során a tanulók kísérlet segítségével állapítják meg a test tömegét (m) és a rugó megnyúlását (x), így határozzák meg a rugó merevségét. A laboratóriumi munka nem mindig kelti fel a tanuló érdeklődését. A tanuló esetenként csak mechanikusan követi a könyv utasításait, ami cselekvések sorát jelenti, de még ebben az esetben is jártasságot szereznek a tanulók a fizikai eszközök használatában. 30
4.5. A tanulási folyamat aktivizálásának nem hagyományos technikái a fizikaórákon Az oktatás fejlődésének mai szakasza megköveteli az effektív szervezési fomák és a tanulási folyamat modern módszereinek a bevezetését. A tanulási folyamat szervezési és didaktikai eszközeinek a rendszere, amely az oktatás tartalmának a realizálására irányul az oktatás állami normáinak megfelelően. Ez a tudományosság, a humanizmus, a demokratizmus, a következetesség és a folyamatosság elvein alapul, amelybe nem avatkoznak bele semmilyen politikai pártok, sem más állampolgári vagy vallási szervezetek. A tudományos és műszaki haladás feladatainak a megoldásában a fizika szerepének a növekedése előidézi azt, hogy a fizikatanárok segítsenek a tanulóknak abban, hogy elsajátítsák a tananyagot és a tudományos gondolkodás módszerét, amely fontos összetevője a mai ember általános kultúrájának. Az alkotó munka egy pedagógiai eljárásban a tanulás lényegének helyes értelmezésén alapszik és a tanulás módszereinek a kiteljesedésében, a foglalkozás célszerű levezetésében nyilvánul meg, amelyek fejlesztik a tanulókban az adott tantárgy iránti érdeklődést. Az oktatási folyamat nemcsak a tanítás folyamata, hanem a nevelésé is. Ennek az összetett feladatnak az elvégzése csak az oktatás különböző módszereinek, formáinak és eszközeinek a helyes felhasználásával lehetséges. Az előadás minőségének javításában segít a tanuló és a tanár tevékenységének aktivizálása, a szakismeret és a pedagógiai mesterség tökéletesítése. A tanár szerepe elsősorban a saját tevékenységében nyilvánul meg, amelynek a célja, hogy növelje a tanulók önállóságát, aktivitását, és másodsorban, a tanulók önálló tevékenységének fejlődésében. A tananyag csak akkor kelti fel a tanulók figyelmét, amikor látják annak gyakorlati jelentőségét és szükségességét a jövőbeli szakmájukhoz. Az anyag megtanulása szükségessé teszi, hogy törekedjenek felhasználni a már korábban megszerzett tudást az új fogalmak, jelenségek és tények önálló analizálásához. A módszer helyes, tudományosan megalapozott kiválasztása és a foglalkozás levezetésének technikája meghatározza a tanulás folyamatának hatékonyságát (effektivitását). A tanulás helyesen kiválasztott eszközei lehetőséget adnak arra, hogy elérjük a legmagasabb eredményeket. A tanulók aktivizálásának célszerűnek kell lennie és ennek a realizálásához az szükséges, hogy a tanár komolyan készüljön és készítse fel a tanulókat. A tanulás módszerei nem lehetnek statikusak. A tanárok feladata az állandó önművelés, az olyan új eszközök bátor bevezetése, amelyek beválnak a gyakorlatban. A tanulási folyamat új típusának modellezése a tanulás mai, effektív formáinak és módszereinek alapján a jelen idők követelménye. Az értelmi műveleteknek (analízis, szintézis, összehasonlítás, absztrahálás, konkretizáció, általánosítás, klasszifikáció, rendszerezés) meg van a maga hierarchiája. A 31
legösszetettebb az utolsó három. Ezért rájuk nem kevesebb figyelmet kell fordítani, mint az analízisre és az összehasonlításra. Az anyag értelmezése tulajdonképpen a fogalmak közötti kapcsolatok létrejötte. A gondolkodást stimuláló módszerek és technikák: a konzultációk, feladatok megoldása, individuális munka, más utak keresése. Az anyag memorizálásának meg vannak a törvényszerűségei. Ebben nagy szerepet játszik: 1.a korlátlanság, az ismétlés időtartama; 2.az anyag sorrendje; 3.a többszörös ismétlés. A memorizálás javításában segítenek a következő módszerek és technikák: 1. játékos részek bevezetése; 2. a fő momentumok kiválasztása az anyagból; 3. az ismétlés állandó ellenőrzése; 4. a fogalmak közötti kapcsolatok analizálása; 5. struktúrális-logikai sémák felhasználása. Közismert, hogy a tanulás stimulálása megköveteli különböző módszerek felhasználását. A fent említettekből le tudjuk vonni a következtetést, hogy a tanulás aktivizálása lehetőséget ad arra, hogy a tanulók: 1. munkaritmusa gyorsan növekedjen a tanév ideje alatt; 2. érdeklődését növeljük a tanulás eredményei iránt; 3. versenyszelleme megerősödjön az osztályon belül; 4. aktivitása növekedjen; 5. individuális megismerő- és munkakészsége dinamikusan növekedjen; 6. megismerjenek új tanulási formákat és módszereket, amelyek maximálisan ösztönzik őket. A tanítás aktív módszerei hatékonyak a tanulók intellektuális tevékenységének fejlesztésében, amelyek aktivizálják a tanulók elméjét és fejlesztik egyéni képességeiket. Az ilyen foglalkozások eredményesek tanulók oktatásában. Azonban nem lehet jó előadás: a tanár megfeszített munkája nélkül; bátor kezdeményezés nélkül; egyhangú és unalmas. Az új anyag előadása után nem kell betervezni önálló munkát. A tanári munka tartalmazzon: 32
