„Így használom a digitális eszközöket” pályázat Csabai Dolores:
Digitális eszközök a fizika tanításában Végzős fizika szakos hallgató vagyok az ELTÉ-n. Tanítási gyakorlatomat az ELTE Trefort Ágoston Gyakorlóiskolában végeztem, ahol 2x10 órában (csoportbontásban) tanítottam hetedik osztályosoknak egy teljes témakört, a hidrosztatikát. Pedagógiai elképzeléseimet nem tudtam volna IKT-eszközök használata nélkül megvalósítani. A digitális eszközök alkalmazása kihívás volt számomra, hiszen a fizikatanárok csak elvétve alkalmaznak korszerű munkaformákat és eszközöket [1]. A számítógép használata kiugróan alacsony fizika órákon, még a humán tárgyak esetében is gyakrabban alkalmazzák a tanárok. Szűkebb értelemben az IKT-eszközök – a projektor, a számítógép, a nyomtató, a lapolvasó, a digitális fényképezőgép, az aktív tábla – valóban csak eszköz, tartalom nélkül. Adathordozók és adatközvetítők ezek, amelyeket a pedagógus tölt fel tartalommal. Tágabb értelemben eszköznek nevezzük a tartalmat is, vagyis a digitális tananyagot és az eszközök segítségével szerzett, forrásként használt információkat. Míg a tankönyvek taneszközként „késztermék”-nek tekinthetők, egy digitális tananyag csak „nyersanyag”. Az elemek (szimuláció, animáció, teszt, tananyag-egység, stb.) önállóan kevéssé alkalmazhatók. Ki kell találni hozzá a feldolgozás módját, a tananyagba illesztését, hogy a tanuló ne csak gyönyörködjön a színes, mozgó képekben, hanem alkotó módon használja azokat. Ez pedig igen sok pluszfeladatot ró arra a fizikatanárra, aki használni szeretné ezeket a modern eszközöket. Bár meglehetősen nagy mennyiségű fizika tananyag van a világhálón, nem könnyű megfelelőt találni, vagyis olyat, amely témában, tartalomban és a feldolgozás módjában is illeszthető elképzelésünkhöz.
1. Az általam használt digitális eszközök Projektor – aktív tábla helyett Az első tanórán még csak a klasszikus fekete táblát használtam, ám ez az órai munkát lassította. A tanulóknak mindig meg kellett várniuk, amíg a táblára felrajzolom az esetenként bonyolultabb ábrákat, illetve elkészítem a táblázatokat. A szövegek írásával is problémám volt, valahogy nem ment a szépírás, hiába igyekeztem. A tapasztalatokból okulva úgy döntöttem, hogy aktív táblát fogok használni, hiszen ennek segítségével félkész rajzokat is alkalmazhatok, amelyeket azután magyarázat közben fejezek be, színezek ki. Abban bíztam, hogy az eszköz dinamikusabbá teszi az óra menetét. Sajnos a gyakorlóiskola nem rendelkezik aktív táblával, így be kellett érnem egy projektorral, amelyhez a laptopomat csatlakoztattam. A tanórai bemutatókat .ppt formátumban készítettem.
1
A számítógép és kiegészítői, mint alkotóeszközök Természetes volt, hogy az óravázlatokat Word-ben írom, és nyomtatott formában adom át a vezető tanárnak. Több óra anyagához is készítettem feladatlapot. Ezekhez a szükséges információt és képeket az interneten gyűjtöttem, valamint saját készítésű digitális fotókat is felhasználtam. Jól feldolgozható anyagokat találtam ismeretterjesztő könyvekben is. Ezek digitalizálásához lapolvasót alkalmaztam. Készítettem néhány egyszerű szimulációt is, ezekhez az Adobe Flash programot használtam. A számítógép, mint tanulói munkaeszköz A témakör utolsó két óráját az informatika teremben tartottuk, ahol minden tanulónak jutott egy számítógép. Kicsit aggódtam, mert nem volt előzetes ismeretem a tanulók IKTkompetenciájáról. A mappák, fájlok kezelése azonban – megnyugtató módon – egy tanulónak sem okozott problémát. Az óra így zökkenőmentesen lezajlott.
