KÖZÉPISKOLAI FIZIKA HUMÁN TANTERV A humán fizika tantervet alapvetően a középiskolák 9., 10. és 11. osztályai számára készítettük, mindhárom évben heti 1,5 órás keretben, ami összesen 3×55,5=166,5 tanítási órát jelent. Az iskolák helyi tantervei alapján ettől mind a korosztályokat, mind az óraszámokat illetően el lehet térni. A tananyagot összesen hat témakörre bontottuk, minden tanévben két témakör kerül feldolgozásra: 9. osztály:
1. témakör: Mozgások (30 óra) 2. témakör: Energia (25 óra)
10. osztály: 3. témakör: Elektromosság (35 óra) 4. témakör: Környezeti fizika (20 óra) 11. osztály: 5. témakör: Kommunikáció, információ, sugárzás (35 óra) 6. témakör: Csillagászat (20 óra) Minden témakört számozott fejezetekre bontottunk, és az egyes fejezeteket alfejezetekre, melyeket nevezzünk tanítási egységeknek (ezeket már nem számoztuk külön). Egy tanítási egység jelenthet egy tanítási órát, de a tanulóktól, illetve a tanár elképzelésétől, lehetőségeitől függően egy tanítási egységet kettő-három órában is meg lehet valósítani. A humán tantervre jellemző, hogy a tanítási egységek ugyan logikus sorrendet alkotnak, de közöttük sokszor nincs alapvető egymásra épülés, ezért egyes tanítási egységeket tanári döntés alapján elhagyhatunk, illetve az általános és a reál tantervből más alfejezeteket átvehetünk, és a humán tantervbe beépíthetünk.
69
9. osztály: A 9. osztály tananyaga két témakörre oszlik („Mozgások” és „Energia”), amelyek tárgyalását öt-öt fejezetre osztva javasolunk. A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen. 1. témakör: Mozgások (30 óra) 1. fejezet: Közlekedés 2. fejezet: A tömegvonzás 3. fejezet: Tájékozódás égen-földön 4. fejezet: Munka, energia, teljesítmény 5. fejezet: Rezgések, hullámok 2. témakör: Energia (25 óra) 1. fejezet: Energia nélkül nem megy 2. fejezet: A Nap 3. fejezet: Energia-átalakító gépek 4. fejezet: Atomenergia 5. fejezet: Hasznosítható energia
70
1. témakör: Mozgások (30 óra) Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák: A témakörben feldolgozott ismeretek, jelenségek lefedik a mechanika: tömegpont kinematikája, dinamikája, munka, energia, mechanikai rezgések, hullámok területeket. A mechanika segít az oksági gondolkodás kialakításában és megerősítésében. Ez a fejezet alapozza meg a jelenségek időbeli lefolyásának függvényekkel való leírását. A mindennapjainkban előforduló jelenségek (közlekedés, sport stb.) vizsgálatából kiindulva vezetjük be a fizikai fogalmakat, fogalmazzuk meg a törvényeket. A mindennapi életünkből vett modern technikai eszközök (ABS, GPS stb.) megismerése is segíti a helyes fizikai (természettudományos) világkép kialakulását. A bevezetett fizikai fogalmak, leírt természeti jelenségek, megismert törvényszerűségek, megértett alkalmazások is hozzájárulnak a természettudományos kompetencia fejlesztéséhez. A javasolt tevékenységek között kiemelt helyen van az internet, ami a digitális kompetenciák fejlődését segíti. A világhálón tanári útmutatás alapján a legkülönbözőbb problémákhoz keresnek a diákok leírásokat, adatokat. Az adat- és információkeresés több területet céloz meg: fizika, technika, sport, biológia stb. Munka közben a diákok kritikai képességei fejlődnek, a projektmunkák elkészítése során az anyanyelvi kompetenciájuk erősödik. A csoportmunkák során a diákok vitakultúrája, empátiája nőhet. A közlekedéssel kapcsolatos problémák felvetése, az alternatív megoldások megismerése lehetővé teszi a diákok számára, hogy egyéni álláspontokat alakítsanak ki. A sok, életközeli kérdésfelvetés a tanulókat közelebb viszi a technikai eszközökhöz. A környezettudatos, a természet épségét óvó magatartás kialakítása a cél. A feldolgozás módja segíti a diákokat abban, hogy a modern technológiákat a környezet lehetőségeivel összhangban használhassák, és így a gazdasági élet tudatosabb szereplőivé váljanak. A tananyagban található egyszerű számolási feladatok, valamint az adatgyűjtéssel és elemzéssel kapcsolatos feladatok fejlesztik az elemző, előítélet-mentes és kritikus gondolkodásmódot, támogatják a matematikai kompetenciák fejlődését. A hétköznapjainkban megjelenő technikai eszközök működésén túl olyan természeti jelenségeket is megismernek a diákok, amelyek várhatóan nagy érdeklődést keltenek. Így önálló tanulásra is motiválhatjuk a diákokat.
71
Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: Közlekedés
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák A tanuló ismerje a kinematikai és dinamikai alapfogalmakat és törvényeket! A természettudományos világkép fejlesztése az oksági, valamint a kölcsönhatásban való gondolkodással kezdődik.
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
Ismeretterjesztő DVD Fizika: megtekintése a az általános fejezet legfontosabb iskolában megismert tartalmaival kinematikai fogalmak. kapcsolatban. (Autó haladása, gyorsítása, Technika: közlekedési fékezése, eszközök. kanyarodása. Közlekedésbiztonsági és kényelmi eszközök.)
72
Mozgó járművek Járművek sebessége, gyorsítása, fékezése. Hány másodperc alatt éri el az autó a 100 km/h sebességet? Kinematikai alapfogalmak: út, sebesség, átlagsebesség, gyorsulás. Mozgásgrafikonok készítése, elemzése. Hogyan függ a fékút hossza a kezdősebességtől, illetve az útviszonyoktól?
Ismerje a sebesség és Járművek Matematika: a gyorsulás fogalmát, mozgásának függvény fogalma, jelentését. megfigyelése, grafikus ábrázolás, Ismerje a sebesség leírása. egyenletrendezés. különböző Érdekes mértékegységeit. sebességadatok Internet: Legyen képes út-idő gyűjtése az gyűjtőmunka. és sebesség-idő interneten, grafikonokat készíteni, számolása: autók, Technikai eszközök: elemezni, abból a focilabda, járművek legnagyobb mozgás lefolyására teniszlabda, sebességei. következtetni. jégkorong, sportolók. Ki tudja számítani az Testnevelés, sport: egyenes vonalú Gyűjtőmunka: érdekes egyenletes mozgás érdekes sebességek sebességadatok. esetében a az állatvilágban. sebességet, az utat, Biológia: illetve a mozgás idejét Mérés Mikola csővel. élőlények mozgása, a többi mennyiség sebességei. ismeretében. Megfigyelés: Ismerje a sebesség és ejtőzsinór. Társadalomismeret: a gyorsulás fogalmak közlekedési közötti különbséget. Sebességrekordok szabályok. Képes legyen gyűjtése. gyorsuló mozgások elemzésére a Út- idő és sebességfogalmak helyes idő grafikonok használatával. készítése, elemzése. Ismerje a gyorsulás Egyszerű számításos mértékegységét. feladatok megoldása. Ismerje a féktávolság függését a sebességtől.
73
Közlekedjünk takarékosan, kényelmesen, biztonságosan! Milyen hosszú Legyen képes a Interneten való Fizika: legyen a közlekedési féktávolság adatgyűjtés után kinematikai ismeretek lámpa sárga kiszámítására. vitassák meg, hogy alkalmazása. jelzése? A Ismerje a takarékos legfeljebb mekkora reakcióidő és közlekedés technikáit! lehet egy sikeres Internet: féktávolság Tudja, hogy melyik teniszező adatgyűjtés. kapcsolata. vezetési stílus a reakcióideje. Melyik a takarékos gazdaságosabb. Biológia: közlekedés: Képes legyen Projektmunka: a reakcióidő. egyenletesen egyszerű közlekedési lámpa haladni vagy számításokat sárga jelzése. Közgazdaságtan: maximálisan elvégezni az adott takarékosság. felgyorsulni, azután témakörben. Közlekedéstechnikai vészfékezni? Legyen képes eszközök működési Környezetvédelem. Közlekedjünk megnevezni a elvének kényelmesen, közlekedésbiztonsági megismerése. Közlekedési biztonságosan: a eszközöket. szabályok: tempomat, a Egyszerű számításos közúti távolságtartó radar, feladatok megoldása. sebességhatárok. a tolató radar leírása. Technikai eszközök. A közlekedésbiztonság növelése: gyűrődési zóna, légzsák. Az energiatakarékos közlekedés egyben a környezettudatos, a természet épségét óvó magatartást is kialakítja. Gyorsítsuk az autót! (erők világa) Az erő fogalma, Ismerje fel a Tudománytörténeti Internet, könyvtár: mérése. mechanikai kutatómunka: Galilei adatgyűjtés. Newton törvényei. kölcsönhatásokban és Newton Milyen erők hatnak a fellépő erőket! munkásságának Matematika: vektorok, járműre az egyenes Ismerje az erő megismerése. művetek vektorokkal, úton? egységét! egyenletrendezés. Milyen erők hatnak a Tudja megfogalmazni Mérési feladat: a jármű utasára? Newton törvényeit! rugóban ébredő erő Technikai eszközök. Speciális erőhatások Tudjon eredő erőt függése a rugó (nehézségi erő, szerkeszteni, feszítettségétől. Fizika: nyomóerő, fonálerő, számolni. kinematikai ismeretek súlyerő, súrlódási Ismerje a test súlya és Egyszerű számításos alkalmazása. erők, rugóerő). a tömege közötti feladatok megoldása. különbséget!