bemelegítőt a tantárgyból; kikérdezést; motivációt az új anyag tanulásához; a tudás rendszerezését és általánosítását; az új anyag rögzítését, összefoglalást; házi feladatot. A foglalkozás része a bemelegítés. Ennek a lényege az, hogy minden előadás után kapnak kérdéseket az új anyag alapvető tételeiből. Ezeket ráírják kártyákra kérdések vagy képletek formájában. A kártyák segítségével kikérdezik a tanulókat a következő óra elején. És ez így megy minden foglalkozáson. A kérdések témáról témára halmozódnak. A gyakorlatban ezekből a kártyákból nem kell több mint 15 darab. A nem alapvető kérdéseket ki lehet cserélni új kérdésekre. A témakör végére hagyunk kb. 20 kérdést. A tanuló, megismételve a megfelelő kérdéseket minden foglalkozáson, a folyamat végére elsajátítja a tantárgy alapvető szabályait, memorizálja az anyagot és képes szabadon használni a fizikai nyelvet és terminológiát. A tanulók szóbeli válaszai felmérik az anyag rögzítésének a szintjét, elősegítik a begyakorlást, valamint segítenek a hiányosságok kiküszöbölésében. Amikor a tanuló elvégzi a házi feladatot vagy önállóan átveszi az anyagot, akkor ő kitűnően készült a következő foglalkozásra, de akár egy kihagyott szó vagy egy rossz hangsúly is képes arról árulkodni, hogy nem érti az anyag tartalmát. A bemelegítés célja: 1. a más foglalkozásról érkező tanulót ráhangoljuk a tantárgyra; 2. érjük el, hogy alaptudást szerezzen a tárgyból. Most felsoroljuk a bemelegítés néhány alapvető követelményét: levezetjük minden órán, a foglalkozás típusától függetlenül; a levezetésének ideje 5-10 perc a foglalkozás tervétől függően; rendszeresen teszünk fel kérdéseket az új anyag felhalmozódásának mértékében; az új témára való áttéréskor a kérdések egy részét kihagyjuk és csak a legfontosabbak maradnak; a kérdéseket úgy választják ki, hogy a tanuló kénytelen legyen elolvasni a képletet, elsajátítani a terminológiát és a szabályt; az egyik tanuló válaszától nem megyünk át a másik tanulóhoz; a kérdések és válaszok egyértelműek legyenek; a témakör végére nem több mint 20 kérdés marad; a bemelegítés ideje alatt a tanulókat nem értékeljük jegyekkel; a helyes válaszok berögződnek a tanuló hosszantartó memóriájába, tehát ez az alaptudás; 33
a bemelegítés ideje alatt nemcsak az előző foglalkozás anyagát ismétlik, hanem a korábban tanultakat is; a bemelegítés demokratikus: a tanulók maguk húznak kártyát. A kártyákat a tanár állitja össze olyan formában, amilyenben akarja. Mutatunk néhány példát ennek szemléltetésére (Téma: A testek kölcsönhatása (8. oszt.)). Mi a tehetetlenség? Mi a vonatkoztatási rendszer? Mi Newton első törvényének a lényege? Hogyan határozzuk meg a test tömegét? Mi az erő? Miben áll Hook törvénye? Fogalmazzátok meg Newton második törvényét! Fogalmazzátok meg Newton harmadik törvényét? Mikor keletkezik rugalmassági erő? Milyen körülmények között jön létre deformáció? Mi a megtámasztási reakcióerő? Mit nevezünk nehézségi erőnek? Mit értünk a test súlyán? Mi a nyomóerő? Mit értünk nyugalmi súrlódáson? Mit értünk csúszási súrlódáson? Mit nevezünk folyadéksúrlódásnak Mi a barométer és a manométer? Fogalmazzátok meg Pascal törvényét! Fogalmazzátok meg Arkhimédész törvényét! 34
Ha minden órán tartunk bemelegítést, a tanulók gyorsan hozzászoknak a munkának e fajtájához. A foglalkozás eleme a kikérdezés. A kikérdezés lehet begyakorló jellegű, felmérő vagy ellenőrző. Levezetésére sok technika létezik. Hagyományosak: néhány tanulót kihívunk a táblához a házi feladat ellenőrzésére, felhasználjuk a kérdés-felelet módszert, amikor a munkában részt vesz az egész osztály, rövid önálló munkát vezetünk le a példák megoldására, az analóg házi feladatra, rövid önálló munkát tartunk néhány kártya felhasználásával. Ezek nagyon hasznos technikák, és lehet, sőt kell is őket kombinálni a foglalkozásokon. Ellenben, vannak nem hagyományosak is, amiket nem olyan gyakran használnak. Megvizsgálunk néhányat közülük. Bármilyen tananyag tanulása hagyományos, hatékony formák felhasználásával nem ad pozitív eredményt, hogyha a tanuló nem érzékeli az anyagot. Nagymértékben segít megoldani a problémát a játék formájában való tanulás, amely lehetőséget ad a játékosnak a problémás szituációk megoldására. A játék formájában való tanulásnak nagy szerepe van az anyag elsajátításában. A játékok segítenek a tanulónak egyesíteni a különböző fejezetek információit egy egésszé. A játék levezetésének ideje alatt csak akkor alakul ki kedvező pszichológiai légkör, ha minden tanuló részt tud venni a játékban (a tanulók felkészültségi szinttől függetlenül találnak érdekes kérdéseket). A tanulók nagy érdeklődéssel vesznek részt a játékban. A különböző mechanizmusok felhasználásával a tanulókban megmarad a tantárgyhoz fűződő alapvető tudás. 35