2. A pedagógiai alapok A digitális tananyag csupán egy eszköz, a maga sajátos lehetőségeivel, amely csak megfelelő pedagógiai modell keretein belül működik hatékonyan. Ebben a modellben meg kell találni mind a tanuló, mind a tanár, mind a tananyag szerepét. Pedagógiai tanulmányaim során nagy hatással volt rám a konstruktív pedagógia [3]. Ez az elméletben gyönyörűen kidolgozott modell még nem jelent meg az iskolákban. Ennek az innovációs tehetetlenségen túl (minden újdonság bevezetéséhez idő kell) az is oka lehet, hogy alkalmazása igen idő- és energiaigényes, az eredmények pedig nem jelentkeznek olyan gyorsan, mint a hagyományos, behaviorista és kognitív tanuláselméleteken alapuló tudásátadó pedagógia esetében [4]. A konstruktív pedagógiai modell alapjainak ismertetése nem tartozik a tárgyhoz. Fel kell sorolnom azonban a hozzá tartozó, nélkülözhetetlen módszereket, hiszen egyrészt ezek adták munkám elvi alapját (és ezzel találkozunk a NAT-ban is), másrészt a konstruktivizmus és a digitális tananyagok kölcsönös függőségben vannak egymással: a konstruktív pedagógia csak nagy nehézségek árán valósítható meg digitális eszközök nélkül, azok a digitális tananyagok pedig, amelyek nem e szemlélet alapján épülnek fel, módszertani okokból kevéssé használhatók. A tanuló már kora gyermekkorában kezdi kialakítani világképét, világmodelljét. Ez eleinte akár szöges ellentétben is lehet azzal, amit az iskola meg kíván neki tanítani. A tudásátadó pedagógia közli vele az „igazságot”, vagyis deklaratív tudást közvetít [4], [5]. A konstruktív pedagógia a valóságos tapasztalatokon alapuló öntevékenységre épít életszerű feladatok megoldásán keresztül, melynek során a tanuló finomítja világképét, vagyis a procedurális és szituatív (készségek, képességek, jártasságok) tudás megszerzését támogatja. Ebben a pedagógiai modellben az önálló tanulói tevékenység kerül előtérbe. A tanuló feladatokon keresztül sajátítja el a tudást: azért szerez új információt, hogy alkalmazásával megoldja a felvetett problémát. A tanár a munkaformákat szervezi meg, valamint a munkafeltételeket és az eszközöket biztosítja a tanulók előzetes tudása, szükségletei és igényei alapján. Nem elsősorban a tudás átadója, hanem segítő-tanácsadó szerepet játszik. A gyermek pedig nem passzív befogadó, hanem alkotó személyiség.
2
Korunk egy gyakorlatközpontú, a hétköznapi életben jól használható ismeretrendszert kíván, amelynek alapja a készségfejlesztés (kompetenciafejlesztés). A készségfejlesztés megfelelő eszköze pedig a konstruktív pedagógia. A NAT a konstruktív pedagógiára épít, hiszen a kompetenciafejlesztésre, és nem a tudásátadásra helyezi a hangsúlyt [6]. Az alaptanterv bevezetését az is indokolta, hogy az információrobbanás miatt egyre nehezebb annak eldöntése, kiválogatása, hogy mit tanítson az iskola. A probléma egyetlen megoldása az lehet, ha nem elsősorban tananyagot tanítunk, hanem olyan képességeket, készségeket – kompetenciákat – fejlesztünk, amelyek lehetővé teszik a tanulók számára az önálló ismeretszerzést és feldolgozást. Az önálló ismeretszerzés legfontosabb virtuális színtere az internet lehet, mert gyors és nagy mennyiségű, jól kereshető információt találunk rajta. Aligha lettem volna képes alkalmazni a konstruktív pedagógia elveit a digitális eszközök igénybevétele nélkül. A kompetenciafejlesztés időigényesebb, mint a tudásátadás, mert az előbbinél a főszerep a tanulóé. Meg kell kérdezni, mi a véleménye az adott dologról, problémát felvetni, problémát megoldani kell tanítani. Ez pedig lassúbb, mint egy előadás, különösen, ha egy osztálynyi tanulóról van szó. A tanórákat fel tudtam pörgetni a .ppt bemutatókkal, mert nem kellett bonyolult ábrákat, táblázatokat rajzolnom a táblára. A saját készítésű, játékos, életszerű feladatlapok és a témazáró lehetővé tették a tanulók differenciálását, motiválását. A szimulációk bemutatása lerövidítette a magyarázatokat, mivel gyorsabban megértették a fizikai jelenségek lényegét. Az óravázlataim elején felsorolt célkitűzésekből kitűnik, hogy nem a tudás átadása volt az elsődleges cél, hanem annak a lehetősége, hogy amikor a tanuló szükségét érzi, meg tudja szerezni az adott tudást. Így nagyon sok önálló munkát végeztettem velük, ami eleinte szokatlan volt számukra. Olyan nyílt végű feladatokat (pl. tengeralattjáró tervezése) adtam házi feladatként, amelyek megoldásához magasabb osztályokban az internet forrásként történő használatát is kértem volna.