74
Vigyázz, kanyar! Mekkora Tudja, hogy kisebb Csoportmunka: Fizika: sebességgel sugarú kanyarban, A tapadás és a kinematikai és érdemes egy illetve csúszósabb kanyar sugarának dinamikai ismeretek kanyarba behajtani? úton csökkenteni kell birtokában tegyünk mélyítése. A forma1-es autózás a jármű sebességét! ajánlást a érdekességei: Ismerje az egyenletes legnagyobb, még miért vastagok a körmozgást leíró biztonságos Matematika: kerekek, miért kinematikai sebességre! egyenletrendezés. alacsony az autó, jellemzőket: Milyen lehetőségek miért fárad el a sofőr pályasugár, kerületi vannak a sebesség nyaka? sebesség, növelésére? Technika: A (fordulatszám, közlekedésbiztonsági közlekedésbiztonság keringési idő, Kutatómunka: eszközök. növelése: ABS, szögsebesség), ismerjük meg a kipörgésgátló. centripetális forma1-es Az egyenletes gyorsulás. műhelyeket, körmozgást leíró Legyen ismerete arról, technikákat! kinematikai hogy a technikai jellemzők. sportok Egyszerű számításos Az egyenletes eredményeinek feladatok megoldása. körmozgás hátterében a dinamikai feltétele. tudomány áll! Ismerje a közlekedésbiztonsági eszközöket. 2. fejezet: A tömegvonzás
A tömegvonzási Ismeretterjesztő DVD Fizika: törvény megismerése megtekintése a kinematikai és tovább mélyíti az fejezet legfontosabb dinamikai ismeretek. oksági gondolkozást, tartalmaival fejleszti a kapcsolatban. Földrajz: természettudományos a Föld kompetenciát. Beszélgetés a forgástengelye, a témáról, előre hosszúsági és megadott szélességi körök szempontok alapján. rendszere.
Eső testek Ejtési kísérlet (tanulói mérés): Kisméretű és nagyméretű labdák esési idejének mérése különböző magasságokból. A mérési adatok egyszerű elemzése. A nehézségi gyorsulás: g. A g függ a helytől! Az ejtőernyős mozgása – a
Legyen képes Tudománytörténeti időtartamok mérésére, kiselőadás: adatok Galilei ejtési rendszerezésére! kísérletei. Ismerje a szabadesés fogalmát. Videofilm: acélgolyó Ismerje a nehézségi és tollpihe esése gyorsulás közelítő vákuumcsőben, értékét! illetve a Holdon. Legyen tudomása arról, hogy a Tanulói mérés: ejtési nehézségi gyorsulás kísérlet. nem mindenhol Mérjük meg társunk ugyanakkora érték! reakcióidejét egy 75
Fizika: kinematikai fogalmak és a dinamika törvényeinek mélyítése. Matematika: egyenletrendezés; táblázat, grafikon készítése. Biológia: reakcióidő.
közegellenállási erő. Newton tömegvonzási törvénye.
Ismerje, hogy a közegellenállási erő mitől függ. Ismerje a két test között ható Newtonféle tömegvonzási törvényt!
vonalzóval!
Internet, könyvtár: tudománytörténeti kutatás.
Tudománytörténeti kutatómunka: Eötvös Loránd Földrajz: tevékenysége. a Föld forgástengelye, a Verseny a diákok hosszúsági és közt: Alakítsunk szélességi körök minél lassabban, rendszere. illetve gyorsabban eső struktúrát egy adott méretű papírlapból. Egyszerű számításos feladatok megoldása.
Készítsünk rakétát! Rakéták készítése, működtetése. Rakéták működési elve. Mire használhatók a rakéták? Miért költ olyan sok pénzt űrhajózásra néhány ország? A lendület fogalma, a lendületmegmaradás törvénye.
Legyen ötlete arra, Ismeretterjesztő film Technikai eszközök: hogyan lehet egyszerűmegtekintése a rakéták, harcászati rakétát készíteni! rakétákról. rakéták alkalmazása. Ha a lehetőségek megengedik, akár Gyakorlati feladat: Biológia: projektmunkaként vizes rakéta állatok mozgásának készítsen és készítése és kilövése elemzése (pl.: működtessen rakétát! a szabadban. Rakéta medúza). Ismerje a lendület készítése kólából, fogalmát, valamint a teafilterből, Űrkutatás: lendület-megmaradás szódapatronból stb. az űrhajózás célja. törvényét! Ismerje a rakéták A rakétahatás Matematika: alkalmazási területeit! elemzése konkrét egyenletrendezés. Legyen ismerete arról, példákon keresztül. hogy egyes gazdag országok sok pénzt A medúza úszása. áldoznak az űrhajózásra. Gyűjtőmunka az internetről: rakéták alkalmazásai. Kutatómunka: Milyen jellegű „űrmissziók” voltak eddig az emberiség történetében? Gagarin, Farkas Bertalan szerepe. Mikortól számítható az „űrkorszak”? Mik a további tervek? Egyszerű számításos feladatok megoldása. 76
Műholdak Mi a műholdak Tudja, mit nevezünk Kutatómunka: Milyen Fizika: szerepe a műholdnak! Legyen típusú műholdak egyenletes mindennapjainkban? ismerete arról, milyen könnyítik meg körmozgás Geoszinkron típusú műholdak életünket? kinematikája, (geostacionárius) könnyítik meg dinamikája. műholdak szerepe a életünket? Gyűjtőmunka az távközlésben, a Tudja, hogy különböző internetről: konkrét Technika: televíziós csatornák célú műholdak műholdak pályáinak Távközlés. működésében. vannak, ezeket fel jellemzői. Milyen Nem tudja sorolni, mint távol vannak a Földrajz: geostacionárius csillagászati, felderítő, Földtől? Mely a Föld műholdak időjárásjelző, helyzet- országok forgástengelye, a (kémműholdak). meghatározó (GPS), rendelkeznek hosszúsági és Milyen pályán távközlési stb. műholddal? Mekkora szélességi körök mozoghatnak a A műholdak vizsgálata ezekben az rendszere, 1 nap műholdak? kapcsán képes legyen országokban az egy hossza. Mekkora kiszámítani az főre jutó GDP? Mely sebességgel egyenletes körmozgás égitestek körül Matematika: mozognak a jellemző vannak műholdak? egyenletrendezés. műholdak? mennyiségeit. (Milyen céllal?) Kozmikus A körmozgás sebességek: kinematikai és körsebesség, dinamikai leírásának szökési sebesség. elmélyítése egyszerű számításos feladatok megoldásán keresztül. 3. fejezet: Tájékozódás égen-földön A navigációs lehetőségek megismerése elősegíti az eligazodást az információs társadalomban. A tanuló rendszerben való gondolkozásának erősítése történik.
Ismeretterjesztő Földrajz: DVD a hosszúsági és megtekintése, ami szélességi körök áttekinti a fejezet rendszere. lényegét. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Hol vagyunk a Földön? Tájékozódás a földgömbön: Európa, hazánk, lakóhelyünk. Miért hasznos a Föld hosszúsági és szélességi köreinek rendszere? Földrajzi
Ismerje a hosszúsági Térképek, illetve és szélességi körök földgömb rendszerét, tanulmányozása. nevezetes hosszúsági és Kontinensek, szélességi köröket! nevezetes Tudja, Európa hol nagyvárosok, helyezkedik el a földrajzi helyek 77
Földrajz: a hosszúsági és szélességi körök rendszere. Fizika: kinematikai alapfogalmak.
helymeghatározás a Nap segítségével. Mérjünk GPS-szel, helyet, időt, sebességet!
Földön, hazánk hol meghatározása a helyezkedik el földrajzi Csillagászat: Európában. koordinátaNaprendszer Képes legyen a rendszerben (pl.: szerkezete. koordináták alapján csoportmunka helyek megtalálására vagy vetélkedő Matematika: a térképen! időre). alapműveletek Képes legyen a számokkal, földgömb két pontja Kiscsoportos szögekkel, közötti távolságot a projektmunka: egyenletrendezés. koordináták Függőlegesen álló ismeretében pálca (gnómon) Technikai eszközök: kiszámolni! árnyékának GPS. Ismerje a földrajzi segítségével a helymeghatározás Nap helyi egyszerű módját a delelésének Nap segítségével! szöge és ideje Legyen képes a meghatározható, kinematikai amiből alapfogalmak (hely, következtethetünk koordináták, az adott hely sebesség) szélességi és alkalmazására hosszúsági egyszerű számításos körére. feladatok megoldásában. Projektmunka: Legyen elképzelése a Eratoszthenész GPS működéséről! mérésének Tudja értelmezni a megismétlése, a GPS adatait! Föld kerületének meghatározása. Távolságmérés a Google Earth segítségével a földrajzi koordinátákból. Egyéni vagy csoportos mérési feladat: mérjünk, helyet, időt, sebességet GPSszel!
Tájékozódás égenföldön Hogy jutunk el „A-ból Legyen elképzelése B-be”? arról, hogy mire Mit látunk az égbolton? használhatók a A Google Earth és a Google Earth, Sky Google Sky programok! bemutatása, Legyen jártas a használata. koordinátarendszerek használatában! Ismerjen néhány
Tanulói projektmunka: a Google Earth, és a Google Sky programok segítségével keressen meg adott helyeket, és olvassa le a 78
Földrajz: térképismeret. Csillagászat: nevezetesebb csillagképek. Matematika: alapműveletek.
csillagászati alapfogalmat! Tudja, hogy a Sarkcsillag helye miért nem változik az égbolton! (Milyen periódusok jellemzik a Föld tengelyének pozícióját az ekliptika síkjához képest?) Ismerjen néhány csillagképet (Kis Medve, Orion, Cefeusz, Hattyú stb.)
helyek koordinátáit! Tervezzen egy hosszabb körutazást! Készítsen erről prezentációt! Keresse meg az ismertebb csillagképeket! Otthoni megfigyelés: Ha lehetőség van rá, a szabad égbolton is figyeljük meg, amit a Google Sky-on láttunk.
Égitestek mozgása a Naprendszerben Hol a helyünk a Tudja felsorolni a Planetárium Naprendszerben? Naprendszer bolygóit!meglátogatása. A Naprendszer Ismerje a bolygók bemutatása. mozgását a Földről Érdekes Hogyan mozognak a nézve. sebességértékek bolygók a Nap körül? A Ismerje a mozgást kiszámítása: Naprendszer értelmező Föld sebessége a felfedezése. legfontosabb Nap körül, Hold Hogyan mozog a Hold, modelleket: sebessége a Föld miért látjuk mindig geocentrikus világkép körül, a Föld ugyanazon oldalát? Mi (Ptolemaiosz tengelyforgásából a fogyatkozások modellje), származó (bolygófedések, Nap heliocentrikus sebessége az előtti átvonulások) világkép Egyenlítő mentén oka? (Kopernikusz), (Tychoés Budapesten Hogyan mozognak az de Brahe), Kepler stb. üstökösök, meteorok? modellje. Más bolygók A bolygómozgás Ismerje az egyes érdekes Kepler-féle törvényei. elképzeléseket mozgásadatainak Miért vannak a megalapozó tanulmányozása napszakok, évszakok? legfontosabb (keringési idő, A mozgásból származó feltevéseket, azok sebesség, a jelenségek az tudománytörténeti Naptól mért égitesteken. vonatkozásait. távolság), Tudja megfogalmazni kapcsolatok és értse a keresése. bolygómozgás Kepler-féle törvényeit!A Nap körüli Legyen képes bolygómozgás megmagyarázni a modellezése Hold Föld körüli gumilepedővel. mozgása alapján Hold fázisait, a Egyszerű égbolt fogyatkozásokat, a készítése Hold tengelykörüli gömblombik 79
Fizika: kinematikai alapfogalmak. Csillagászat: a Naprendszer szerkezete, égitestek mozgása. Földrajz: a Föld forgása. Technikai eszközök: távcső.
forgásának és keringésének kapcsolatát. Legyen ismerete arról, hogy az üstökösök és meteorok pályája elnyúlt ellipszis. Ismerje a napszakok, évszakok változásának magyarázatát.
4. fejezet: Munka, energia, teljesítmény
segítségével. Kutatómunka: Hell Miksa és Sajnovics János Vardö-szigeti expedíciója – Vénuszátvonulás, a teljes napfogyatkozások szerepe a történelemben. A meteorrajok és az üstökösök kapcsolata. Nagy meteorhullás megfigyelések a történelemben. Mely bolygókon vannak évszakok?
Az energia Ismeretterjesztő Fizika: fogalmának mélyítéseDVD kinematikai és a természettudomá- megtekintése, ami dinamikai ismeretek. nyos kompetenciát áttekinti a fejezet erősíti, valamint segít lényegét. Technika: eligazodni a technikai járművek, gépek. környezetünkben. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Munka, energia Mechanikai munka Tudja, hogy a munka Hétköznapi példákFizika: fogalma. fogalma más a alapján a munka az erő és Milyen formában mindennapokban, fogalmának elmozdulás tárolhatunk mechanikai mint a fizikában! elmélyítése. fogalmainak energiát? Ismerje a fizikai felidézése, A helyzeti energia, munka kiszámítási Gyűjtőmunka: A elmélyítése. mozgási energia, módját, amikor az hétköznapi életből rugalmas energia. állandó erő és az mechanikai Matematika: A mechanikai energia- elmozdulás energiák alapműveletek, megmaradás tétele. egyirányú! Ismerje a megjelenése egyenletrendezés. munka egységét! (autó, rugós Ismerje a mechanikai játékpisztoly, Technikai eszközök. energia lehetséges lendkerekes formáit, kiszámítási játékautó, a módjait! magasugró stb.). Ismerje fel azokat a jelenségeket, amikor Tudja elemezni igaz a mechanikai néhány egyszerű energia-megmaradás példán keresztül a 80
tétele. Tudja alkalmazni a mechanikai energiamegmaradás tételét egyszerű számításos feladatokban.
mechanikai energiák átalakulásait: feldobott labda, ugróbéka stb. Egyszerű számításos feladatok megoldása.
Kilowatt és lóerő Mit jelent az autók teljesítménye? Mitől függ a motor teljesítménye, nyomatéka? A forgatónyomaték fogalma. Mit jelent az, amikor megadják a motorok „nyomatékát” valamilyen fordulatszámon?
Ismerje a teljesítményGyűjtőmunka: Technikai eszközök: fogalmát, illetve különböző autók, motorok, egységeit, járművek, adataik. mértékegységeinek élőlények, átváltását! sportolók Biológia: Ismerje a teljesítménye? élőlények mozgása, forgatónyomaték teljesítménye. fogalmát, egységét. Gépek, élőlények Legyen elképzelése teljesítményének Testnevelés, sport: az autó teljesítménye,összehasonlítása: sportolók nyomatéka és hány lóerős egy teljesítménye. fordulatszáma közötti ember, egy ló, kapcsolatról! autó stb.? Internet: adatgyűjtés. Mérési feladat: lépcsőn felfutó ember teljesítményének meghatározása mérési adatok alapján. Autó sebességfokozataihoz tartozó nyomatékgörbék értelmezése, elemzése.
5. fejezet: Rezgések, hullámok A mechanikai Ismeretterjesztő Fizika: rezgések és hullámok DVD egyenletes megismerése tovább megtekintése, ami körmozgás fejleszti a áttekinti a fejezet kinematikája természettudomálényegét. dinamikája. nyos kompetenciákat, valamint alapot ad a Beszélgetés a Technikai eszközök: későbbi fejezetekben témáról, előre időmérő megjelenő megadott szerkezetek. alkalmazásokhoz. szempontok alapján. Földrajz: földrengések.