3. A szóba jöhető taneszközök áttekintése A tankönyvek A használatban lévő tankönyveket és munkafüzeteket átnézve arra az eredményre jutottam, hogy az elképzeléseim megvalósításához saját tananyagot kell összeállítanom, taneszközöket kell alkotnom. Nem találtam ugyanis olyan tankönyvet, amely megfelelt volna a konstruktív pedagógia elvárásainak. A konstruktivizmus teljes körűen kifejtve jelenik meg a NAT-ban, ám a továbbiakban elakad: a tankönyvek többnyire csak nevükben NAT-kompatibilisek. Tartalmuk elrendezése, a feldolgozás módja, a feladatok típusai alapján egyértelműen a tudásátadó pedagógia elveit követik [7]. A fizika tankönyvek fő eszköze a magyarázat és szemléltetés, kevés bennük a problémafelvetés. A tankönyv formai okokból is csak korlátozott mértékben alkalmas a konstruktív pedagógia közvetítésére. A problémacentrikus feldolgozásnak nem lenne ugyan akadálya – erre van is példa, bár nem magyar –, terjedelmi okokból azonban nem megoldható a tanulók differenciálása tudásuk, érdeklődésük szerint. A differenciálás eszköze ugyanis egy feladat, probléma, kísérlet több változatának bemutatása, alkalmazása. A digitális tananyagok azonban
3
pótolni tudják ezt a hiányosságot, hiszen nincs terjedelmi korlátuk. Egy feladatnak, problémának több változata elkészíthető. Digitális tananyagok A digitális tananyagok elemei szövegek, ábrák, filmek, animációk, szimulációk, tesztfeladatok lehetnek. Ezek közül a konstruktív pedagógia számára legértékesebbek az animációk és a szimulációk; azok az elemek, amelyek nagyfokú interaktivitást tesznek lehetővé, és sokféle nyílt végű feladat építhető köréjük. A Sulinet SDT (http://sdt.sulinet.hu) hidrosztatikára vonatkozó fejezetében öt olyan foglalkozást találtam, amelyek megfeleltek az általam használt tanmenetnek. A foglalkozások tankönyv-jellegű leíró, magyarázó szövegeket, néhány képet és animációt tartalmaznak. A szövegekkel tanórán a konstruktív pedagógia nemigen tud mit kezdeni, hiszen legfeljebb forrásmunkákat érdemes olvastatni, nem törzsanyagot. Egy digitális tananyagnak egyébként sem lehet célja a papír alapú tananyag helyettesítése, már csak azért sem, mert a képernyőn nagyobb mennyiségű szöveget olvasni kényelmetlen, a szemnek pedig fárasztó. Az SDT képei többnyire olyan kísérleteket mutatnak be, amelyeket tanulói kísérlet formájában az órán elvégeztünk, így alkalmazásuk értelmetlen lett volna. A Közlekedőedények című foglalkozás két animációt tartalmaz. Ezeket sem tudtam beépíteni az órába, mert valójában olyan képekről van szó, amelyben a mozgást a folyó víz megjelenítése: „vibrálása” imitálja. Tartalmilag tehát nem mondanak többet egy állóképnél. A foglalkozásokhoz csatolva képgyűjteményt, mozgókép-gyűjteményt és animációgyűjteményt találunk. A képgyűjtemény elemei az iskolákban szokásos kísérleteket mutatják be, azokat, amelyekkel a tanulók a tanórán fizikai valóságukban is találkoznak. A mozgóképek – valójában filmek – között nem találtam a témának megfelelőt. Mivel filmre vett kísérletekről van szó, alkalmazásuk egyébként is korlátozott. Az egyszerűbb kísérleteket (mint pl. a filmen látható Cartesius-búvárt) érdemesebb élőben bemutatni. Sajnos a látványos és kitűnően összeállított animációk (valójában szimulációk) között sem volt a témának megfelelő. Találtam még három tesztfeladatsort az SDT-ben, amely tartalmában jól illett a tanmenethez. Ám a teszt tipikusan a kondicionálás eszköze, a tudás reprodukálását kéri [4], így nem alkalmaztam. Megnéztem néhány másik honlapot is, amelyeken kitűnő fizika tananyagok vannak. Walter Fendt: Java alkalmazások a fizika tanításához [2] honlapján találtam mindössze egy szimulációt a témakörhöz: Hidrosztatikai nyomás folyadékokban. Azt a kísérletet mutatja be, amelyet tanulói kísérlet keretében az órán elvégeztünk, így nem volt értelme használni. Az interneten megjelenő fizika tananyagokra általában jellemző, hogy az alkotók nem rendszerben felépített, komplett tananyagokban gondolkodnak, hanem úgy nyúlnak egy-egy témához, ahogy az ihletük diktálja. Így elsősorban azok a témák kerülnek feldolgozásra, amelyek tág lehetőséget nyújtanak az interaktivitásra, és látványosan megoldhatók. Többnyire tehát a szerencsén múlik, hogy találunk-e jó, használható digitális tananyagot egy adott témához.
4
4. A digitális eszközök, mint források Egy-egy órára úgy kezdtem a felkészülést, hogy az adott témával kapcsolatos információkat áttekintettem a világhálón. Sok érdekességre bukkantam így, és sok ötletet kaptam, amelyekkel színesíteni tudtam az órákat. A tankönyvet források feldolgozásával helyettesítettem, feladatlap formájában. Forrásokat használtam az órai bemutatók összeállításához is. Ezek többségét az interneten gyűjtöttem össze. A témakör feldolgozását projektszerűen igyekeztem megoldani. Ez csak részben sikerült, mert nem tudtam minden fizikai jelenséget beleszőni a projektbe, amelynek témája: Az osztály tengeralattjárót épít volt. A hidrosztatikához kapcsolódó fizikai jelenségek mindegyike jól bemutatható egy tengerbe vagy édesvízbe merülő tengeralattjáró készítése, működtetése során fellépő problémákkal, ám a szűkös időkeret nem mindig engedi meg egy jó kerettörténet kibontását. A gyakorlóiskola hagyományainak – és a konstruktív pedagógia elveinek – megfelelően igen sok tanulói kísérletet végeztünk órákon. A kísérletekhez az ötletek egy részét az interneten, más részét ismeretterjesztő könyvek leírásai alapján gyűjtöttem. Ezek egyszerű, a konyhában és a fürdőszobában fellelhető eszközökből összeállítható kísérletek voltak, így kevéssé használtuk a szokásos fizikaszertári eszközöket. Néhány más dologban is eltértek a kísérletek a tanulók által megszokottaktól: - Egy-egy jelenség illusztrálására többféle kísérletet is gyűjtöttem. A tanulópárok különböző kísérleteket végeztek. Mivel voltak egyszerűbbek és bonyolultabbak, a módszer jól használható volt a tanulók differenciálására. - A kísérletek leírását minden tanulópár egy cédulán kapta meg. Ezek szándékosan szűkszavúak voltak, így esetenként a tanulóknak kellett kiegészíteni, kitalálni elvégzésük helyes módját. A módszer gyorsította az óra menetét, hiszen nem kellett páronként szóban ismertetnem a feladatokat. Annak érdekében, hogy a sok cédulát ne keverjem össze, színkódot alkalmaztam: az összetartozó (ugyanazon jelenséget bemutató) kísérletek leírását azonos színű papírra nyomtattam. - A kísérletek elvégzése előtt a tanulók „jósoltak”: elmondták, illetve átgondolták, hogy szerintük milyen eredmény várható (az előzetes tudás felmérése). - A kísérletek elvégzése után minden tanulópár beszámolt az eredményéről, így mindenki értesült a többi kísérletről is. Az én feladatom csak az elméleti összefoglalás volt. Órai munka keretében a tanulókkal is végeztettem forrásfeldolgozást, ez ugyanis fejleszti a kritikai gondolkodást, a lényegkiemelés képességét. Szórakoztató és szokatlan volt például tanulók számára a hajszálcsövesség jelenségét kekszmártogatáson keresztül tanulni. Ennek alapját az a cikk szolgáltatta, amelyet az interneten találtam A kekszmártogatás fizikája címmel. A cikket rövidített formában feladatlapba illesztettem. Minden tanuló önállóan dolgozta fel a szöveget, majd kétféle keksszel és teával ki is próbálhatták az olvasottakat. Nagy élményt jelentett számukra annak felfedezése, hogy a vajas kekszben több a hajszálcső, mint a simában. Magasabb évfolyam esetén internetes forráskeresést is adnék feladatként. A hetedikesek számára az irányított forrásfeldolgozást láttam célszerűnek, hiszen az alapokkal érdemes kezdeni. A tanulók produktumokat hozhatnak létre IKT-eszközök segítségével, amely lexikonszócikktől képgalériáig bármi lehet. A legértékesebb és leginspirálóbb projektek azok, ame5
lyeknek konkrét hasznosítási céljuk van (pl. levél, plakát, ismertető). Ez esetekben érdemes az internetes publikálásról (például az iskola honlapján), célszerű felhasználásról is gondoskodni. Remélhetően felkerülnek majd az iskola honlapjára a tanulók tervezte tengeralattjárók is.