81
Hogyan mérjünk időt? Periodikus jelenségek Tudja, hogy az idő Gyűjtőmunka: az Fizika: megfigyelése: mérése periodikus időmérés egyenletes mozgás segítségével technikáinak körmozgás egyenletes történik. megismerése: kinematikája, körmozgás Ismerje a periodikus ingaóra, rugósóra, dinamikája. (ismétlés), jelenségek leírására kvarcóra, rugóhoz erősített használt fogalmakat: atomóra. Technikai eszközök: test rezgése, periódusidő időmérő fonálinga mozgása. (rezgésidő), Mérési feladat: szerkezetek. frekvencia! Különböző A harmonikus Képes legyen a tömegű testeket Matematika: rezgőmozgás jellemzői. harmonikus helyezzünk alapműveletek, rezgőmozgás különböző egyenletrendezés, jellemzőit felsorolni! rugókra, majd táblázat és grafikon Értse az egyensúlyi hozzuk rezgésbe! készítése. helyzet, a kitérés, az Mérjük a amplitúdó jelentését! rezgésidőt! A tanuló tudjon minél Hogyan függ a több példát mondani rezgésidő a test a mindennapi életből, tömegétől, a ahol rezgésekkel rugótól? lehet találkozni! Mérje meg különböző hosszúságú fonálingák lengésidejét! Hogyan függ a mért lengésidő a fonál hosszától? Projektmunka: A XVIII. század elején angol flotta egy egész hajóraja szenvedett navigációs hiba miatt hajótörést. A katasztrófa hátterében az ingaóra áll. Miért pontatlan az ingaóra?
82
Rezonanciakatasztrófák Hogyan változik a rugón rezgő, magára hagyott test amplitúdója? Csillapodó rezgések vizsgálata. Kényszerrezgések vizsgálata. A rezonancia jelensége. Miért dőlt össze a Tacoma-híd?
Tudja, hogy a valóságos szabad rezgések amplitúdója időben csökken! Legyen elképzelése arról, hogy mi pótolja a működés közben a környezetbe szökő energiát az ingaóránál és a kvarcóránál? Tudjon megemlíteni rezonanciajelenségeket!
Csillapodó rezgés Fizika: megfigyelése. a rezgőmozgás jellemzőinek Projektmunka: ismerete. Milyen a modern autó Matematika: lengéscsillapítója? grafikonelemzés. Gyűjtsünk olyan jelenségeket, Technikai eszközök: amelyekben a hidak, mozgó célunk a rezgés alkatrészek stb. fenntartása, illetve csillapítása. Internet, könyvtár: fizikatörténeti Rezonanciagörbe kutatómunka. elemzése. Fizikatörténeti kutatómunka: Christiaan Huygens munkássága. Film: A Tacomahíd katasztrófája.
La Ola – mexikói hullám Mechanikai hullám kialakulása: lökéshullám, hullámvonulat. Milyen gyorsak a hullámok? Mechanikai hullámok a hordozó közeg térbeli kiterjedése szerint. Hullámtani alapfogalmak: hullámhossz, frekvencia és a terjedési sebesség, valamint a közöttük fennálló összefüggés.
Tudjon felsorolni többfajta mechanikai hullámot! Ismerje a hullámhossz fogalmát, a hullámhossz, a frekvencia és a terjedési sebesség közötti kapcsolatot.
Projektmunka: Keressünk az interneten olyan filmet, amin stadionban kialakuló mexikói hullám látható! Végezzünk becslést a hullám terjedési sebességére! Gyűjtőmunka: hullámok terjedési sebessége. Projektmunka: járjunk utána, hogyan függ a vízhullám terjedési sebessége a vízmélységtől! Végezzünk
83
Fizika: mechanikai rezgések. Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés. Internet: gyűjtőmunka a projektmunkákhoz.
méréseket! Földrengések világa Miért alakulnak ki a földrengések? Hogyan lehet mérni, illetve előre jelezni a földrengéseket? S és P hullámok, felületi hullámok. Hogyan épül a földrengésbiztos épület? Tengerrezgések, cunamik. Hullámfajták az energiaterjedés szempontjából.
Legyen elképzelése a Projektmunka: Fizika: földrengés okára Járjunk utána és mechanikai vonatkozóan! jelöljük egy hullámok. Ismerje a térképen, hol földrengések voltak Földrajz: eloszlását a Földön! földrengések az földrengések, Ismerje a elmúlt 24 órában! lemeztektonika. földrengéshullámok Vajon miért a talált fajtáit és hatásait! helyeken voltak a Internet: Legyen tudomása, földmozgások? gyűjtőmunka a hogy a földrengésnek projektmunkákhoz. lehet másodlagos Film katasztrófák hatása is. során Ismerje a természeti bekövetkező katasztrófák idején a pusztításról. helyes magatartást! Meg tudja Tanulói kísérlet: különböztetni a Hozzunk létre hosszanti slinky-vel (longitudinális) és hosszanti és keresztirányú keresztirányú (transzverzális) hullámokat! hullámokat!
84
2. témakör: Energia (25 óra) Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák: A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak széleskörűen járják körül az energiával kapcsolatos problémákat. A globális problémákat is érintő témát egy minden embert érintő tevékenységgel, a táplálkozással kezdjük, majd a közlekedésünkhöz használatos járművek energiaigényeinek tárgyalásával folytatjuk. Ezt követően tárgyaljuk a napenergia problémakörét, amit összekapcsolunk a hőterjedés különböző mechanizmusainak leírásával. Ez a téma számos, a mindennapi életben fontos terület kompetenciafejlesztésével jár, hiszen kitérünk a mai korszerű házak építési módjaira, az öltözködésre, a fűtés, hűtés, hajtás, sütés, főzés helyes megoldásaira. Az energia-munka átalakítás gyakorlati kérdéseinek tárgyalása elősegíti az energiamegmaradás törvényének elmélyítését, és így elvezet a termodinamika első főtételének megismeréséhez. A megújuló energiák, illetve az atomenergia felhasználhatóságának megismerése elősegíti a környezettudatos életmód kialakítását, továbbá fejleszti a tanulók döntéshozatali kompetenciáját olyan esetekben, amikor sokféle ellentétes érdek ütközik. Ennek a témakörnek a végén a termodinamika második főtételének tárgyalása, a természeti folyamatok irányának megmutatása, a folyamatokban, jelenségekben mindig jelenlévő irreverzibilitás kimutatása nagymértékben fejleszti a természettudományos gondolkodásmódot.
85
86
Témák, problémák, fogalmak
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
1. fejezet: Energia nélkül nem A helyes életvitelhez megy szükséges gondolkodásmód fejlesztése a tudatos, egészséges táplálkozás, valamint a közlekedéshez szükséges energiák megismerésének segítségével. Takarékosságra való nevelés.
DVD- film Biológia: megtekintése, amely bemutatja azTáplálkozás. energiafelhasználás számos módját. Technika: Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
közlekedés, járművek.
Mennyit együnk?
Miért kell ennünk?
A táplálkozással Beszélgetés kis kapcsolatos csoportokban, energiafajták majd a hallottak Mire fordítjuk az felismerése, ezek közös elfogyasztott megbeszélése. élelmiszerekben lévő átalakulási folyamatainak ismerete. energiát? A hőközlés és az égéshő fogalma. Milyen mértékegységei vannak az energiának? Mit nevezünk kalóriának? A fajhő fogalma. Az élelmiszerek energiatartalma. Mitől hízunk, mitől fogyunk?
Az energia fogalmának kvantitatív ismerete. Adatgyűjtés az élelmiszerek Mértékegységek csomagolásán átváltása. található információk Ismerje a hőközlés, az alapján, internetes adatgyűjtés. égéshő és a fajhő fogalmát.
Fizika: a mechanikai és elektromos energia fogalom korábbról ismert.
Kémia: kémiai energiák, a táplálék megemésztése kémiai folyamatokon keresztül történik.
Biológia: DVD megtekintése az egészséges a táplálkozás alapvető táplálkozásról. biológiai folyamat.
A fajhő mérése: termoszban tárolt meleg víz és jég közös 87
hőmérsékletének kiszámítása, az eredmény összevetése a mérési tapasztalattal. Mi hajtja a járműveinket?
Milyen energiaforrásokat használnak a járművek?
Az energiaátalakulás Járműveket folyamatainak mélyebb bemutató DVD ismerete. megtekintése.
Mekkora a járművek A teljesítmény és a teljesítménye? hatásfok fogalmának kvantitatív ismerete. Mekkora a járművek hatásfoka?
Internetes adatgyűjtés a járművek „leg”-jeiről.
A hatásfok fogalma. Benzin vagy dízel? Mi az a kerozin? Mi mennyibe kerül? Mennyi az adótartalma?
Kiscsoportos beszélgetés arról, ki milyen autót szeretne magának (ár, fenntartási költségek).
Fizika: a mechanikai energia fogalom korábbról ismert.
Kémia: az üzemanyagok energiája kémiai eredetű.
Látogatás a Közlekedési Múzeumban.