5. A feladatlapok Szintén digitális eszközöket alkalmaztam a feladatlapok és a témazáró feladatlap elkészítéséhez. A képeket egyrészt rajzolóeszközökkel készítettem, másrészt az interneten kerestem képeket, illetve saját készítésű digitális fotókat is használtam. A feladatlapok jellemzően nem tartalmaznak instrukciókat, ezeket szóban beszéltük meg. 1. feladatlap: a hidrosztatikai nyomás nagysága különböző mélységekben. Az interneten megkerestem néhány állat fotóját, amelyek a tengerekben élnek, adott mélységekben. A feladatlap tehát valódi szakirodalmi adatok alapján készült, valódi állatok fotóival. A feladat annak meghatározása volt, hogy milyen mélységben élhetnek az egyes állatok. Minden állat mellett szerepelt az a nyomásérték, amelyet az állat még elvisel. A házi feladatként kiadott feladatlap megoldási módját háromféleképpen fogadtam el: a sorszám beírása, az állat berajzolása, illetve az állat beragasztása az adott mélységhez. A tanulók többsége rajzolt, illetve ragasztott. A feladatlap javítása könnyű volt, hiszen nem kellett a számolást ellenőriznem. Elég volt ránézni a lapra, hogy lássam, jó helyen van-e az állat. 2. feladatlap: a közlekedőedény. A feladatlap két rajzból állt, ezeket vektoros rajzolóprogrammal készítettem. A felső részen egy barlang bonyolult járatrendszere látható. Bal oldalon van a barlang nyílása, ahol a víz betörni készül. A feladat annak megrajzolása, hogy a barlang mely részeit fogja a víz elönteni. A házi feladatként adott feladatot a következő órán megbeszéltük. Ehhez készítettem egy animációt is, amely megmutatja, hogyan telnek meg fokozatosan vízzel a járatok. Az animáció segítségével a tanulók ellenőrizni tudták a megoldásuk helyességét, illetve át tudták gondolni hiba esetén, hogy hol és miért tévedtek. A második feladat – egy csőrendszer elárasztása vízzel – egyszerűbb volt, de helyes megoldásához komoly figyelemösszpontosítás kellett. 3. feladatlap: a felületi feszültség és a hajszálcsövesség. A lapon igen sok információ van, ezért elsőre nem könnyű áttekinteni. A lényegkiemelés képessége azonban igen fontos az ismeretlen források feldolgozása során, így nem véletlenül választottam ezt a látszólag kusza feldolgozási módot. A lap feldolgozása a jobb oldalon látható, sárga hátterű rajzok kiegészítésével kezdődött. A munka alapja egy szerepjátékos modellezés volt. Ennek során a tanulók vízrészecskék voltak. Egy tanuló derekára övet kötöttünk, hat zsinegdarabbal. A zsinegnél fogva hat másik, szimmetrikusan elhelyezkedő „vízrészecske” húzta, vonzotta magához. Ezzel a kísérlettel bemutattuk, hogyan „érzi magát” egy vízrészecske a víztömeg közepén. Majd egy vízfelületen lévő vízrészecskét is modelleztük olymódon, hogy két zsineget elengedett két „vízrészecske”. A tapasztalatok alapján a tanulók berajzolták a feladatlapon azokat az erőket, amelyek a vízrészecskék között fellépnek.
6
A bal oldal zöld mezőjében a már említett kekszmártogatás fizikája található, alatta pedig (rózsaszín mezőben) a felületi feszültség és a környezeti nevelés kapcsolódásaként egy környezeti problémát dolgoztam fel. A szöveg és a képek forrása szintén az internet, pontosabban az Index híroldal. Fontos szempont volt, hogy egy konkrét környezeti problémát mutassak meg, hiszen így lesz hiteles a mondanivaló. Zöld betűkkel a konkrét szituációt ismertettem, feketével pedig a háttéranyagot, amely megérthetővé teszi az eseményeket. A szituáció egyben mulatságos is volt, így számíthattam arra, hogy a téma felkelti a tanulók érdeklődését. A hír szerint a Greenpeace nemzetközi környezetvédő szervezet húsz magyar és osztrák aktivistája habbal fújta be az ausztriai, feldbachi Boxmark bőrgyár bejáratát, mivel a gyár évek óta habbal szennyezi a Rábát. Röviden megbeszéltük, hogy miért, hogyan károsítja az élővilágot a vizek habbal, olajjal történő szennyezése. 4. feladatlap: a felületi feszültség és a hajszálcsövesség. A lapon 12 különböző fotó látható, többségük forrása az internet. Ezek a felületi feszültséggel vagy a hajszálcsövességgel voltak kapcsolatba hozhatók. Órai feladat volt annak eldöntése, hogy melyik kép melyik jelenséget mutatja be. Ezt a képek bal felső sarkában lévő négyzetben lehetett jelölni. Otthoni feladat volt a képek alatt néhány sorban annak megfogalmazása, hogy hogyan kötődik a kép az adott jelenséghez. A 12 kép lehetőséget adott a tanulók differenciálására, hiszen túl nagy munka lett volna egy tanuló számára minden képet kísérőszöveggel ellátni. Témazáró A dolgozat első fele egy viszonylag összefüggő problémához fűződő néhány számolásos feladat volt. Ebben újdonság lehetett, hogy egy blokkban, sok fölösleges adat kíséretében kapták meg az összes szükséges adatot. A feladatot két változatban készítettem el: a gyengébb tanulók számára volt egy rávezető kérdés is a felhajtóerő kiszámolásához. Ezt a változatot azok a tanulók kapták, akik félévi jegye négyesnél rosszabb volt.
6. A szimulációk ismertetése A tananyaghoz 12 darab szimulációt készítettem. E szimulációk sajátossága, hogy minimális szöveget tartalmaznak („néma” szimulációk), legtöbbjük csak grafikából áll. Felépítésük, kezelésük rendkívül egyszerű. Ezt a feldolgozást a felhasználás módja indokolta. Kettős céllal terveztem a szimulációkat, és ezek egyikéhez sem volt szükség szövegre. Egyrészt tanórán, magyarázat közben mutattam be hármat belőlük projektor segítségével. Itt a szóbeli magyarázat helyettesítette a szöveget. Másrészt a témazáró dolgozat során került az összes szimuláció alapos feldolgozásra, amikor a tanulóknak kellett a megfelelő szövegeket összeállítani. Az utolsó két órát az informatika teremben töltöttük. Az első órán összefoglaltuk a témát, majd a tanulók egyéni munka keretében ismerkedtek a szimulációkkal. Csupán annyit árultam el a működésükre vonatkozóan, hogy érdemes az egér mutatójával bebarangolni a monitor felületét; ahol az egér mutatója kézzé változik, ott valamilyen akció végezhető vonszolás vagy kattintás segítségével. A szimulációk kezelése egy tanulónak sem okozott prob-
7
lémát. Az ő feladatuk volt annak megfejtése is, hogy milyen jelenséget és hogyan mutat be a szimuláció. A második órában témazárót írt az osztály. A dolgozat második része a szimulációk feldolgozásáról szólt. A tanulók a 12 szimulációból tetszés szerint választhattak kettőt, és ezekhez írtak kísérőszöveget. Címet adtak, leírták a működését, megnevezték a hozzá kapcsolható fizikai jelenséget, és annak tulajdonságait, jellemzőit. Mivel a szimulációk egynegyedét ismerték csupán, a feladattal jól mérhető volt a megismerési képességek szintje (megfigyelés, értelmezés, indokolás), az esszéjelleg pedig lehetővé tette a fizika tanítása során gyakran mellőzött kommunikációs kultúra fejlesztését, szintjének felmérését. A szimulációk között vannak egyszerűbbek és bonyolultabbak is. Ha alaposabban ismertem volna a tanulókat, differenciálhattam volna úgy, hogy név szerint kiosztom, ki