Különleges meghajtású járművek
Elektromos autó. Mi az a hibrid hajtás? Új jármű meghajtási megoldások ismerete. Hidrogén meghajtás. Mit jelent a tüzelőanyag cellás meghajtás?
Egyéni projektmunka: a különböző alternatív járműmeghajtási módszerek bemutatása. 88
Kémia: elektrolízis.
Napelemes autó és repülőgép. 2. fejezet: A Nap
A Nap, mint a DVD film a Napról, legfontosabb mint legfontosabb energiaforrásunk energiaforrásunkmegismerése nemcsak ról. a természettudományos ismereteinket gyarapítja, hanem erősíti a Beszélgetés a környezettudatos témáról, előre életvitel elsajátítását is. megadott szempontok alapján.
Biológia: élet. Földrajz, csillagászat: a Nap a mi csillagunk.
Legfontosabb energiaforrásunk a Nap
Mi a kapcsolat a különböző energiaforrások és a A hősugárzás ismerete. Nap között? A napállandó Hogyan áramlik az jelentésének ismerete. energia a Napból a Föld felé? A napenergia felhasználási A hősugárzás lehetőségeinek jellemzői. környezettudatos ismerete. Mit jelent a napállandó?
Napenergiáról szóló DVD-film megtekintése.
Csoportmunka: az egyes csoportok feldolgozzák az egyes energiaforrások kapcsolatát a Nappal, majd közösen megbeszélik a tapasztalatokat.
Tanulói kísérlet: napfény fókuszálása papírlapra gyűjtőlencsével. A napenergia felhasználása 89
Biológia: az „éltető Nap” nélkül nincs élet a Földön.
Irodalom, történelem, művészettörténet: a Nap kitüntetett szerepe a mitológiában és a művészetekben.
Hogyan és mire tudjuk használni a napenergiát? Napkollektor, napelem, napkohó, napkémény, naptó. A hősugárzás és hőelnyelődés törvényszerűségei. Az üvegházhatás.
Energiaátalakítási folyamatok ismerete napenergia esetén.
Projektmunka: a Technikai, technológiai, tanulók mutassák anyagtudományi be posztereken a ismeretek. napkollektor, napelem, napkohó, A hősugárzás és napkémény, naptó hőelnyelődés törvényeinek kvalitatív működését. Fizika: ismerete. sugárzások. Az üvegházhatás jelenségének ismerete. Frontális tanári munka: a hősugárzás, hőelnyelődés törvényeinek megtanítása.
Tanulói kísérletek a hőkisugárzás és a hőelnyelődés témakörében. A hőterjedés formái
Hővezetés, hőáramlás, hősugárzás.
A hővezetés, hőáramlás Csoportos vagy Kémia: és hősugárzás alapvető tanári kísérletezés, Melyek a jó hővezető különbségeinek és a kísérletek anyagok. anyagok, és melyek jellemzőinek ismerete. elemzése. a jó hőszigetelők? Hol találkozunk természetes és hol mesterséges hőáramlással? Milyen technikai eszközeinkkel tudjuk láthatóvá, mérhetővé tenni a hősugárzást? Hogyan öltözködjünk?
Éjjellátó készülék bemutatása.
Fizika: sugárzások.
Projektmunka: A Biológia: Golf-áramlat működésének hőháztartás, öltözködés. magyarázata a hőáramlás alapján.
90
Kiselőadások: Milyen a helyes és a helytelen öltözködés? Milyen speciális anyagok jelennek meg a sportolók öltözetében? Milyen házat építsünk?
A hővezetés, hőáramlás és a hősugárzás megjelenése egy lakóház működésében. Ökoház. Hogyan építhetünk energiatakarékos lakóházat?
A hővezetés, hőáramlás DVD-filmeken Kémia: és hősugárzás bemutatjuk, hogy tulajdonságainak milyenek az anyagok. mélyebb ismerete. energiagazdálkodás szempontjából rosszul megépített, A környezettudatos, illetve jól energiatakarékos Fizika: megépített házak. gondolkodásmód fejlesztése. sugárzások. Projektmunka: tervezzünk ökoházat!
Közgazdaságtan: takarékosság.
Tanulói mérések különböző hőszigetelő anyagok segítségével.
Épületek külső felületének vizsgálata infrahőmérő segítségével. 3. fejezet: Energia-átalakító gépek
A tanulók ismerjék fel, hogy a társadalmigazdasági fejlődés mai fokán milyen sok energia-átalakító gép
DVD-film Fizika, kémia, biológia, megtekintése olyan földrajz, gépekről, amelyek közgazdaságtudomány: könnyebbé, energia fogalma. kényelmessé,
91
szolgálja a kényelmünket. Ennek a témának a tárgyalása fejleszti a környezettudatos életvitelhez szükséges gondolkodásmódot.
kellemessé teszik az életünket.
Az energia-munka átalakítás alapvető törvényszerűségeinek, a hőtan első főtételének, a hasznosítható energia fogalmának ismerete.
Kiselőadások a Fizika: különféle fűtő, hűtő és meghajtó az energia-megmaradás gépekről. tétele.
Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Fűtés, hűtés, hajtás
Fűtő és hűtő rendszerek. Talajszonda, talajkollektor, hőszivattyú. Hőerőgépek a gyakorlatban (Stirling-gép, robbanómotorok).
Internetes animációk használata és értelmezése.
Közgazdaságtan: megtérülési idő.
A hőtan első főtétele. Hőerőgépek története.
Működő Stirlinggép modell bemutatása.
Sütő- és főzőkészülékek a konyhában
Hogyan sütöttek és hogyan főztek a régi korokban? A gáztűzhely és a Kirándulás Biológia: villanytűzhely ismerete. alkalmával főzés Hogyan működnek a tábortűzön táplálkozás. mai konyhák sütő- és A mikrohullámú sütő bográcsban főzőkészülékei? működésének ismerete. „háromláb” és „bográcsház” Milyen változások segítségével (a két Kémia: élelmiszerkémia. Az indukciós tűzhely várhatók a módszer működési elvének „konyhatechnikában” ismerete. összehasonlító a közeljövőben? elemzése).
92
Megújuló energiák
Vízi energia, Az energia-munka Csoportmunka: a Fizika: szélenergia, árapály átalakítás alapvető különböző energia, bioenergia törvényszerűségeinek megújuló az energia-megmaradás hasznosítása: vízi további elmélyítése. energiafajták tétele. erőművek, sajátosságainak, szélkerekek, víz alatti Környezeti-energetikai előnyeinek, „szélkerekek”, hátrányainak kérdésekben történő biodízel, biomassza, eligazodási képességek megismerése Közgazdaságtan: biogáz. kisebb javítása. beruházás megtérülése. csoportokban, amit közös megbeszélés követ. Biológia: ökológiai problémák. 4. fejezet: Atomenergia Tudósi-politikusi felelősség jelentőségének ismerete. Környezettudatos gondolkodásmód fejlesztése.
DVD-film megtekintése az atomenergiáról.
Történelem, politológia, közgazdaságtan: az atomenergia felhasználása békés és katonai célokra.
Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Az atommag energiája
A nukleáris energia felhasználásának kérdései.
A tömeghiány fogalmának ismerete.
Hogyan számítható A tömeg-energia ki az atommag egyenértékűségének átalakulásokkor ismerete. felszabaduló energia nagysága? A tömeghiány fogalma.
DVD-filmek Biológia: megtekintése az atomfegyverekről. sugárzások biológiai hatásai, ökológiai problémák. Számítási feladatok elvégzése szaktanári segítséggel.
Az atomfegyverek típusai, kipróbálásuk, 93
Történelem: a Hirosimára és Nagaszakira ledobott két atombomba története, politikai háttere, későbbi
az atomcsönd egyezmény.
következményei.
Fizika: sugárzások. Az atomenergia békés felhasználása
Az atomreaktorok típusai, fejlődésük. A biztonság és a Mi jellemzi a kockázat józan legújabb atomreaktor megítélésének generációt? elsajátítása. Épüljön-e Magyarországon új reaktor blokk?
Gazdaságföldrajz: energiaforrások.
Biológia: ökológiai problémák.
Radioaktív hulladékok elhelyezésének problémái.
5. fejezet: Hasznosítható energia
Döntéshozók, társadalmi szervezetek vitájának modellezése a diákok részvételével.
Atomreaktor működését bemutató számítógépes animáció használata.
Környezettudatos gondolkodásmód fejlesztése.
DVD-film Közgazdaságtan: megtekintése a energiafelhasználás. Föld energiagondjairól, továbbá a megoldás Fizika: lehetőségeiről. termodinamikai folyamatok. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Energiagondok 94
Mennyi energiára van szüksége az emberiségnek?
Az energia globális jelentőségének felismerése.