melyik szimulációt dolgozza fel. A szimulációk a fentieken túl úgy is használhatók, hogy feladatsorokat készítünk hozzájuk. Ebben az esetben a kérdéseket feladatlapokon érdemes feltenni. Ennek illusztrálására elkészítettem az első szimuláció „beszélő” változatát, hogy mintaként szolgáljon a szimulációk felhasználási módjára. Az i (információ) gombra kattintva leírást kapunk a szimuláció működésére, tartalmára vonatkozóan, majd egy kérdéssor következik, amelynek megoldása segíti a feldolgozást. Ez a típusú digitális feladat is alkalmazható mind órai gyakorlásra, mind számonkérésre. Mindezen túl akár kvantitatív feladatok is fűzhetők a szimulációkhoz, ha megadjuk a kiinduló adatokat. A szimulációk különböző színű kereteket kaptak, ezek a különböző fizikai jelenségekre utalnak. A zöld keretű szimulációk a hidrosztatikai nyomást, a pirosak a felhajtóerőt, míg a kékek a felületi feszültséget és a hajszálcsövességet dolgozzák fel. A sorszámmal jelölt szimulációk tartalma: 1. A hidrosztatikai nyomás változása a mélységgel és a folyadék sűrűségével. Két egyforma méretű tartály látható, folyadékkal töltve. A folyadékok tetején nyílhegyek vannak. Ezek mozgathatók a tartályon belül. A nyílhegyekhez tartozó piros nyilak a hidrosztatikai nyomás nagyságát mutatják az adott mélységben. A tartályok melletti skálán a karok mozgatásával változtatható a folyadékok sűrűsége. 2. A szívócső működése. Két, folyadékkal félig telt edény látható, amelyeket egy rugalmas cső köt össze. A csövön keresztül áramlik a folyadék mindaddig, amíg a két edény folyadékszintje azonos nem lesz. Mindkét edény mozgatható függőleges irányban. Ezt a kísérletet órán elvégeztük. Azért láttam szükségesnek ezek után szimulációban is lejátszani az eseményeket, mert sok tanuló nem értette, illetve nem tudta pontosan megfigyelni, hogy mi is történik. Legtöbbjüket meglepte, hogy az edények függőleges mozgatásával a folyadék áramlásának iránya megváltozik. 3. Közlekedőedény. Az előző szimuláció egyszerű változata, amelyre már illik a „közlekedőedény” definíció (alul összekötött, felül nyitott edények). Ebben a szimulációban is mozgathatók a folyadékkal félig telt edények függőleges irányban. 4. A hidrosztatikai paradoxon. Három, különböző formájú víztorony látható, amelyekben különböző magasságokig áll a víz. A tornyok belsejében egy-egy piros, vízszintes vonal mozgatható. A vonalak mozgatásával (vagyis a mélységgel) változik a nyomás, amelyet egy sárga nyíl jelenít meg. A vonal aktuális szélessége jó becslést ad a felület nagyságára. A szi-
8
muláció bemutatja, hogy a nyomás nagysága nem függ az edény méretétől, alakjától, csupán a vízoszlop nagyságától. 5. A hidrosztatikai nyomás. Egy vízzel teli tartály oldalába lehet tetszőleges számú lyukat ütni. A lyuk magasságától függ a kiáramló víz pályája, jól illusztrálva ezzel adott magasságban a hidrosztatikai nyomás mértékét. Ezt a kísérletet is elvégeztük, persze nem olyan nagy számú lyukkal, mint amit a szimuláció lehetővé tesz. Könnyű feladatnak szántam, a gyengébb tanulók számára. 6. A felhajtóerő. A szimuláció órai bemutatása jó lehetőséget adott annak magyarázatára, hogy mi a felhajtóerő oka. Két, különböző magasságig vízzel töltött tartályba lehet zöld csomagokat helyezni. A csomagok négy oldalán piros nyilak jelzik az ott fellépő hidrosztatikai nyomás nagyságát. A csomagok szabadon mozgathatók a tartályon belül. Ha egymásra helyezzük őket, szépen látszik, ahogy a mélységgel fokozatosan nő a nyomás. A csomagok összeillesztésével az is bemutatható, hogy egy pontban azonos a hidrosztatikai nyomás, és minden irányba hat. Ha az alsó és a felső lapra ható nyomás nagyságát összehasonlítjuk, megértjük a felhajtóerő fellépésének okát. A két tartály lehetővé teszi különböző vízmélységekben a nyomás és a felhajtóerő nagyságának összehasonlítását. 7. Úszás – lebegés – elmerülés. Egy tartályban lévő tengeralattjáró, valamint a víz sűrűsége változtatható egy-egy skála segítéségével. A sűrűségviszonyoktól függően indul el a tengeralattjáró lefelé vagy felfelé, illetve marad egyhelyben. 8. A testre ható eredő erő: a felhajtóerő és a nehézségi erő változtatása. Két vízbe merült, felfüggesztett búvárhenger látható a rájuk ható felhajtóerő és nehézségi erő vektorokkal. A bal oldalinak a falak összenyomásával változtathatjuk a térfogatát, a jobb oldaliba vizet engedve, annak súlyát tudjuk változtatni. A változásnak megfelelően módosulnak a felhajtóerő és nehézségi erő vektorok. 9. A hajszálcsövesség nedvesítő folyadék esetén. Folyadékkal félig telt kádba merülő két üvegcsövet látunk. Az üvegcsövek átmérője egy skála segítségével változtatható. Az átmérőtől függően emelkedik, illetve süllyed a vízszint a csövekben. A két cső lehetővé teszi különböző átmérők esetén az összehasonlítást. 10. A hajszálcsövesség nedvesítő folyadék esetén. Az előző szimuláció egy változata nem nedvesítő folyadékokra. A szimuláció jelentőségét az adja, hogy az iskolákban ezt a kísérletet higannyal szokták bemutatni, ám mostanában már nem javasolják bemutatását, a higany mérgező hatása miatt. 11. Úszás – lebegés – elmerülés. A hal „működésén” keresztül mutatom be a sűrűség változtatásának módját és következményét. A lefelé, illetve felfelé mutató nyilakra kattintva az úszkáló hal csökkenti, illetve növeli az úszóhólyagjában lévő levegő mennyiségét, vagyis változtatja a sűrűségét. Ennek megfelelően tud lefelé, illetve felfelé mozogni. 12. A felületi feszültség csökkentése szappannal. Cseppentőbe szívhatunk tiszta, illetve szappanos vizet. Megfigyelhető, hogy a szappanos víz cseppjei apróbbak, így hamarabb leesnek a cseppentőről. Ezt a kísérletet szerettem volna a valóságban is bemutatni, ám olyan nehezen megfigyelhetők a vízcseppek mérete, hogy érdemesebbnek találtam szimulációban feldolgozni. A tanulók feladata volt megfejteni, hogy miért nagyobbak az egyik folyadék cseppjei.
9
Összefoglalás Gyakorló tanításom során – a vezető tanáromnak köszönhetően – lehetőségem volt néhány olyan módszert és eszközt kipróbálni, amelyre még nem láttam példát óralátogatásaim során. Meg kell jegyeznem, hogy – bár elkötelezett vagyok a digitális taneszközök alkalmazása mellett – nem erőltettem ezek alkalmazását. Csak akkor használtam a digitális eszközöket és tananyagokat, amikor azt pedagógiailag indokoltnak tartottam. Tapasztalataink alapján megállapítható, hogy a tanulók motiválására, figyelmük, érdeklődésük felkeltésére ezek az eszközök hatékonyan alkalmazhatók. Ugyancsak segítette őket az önálló munkában, valamint a fizikai jelenségek gyorsabb és mélyebb szintű megértésében. A a fejlődés iránya és mértéke ugyanakkor nem mérhető le tíz tanóra alapján, ehhez több tapasztalatra lenne szükség. Munkám során elsősorban saját készítésű tananyagot használtam. A tananyag elemei: óravázlatok, powerpoint bemutatók, feladatlapok, kísérlet-ismertetők és szimulációk. Ezek megtekinthetők és letölthetők a következő címről: http://dolores.web.elte.hu. Saját tananyag alkotása során nem a kivitelezői profizmus a cél, hanem az, hogy szakmailag hibátlan, módszertani szempontból pedig jól használható anyagot állítsunk össze. Az e szempontok alapján válogatott és összeállított digitális tananyagok nagy segítséget jelenthetnek a fizika oktatásában.
Irodalom 1.
Radnóti Katalin: A középiskolai fizikaoktatás problémái egy felmérés tükrében Fizikai szemle, 2005/4 p.148-151
2.
Walter Fendt: Java alkalmazások a fizika tanításához URL: http://titan.physx.u-szeged.hu/~serenyi/ph14hu/
3.
Nahalka István: Hogyan alakul ki a tudás a gyerekekben? Konstruktivizmus és pedagógia Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2002
4.
Szűcs András – Zorka Dénes: A távoktatás módszertanának fejlesztése Nemzeti Felnőttképzési Intézet, Budapest, 2006
5.
Csapó Benő: Tudás és iskola Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 2004
6.
Nemzeti Alaptanterv Oktatási és Kulturális Minisztérium, 2003 URL: http://www.okm.gov.hu
7.
Radnóti Katalin: A fizika tantárgy helyzete és fejlesztési feladatai URL: http://www.oki.hu/oldal.php?tipus=cikk&kod=tantargyak-Radnoti-Fizika
10