Hogyan oszlik meg az energia felhasználása az egyes földrészeken, illetve különböző országokban?
A nagy számokkal, prefixumokkal történő számítási műveletek elsajátításának fejlesztése.
DVD-filmek Fizika: megtekintése, internetes anyagok az energia-megmaradás feldolgozása tétele. egyéni projektmunka keretében. Gazdaságföldrajz: Döntéshozók, társadalmi szervezetek vitájának modellezése a diákok részvételével.
Milyen módon állítható elő hasznosítható energia? Hasonlítsuk össze a megújuló és a nem megújuló energiákat!
a Föld energiaforrásai.
Biológia: ökológiai problémák.
Milyen erőművek épüljenek a közeljövőben Magyarországon? Megfordítható és nem megfordítható folyamatok Létezik tökéletesen megfordítható folyamat? Folyamatok sütésfőzés közben. A hőtan második főtétele. Rend és rendezetlenség fogalma.
Az irreverzibilitás felismerése különböző folyamatokban. A hőtan második főtételének ismerete.
Tanulói kísérletek Kémia: megfordítható és reverzibilis és nem nem megfordítható reverzibilis folyamatok. folyamatokra. Biológia: Tanulói az élet, mint speciális projektmunka: Mitőlfolyamat, ahol a rend nő a rend és mitől növekszik. nő a rendetlenség?
95
12. osztály: A 10. osztály tananyaga két témakörre oszlik („Elektromosság” és „Környezeti fizika”), amelyek tárgyalását három, illetve négy fejezetre osztva javasoljuk. A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen. 3. témakör: Elektromosság (35 óra) 1. fejezet: Elektromos töltések világa 2. fejezet: Elektromos áram 3. fejezet: Elektromágneses indukció 4. témakör: Környezeti fizika (20 óra) 1. fejezet: „Azért a víz az úr!” 2. fejezet: A repülés 3. fejezet: Kölcsönhatásban a környezetünkkel 4. fejezet: A hangok világa
96
3. témakör: Elektromosság (35 óra) Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák: A témakörben feldolgozott ismeretek, jelenségek lefedik az elektrosztatika, elektromos egyenáram, magnetosztatika, illetve az elektromágneses indukció területeket. Ki kell hangsúlyozni, hogy a korábban külön diszciplínaként kezelt két terület, az elektromosság és a mágnesesség között szoros kapcsolat van. A mindennapjainkban használt modern technikai eszközök (fénymásoló, LED stb.) vizsgálatából kiindulva vezetjük be az új fizikai fogalmakat, fogalmazzuk meg a törvényeket. Rengeteg elektromos készülék vesz minket körül. Működésük megismerése nemcsak intellektuális igényünket elégíti ki, hanem segíti a helyes fizikai világkép kialakulását is. A bevezetett fizikai fogalmak, leírt természeti jelenségek, megismert törvényszerűségek, megértett alkalmazások is hozzájárulnak a természettudományos kompetencia fejlesztéséhez. A javasolt tevékenységek között kiemelt helyen van az internet, ami a digitális kompetenciák fejlődését segítik. A világhálón tanári útmutatás alapján a legkülönbözőbb problémákhoz kereshetnek a diákok leírásokat, adatokat. Az adat- és információkeresés több területet céloz meg: fizika, technika, sport, biológia stb. Munka közben a diákok kritikai képességei fejlődnek, a projektmunkák elkészítése során az anyanyelvi kompetenciájuk is erősödik. A csoportmunkák során a diákok vitakultúrája, empátiája nőhet. A sok életközeli kérdésfelvetés a tanulókat közelebb viszi a technikai eszközökhöz. A környezettudatos, a természet épségét óvó magatartás kialakítása a cél. A feldolgozás módja segíti a diákokat abban, hogy a modern technológiákat a környezet lehetőségeivel összhangban használhassák, és így a gazdasági élet tudatosabb szereplőivé váljanak. A tananyagban található egyszerű számolási feladatok, valamint adatgyűjtéssel és elemzéssel kapcsolatos feladatok fejlesztik az elemző, előítélet-mentes és kritikus gondolkodásmódot, támogatják a matematikai kompetenciák fejlődését. A hétköznapjainkban megjelenő technikai eszközök működésén túl olyan természeti jelenségeket is megismernek a diákok, amelyek várhatóan nagy érdeklődést keltenek. Ez az önálló tanulást is motiválja.
97
Témák, problémák, fogalmak
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
1. fejezet: Elektromos töltések Az elektrosztatika világa fogalmainak megismerése a természettudományos kompetenciát erősíti, valamint segít eligazodni a technikai környezetünkben.
Ismeretterjesztő DVD megtekintése, ami áttekinti a fejezet lényegét.
Kapcsolatok
Fizika: erő, kölcsönhatás törvénye.
Kémia, atomfizika: Beszélgetés a témáról, az atom összetétele. előre megadott szempontok alapján. Technikai eszközök. Látványos tanári elektrosztatikai kísérletek.
Vigyázz, szikrázik! Hogyan kerülhetnek elektromos állapotba az anyagok? Milyen a jó szigetelő, illetve vezető anyag? Hogyan tudjuk „földelni” a testeket? Elektrosztatikai alapfogalmak, alapjelenségek, az elektromos töltés fogalma.
Ismerje az Tanári, illetve tanulói elektrosztatikus elektrosztatikai alapjelenségeket: alapkísérletek: dörzselektromosság, Dörzsöléssel hozzon töltött testek közötti elektromos állapotba kölcsönhatást. testeket! Tudjon felsorolni jó Vizsgálja szigetelő és jó vezető elektroszkóppal a anyagokat. töltött testeket. Ismerje az Adagoljon, felezzen elektromos állapot töltést! kimutatásának Vizsgálja meg lehetőségeit! hétköznapi anyagaink Legyen elképzelése vezetőképességét! a dörzselektromosság DVD-film megtekintése atomfizikai hátteréről, a földelés hétköznapi a „földelés” alkalmazásáról. lényegéről. Tudja, hogy a Kutatómunka: földelés fontos Elektromosság biztonsági ismerete a intézkedés! középkorban.
Fizika: erő, kölcsönhatás törvénye. Kémia/atomfizika: az atom összetétele. Technika eszközök.
Hogyan működik a fénymásoló és a lézernyomtató? Hogyan másoltak régen, hogyan másolunk ma? Hogyan jut a festékpor a fénymásoló papíron a megfelelő helyre? (Az elektrosztatikusan feltöltött tonerpor
Legyen elképzelése a fénymásoló és a nyomtató működéséről! Ismerje a ponttöltésre vonatkozó Coulombtörvényt!
Gyűjtőmunka: Fizika: fénymásolók, és fénytan. nyomtatók típusai, illetve működési elvük. Kémia: festékanyagok. Kutatómunka: mekkora az elektromos töltése Technikai eszközök: az elemi fénymásoló, 98
mozgatásának bemutatása.) Ponttöltések közötti erőhatás, Coulombtörvény.
Tudja az elektromos töltés egységét. Legyen ismerete arról, hogy 1 coulomb igen nagy töltés!
részecskéknek: neutron, proton, elektron, pozitron, antiproton.
nyomtató. Internet: fizikatörténeti kutatómunka.
Fizikatörténeti kutatómunka: Charles Atomfizika: Augustin de Coulomb elemi részecskék. francia fizikus munkássága.
Milyen a villámok világa? Hogyan keletkeznek a Ismerje a villámok villámok? keletkezési Milyen fajtái vannak? körülményeit, fajtáit, Mennyire veszélyeit! veszélyesek? Ismerje villámlás Mit tehetünk villámlás esetén a helyes esetén? magatartást! Hogyan működnek a Tudja az elektromos villámhárítók? térerősség és az Hányféle villámhárító- elektromos típus létezik? feszültség jelentését! Elektromos Ismerje a térerősség, feszültség. villámhárítók működési elvét! Hogyan tárolunk elektromos töltéseket?
Fizikai kísérletek megtekintése: Van de Graaff generátorral keltett szikrák megfigyelése, elektromos megosztás jelensége.
Földrajz: légköri jelenségek. Fizika: elektromos töltés fogalma.
Balesetvédelem: Villámokról szóló DVD- érintésvédelem. film megtekintése. Technikai eszközök.
Miért akarunk Ismerje a Kutatómunka: Milyen töltéseket tárolni? kondenzátorok technikai eszközeink Milyenek a szerepét az tartalmaznak kondenzátorok a elektrotechnikában! kondenzátort, milyen valóságban? Ismerje a céllal? Mik azok a kondenzátorok szuperkondenzátorok? néhány fajtáját! Projektmunka: Kapacitás fogalma, Ismerje az Alufóliából és papírból kondenzátorok. elektromos kapacitás készítsünk fogalmát egységét! kondenzátort! Mérjük Tudja, hogy 1 farad meg a kapacitását! általában igen nagy érték! Egyszerű számításos A kis számokkal, feladatok elvégzése. prefixumokkal történő műveletek elsajátításának fejlesztése. 2. fejezet: Elektromos áram Az egyenáram Ismeretterjesztő DVD fogalmainak, megtekintése, ami törvényeinek, áttekinti a fejezet hatásainak, valamint lényegét (Pl.: villámok, 99
Fizika: elektromos töltés, feszültség, térerősség. Matematika: alapműveletek, egyenletrendezés, számok normálalakja. Technikai eszközök.
Fizika: elektrosztatika fogalmai.
alkalmazásainak megismerése a természettudományos kompetenciát fejleszti.
orvosi alkalmazások.). Biológia: orvosi diagnosztika, Beszélgetés a témáról, terápia, előre megadott érintésvédelem. szempontok alapján.
Legyen elképzelése arról, hogy a villámokban igen sok töltés mozog nagyon rövid ideig. Ismerje az elektromos áram, illetve az áramerősség fogalmát, egységét! Ismerje az elektromos áram létrejöttének feltételeit! Ismerje az elektromos áram hő(fény-) kémiai és mágneses hatásait!
Internetes kutatás: Mennyi töltés mozog a legnagyobb villámokban, mennyi ideig? Ez alapján számoljon elektromos áramerősséget!
Mennyi töltés mozog a villámban? Mi az elektromos áram? Mik az elektromos áram létrejöttének feltételei? Milyen hatásai vannak az elektromos áramnak?
Kísérletek: Galvánelem készítése réz- és cinklemez, illetve gyümölcsök felhasználásával. Az ily módon készített elemek sorba kapcsolásával működtessünk egy LED-et!
Kémia: galvánelemek, ionok, elektrolízis. Atomfizika: LED. Matematika: egyenletrendezés.
Vízbontás bemutatása. Egyszerű számításos feladatok elvégzése. Az elektromos áram élettani hatása Mennyire vezeti az áramot az emberi test? Idegi áramvezetés. Orvosi alkalmazás: EKG, EEG. Kimérhetők-e az akupunktúrás pontok ellenállásmérővel? Hogyan működik a hazugságvizsgáló?
Legyen elképzelése az elektromos áram élettani szerepéről! Ismerjen orvosi diagnosztikai, és terápiás alkalmazásokat! Ismerje Ohm törvényét vezető szakaszra! Ismerje az elektromos ellenállás fogalmát és egységét! Tudja, hogy az emberi testnek van ellenállása, s hogy az nem állandó érték!
DVD-filmek megtekintése EKG-ről, EEG-ről, akupunktúrás pontokról és hazugságvizsgálóról. Tanári kísérlet: az elektromos áram élettani hatásának modellezése: kapcsoljunk 230 V-ot egy virslire vagy egy uborkára! Figyeljük meg, mi történik? Projektmunka: Kijátszható-e a hazugságvizsgáló? Bizonyító erejű az ilyen vizsgálat?
100
Biológia: orvosi diagnosztika, terápia, érintésvédelem. Fizika: az elektromos ellenállás anyagi minőségtől is függ. Igazságszolgáltatás.
Zseblámpaizzó áramfeszültség karakterisztikájának felvétele (tanulókísérlet) Hogyan függ a volfrámszál elektromos ellenállása a hőmérséklettől? Mi a magyarázata az ellenállás hőmérsékletfüggésének? Miért érdekes a szénszál hőmérsékletfüggése?
Ismerje az ellenállás hőmérsékletfüggését ! Tudja értelmezni az I-U karakterisztikát! Ismerje a hőmérsékletfüggés rácsrezgéseken alapuló magyarázatát!
Tanulókísérlet: áram- Fizika: feszültség az áramerősség, karakterisztika felvétele feszültség, ellenállás (kísérleti összeállítás, fogalmak mélyítése. az adatok gyűjtése, rendszerezése, Matematika: ábrázolása). elemi műveletek elvégzése, grafikon Kutatómunka: Mi lehet készítése. az oka annak, hogy a hagyományos Technikai eszközök. volfrámszálas izzó legtöbbször bekapcsoláskor megy tönkre? Animációs film megtekintése a rácsrezgés hőmérsékletfüggéséről . Egyszerű számításos feladatok elvégzése.
Lakások, házak elektromos hálózata Hogyan alakítják ki az elektromos hálózatokat a lakásokban, épületekben? Mit lehet leolvasni egy lakás elektromos kapcsolási rajzáról? Soros és párhuzamos kapcsolások. Miért veszélyes az áram? (Például hogyan kell kisgyerekek elöl elzárni a konnektorokat?) Hogyan működik a biztosíték? Mit kell csinálni, ha lecsap? Olvadó és automata biztosítékok. Hány vezeték van a
Tudja értelmezni az egyszerűbb kapcsolási rajzokat. Ismerje a soros és a párhuzamos kapcsolások legfontosabb jellemzőit. Legyen tisztában az elektromosság veszélyeivel. Tudja, hogyan kell kezelni a biztosítékokat a lakásokban.
Projektmunka: elektromos hálózat tervezése vagy a tanulók saját lakásának feltérképezése. Egyszerűbb számítási feladatok elvégzése. Kiselőadás az elektromos áram veszélyeiről, a veszélyek elkerülésének lehetőségeiről.
101
Matematika: egyenletrendezés, műveletek törtekkel. Technikai eszközök.
falban? Miért fontos a földelés? A villamos energia felhasználása a háztartásokban Különböző teljesítményű fogyasztók összehasonlítása. Az elektromos munkavégzés és a Joule-hő fogalma, az elektromos teljesítmény kiszámítása. Az energiatakarékosság kérdései. Mennyibe kerül, ha valamit bekapcsolva hagyunk? A villanyszámla elemzése. Mit jelent az, hogy vezérelt áram, és ez miért olcsóbb? LED Hagyományos izzólámpa és azonos fényerejű, fehér LED-eket tartalmazó lámpa elektromos teljesítményének mérése és összehasonlítása. Gazdaságossági számítások végzése. Hogyan világítottunk régen, és hogyan világítunk ma? A mai 100 égős karácsonyfa izzólánc nem alszik ki, ha az egyik égő kiég, pedig az égők most is sorosan vannak kapcsolva. Mi a trükk? Elemek, akkumulátorok
Ismerje az elektromos munka, a Joule-hő, valamint az elektromos teljesítmény fogalmát. Legyen tisztában az energiatakarékosság kérdéseivel, tudja értelmezni a villanyszámlát.
Ismerje a ma használatos világító eszközöket, működésük alapelveit. Életviteli, takarékossági kompetenciák fejlesztése azáltal, hogy legyen képes a világítási eszközök gazdaságosságának összehasonlítására.
Újratölthető Ismerje az akkumulátorok fizikus újratölthető
Csoportmunka: villanyszámlák elemzése, fogyasztók teljesítményének összehasonlítása. Egyszerűbb számítási feladatok elvégzése.
Projektmunka: új típusú világító eszközök megismerése, megismertetése például poszter készítésével. Egyszerűbb számítási feladatok elvégzése. Technikatörténeti kutatómunka: Hogyan világítottak régen, hogyan fejlődtek a világítási eszközök?
Matematika: elemi műveletek elvégzése. Közgazdaságtan: takarékosság, energiagazdálkodás.
Matematika: elemi műveletek elvégzése. Közgazdaságtan: takarékosság, energiagazdálkodás. Technikai eszközök.
Egyszerűbb számítási feladatok elvégzése. Kémia: elektrokémia. 102
szemmel. akkumulátorok Elektrokémiai alapvető fizikai alapfogalmak. tulajdonságait, Mit jelent a gépkocsik paramétereit. akkumulátorain az Ah Tudjon egyszerű (amperóra), illetve a számításokat mobiltelefonok végezni az akkumulátorain, akkumulátorokban tölthető tárolt energiával, ceruzaelemeken a töltéssel mAh (milliamperóra) kapcsolatban. mértékegység? Életviteli, Mennyi energia van takarékossági egy akkumulátorban? kompetenciák Mennyibe kerül az fejlesztése azáltal, akkumulátor hogy legyen képes feltöltése? az eldobható elemek Hány feltöltés után és az újratölthető lesz gazdaságosabb a akkumulátorok tölthető ceruzaelem az gazdaságosságának eldobhatónál? összehasonlítására. Szabályozásra alkalmas áramkörök
Csoportmunka: mérések elvégzése, amivel meghatározható az akkumulátorok feltöltésének költsége, illetve a feltöltés hatásfoka.
Érzékelők: termisztor, fotóellenállás. Az automatikus ajtónyitás végző áramkör. Logikai áramkörök. Tűzjelző. Dióda, egyenirányítás.
Projektmunka: Technikai eszközök. Építsenek szabályozó áramköröket és próbálják ki a működésüket! Vitassák meg, hogy jó volna-e az emberi viselkedést az agyba épített mikroelektronikai eszközökkel szabályozni.
3. fejezet: Elektromágneses indukció
Indokolja, hogy miért változik a termisztor és a fotóellenállás vezetőképessége hő és fény hatására, legyen tapasztalata a változás mértékéről. Rajzoljon egyszerű szabályozó áramköröket. Mutasson be egy egyszerű diódás egyenirányítást, magyarázza meg az áramkör működését!
Matematika: elemi műveletek elvégzése. Közgazdaságtan: takarékosság.
Hő- és fényérzékelő, valamint a logikai és kapcsolatot megvalósító áramkör segítségével tervezzen tűzjelzőt!
Nagyon fontos DVD-film megtekintése Fizika: tudatosítani a arról, hogy az élet energetika, diákokban, hogy szinte minden területén elektrosztatika, technikai civilizációnk elektromos energiára egyenáramok. alapját, az van szükségünk, amit elektromos energiát elektromágneses az elektromágneses indukcióval állítunk elő. indukció segítségével állítjuk Beszélgetés a témáról, elő, ami nélkül ma előre megadott már elképzelhetetlen szempontok alapján. 103
lenne élni. Mágnesek. Mágneses alapjelenségek A mágneses mező fogalma. Hogyan mérhető a mágneses tér nagysága?
Ismerje az alapvető mágneses jelenségeket.
Tanulókísérletek, önálló megfigyelések végzése.
Tudjon arról, milyen módon mérhető a mágneses indukcióvektor.
Egyszerű számítási feladatok elvégzése.
Ismerje a Föld mágneses terének szerkezetét, az iránytű működését. Tudjon arról, hogy a Föld mágneses terének milyen fizikai hatásai vannak a földi életre.
Projektmunka: a Föld mágneses terének bemutatása.
Fizika: vonzó- és taszítóerő, forgatónyomaték.
A Föld mágneses tere, az iránytű használata Milyen a Föld mágneses tere a felszín közelében, illetve nagy magasságokba távolodva a földfelszíntől? Hogyan működik az iránytű? Miért jelentenek veszélyt a földi elektronikus eszközökre a Nap mágneses viharai? Mi okozza a sarki fényt? Az elektromos energia előállítása
Tanulókísérletek iránytűvel. DVD-filmek a Nap mágneses viharairól és a sarki fényről.
Dinamó, generátor. A dinamó és a Látogatás az Elektromos hálózatok generátor működési Elektrotechnikai felépítése. alapelvének Múzeumban. ismerete. DVD-film: Vízierőmű működése. A transzformátorok működése Miért transzformálják fel nagy értékre a távvezetékek feszültségét? Hol milyen feszültséget használnak (pl.: villanyvonatok)?
Ismerje a nagy elektromos hálózatok felépítésének alapelveit.
Földrajz: a Föld mágneses tere.
Gazdaságföldrajz: elektromos energiát termelő erőművek.
Projektmunka: Technikai eszközök. Villanymotorral működő járművek főbb paramétereinek összegyűjtése.
104
105
4. témakör: Környezeti fizika (20 óra) Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák: A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak mindegyike közvetlen környezetünkhöz kapcsolódik. Ezek az ismeretek gyakorlatilag a fizika határterületeit érintik, s rendkívül alkalmasak integrált szemléletű oktatási programok, projektek, önálló munkák, témanapok kialakítására. A vetélkedők, de az önálló adatgyűjtésen alapuló prezentációk is jellemző velejárói lehetnek a közös munkának. A témakör társadalmi vonatkozásai izgalmas vitákra, „disputa” szervezésére sarkalnak. A témakör tudománytörténeti aspektusai sok, egyébként a fizika iránt kevésbé érdeklődő tanulót is motiválhatnak. A feldolgozott tartalmak nagymértékben kötődnek mindennapjainkhoz, így azokhoz a társadalmi döntéshelyzetekhez, melyekkel tanulóink felnőtt korukban találkozni fognak. A kompetenciafejlesztés szempontjából kiemelt iránynak tekintendő a társadalmi kompetenciák fejlesztése, a sokszínű s egymással ellentétes információk elemzése, felelős, tudatos döntésekre való képesség. Mindezeket többek között a természettudományos kompetenciák fejlesztése alapozza meg. Az anyag feldolgozása a víz rendhagyó fizikai tulajdonságaival indul, majd eljutunk a meteorológiához. A szelek kapcsán a repüléssel kapcsolatos ismereteket fejlesztjük. Tárgyaljuk a globális felmelegedés kérdését, megmérjük ökológiai lábnyomunkat, végül pedig a hang, a zene, a zaj, illetve a zajszennyezés fizikai megközelítésével foglalkozunk.
106
Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: „Azért a víz az úr!”
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
A vízzel kapcsolatos A témakör kapcsán konkrét ismeretek az számos kísérlet, anyag általános mérési gyakorlat, tulajdonságainak önálló megfigyelés megértését segítik, a elvégezhető, de jó természettudományos lehetőség van kompetenciát historikus fejlesztik. adatbázisok tanulmányozására, elemzésére is.
Földrajz: a víz körforgására vonatkozó fejezetei.
Miért különleges a víz? A víz sajátos Ismerje a sűrűség A halmazállapotKémia: tulajdonságai fogalmát, a víz változások kísérleti a víz rendhagyó (rendhagyó sűrűségének vizsgálata: viselkedésének hőtágulás, magas rendhagyó a fagyáspont és magyarázata, a fagyáshő, hőmérsékletfüggését. forráspont mérése, a halmazállapotok, az forráshő, fajhő). Tudja értelmezni a fagyáshő mérése; olvadás és az oldódás A víz sajátságai és testek sűrűségének forralás hideg vízzel különbsége, gázok a halmazállapot- vízhez viszonyított légritka környezetben cseppfolyósíthatóságának változások. mértékét a vízen való (gumidugóval lezárt feltételei, korlátjai. A halmazállapot- úszás vagy a vízben lombik); változások való elmerülés hideg víz forralása Biológia: jellemzése: segítségével. légszivattyú alatt; a víz rendhagyó olvadás, fagyás, Legyen tisztában a víz fém italdoboz viselkedésének szerepe a lecsapódás, halmazállapotaival, s berobbantása hirtelen földi életben. párolgás, forrás. azzal, hogy majdnem lehűtéssel; Fagyáshő minden anyag „mesterséges harmat” (olvadáshő), esetében jellemző ez létrehozása, pl.: hideg forráshő a három lapra lehelünk. (lecsapódási hő). halmazállapot. A fagyáshő és Ismerje a forrás forráshő fogalma. jelenségét, tudja, hogy a forráspont nyomásfüggő (pl.: kukta), tudja megkülönböztetni a párolgás és forrás fogalmát. Tudja, hogy a gázok cseppfolyósíthatók. Ismerje a halmazállapotváltozások energetikai viszonyait, s az ezt leíró jellemzőket. Tudjon egyszerű 107
feladatokat megoldani a halmazállapot változásokra, s különböző hőmérsékletű és mennyiségű anyagok közötti hőcserére. A meteorok tudománya a meteorológia? Csapadékformák: eső, hó, jégeső, ónos eső, harmat, zúzmara, dér. A páratartalom fogalma, a telített gőz. A víz körforgása. A befagyó tavak. A jéghegyek.
Legyen tisztában a Projekt-, önálló Földrajz: csapadékok munka: a csapadékformák és legfontosabb Tudománytörténeti felszínformáló hatásuk, a típusaival, ismerje kutatás: a meteorok víz körforgása, a tengerek azok kialakulásának és a meteorológia és óceánok földrajza, a mikéntjét. kapcsolata. földrajzi övezetek és az Ismerje a Időjárási élővilág kapcsolata, a harmatképződés megfigyelések otthon: szárazsághoz mechanizmusát, hogy nyomás- és alkalmazkodás „trükkjei” mely napszakban hőmérsékletmérések, az élővilágban, a keletkezik, s hogyan adatok ábrázolása, jéghegyek világa. függ össze a értelmezése. hőmérséklet változásával. Csapadékmérés, Legyen tisztában a jég csapadék rendhagyó mennyiségének viselkedésének számítása. következményeivel, a felülről befagyó tó, s Extrém csapadékos az úszó jéghegyek és száraz környezet, kapcsán. időszak keresése. Ismerje a víz körforgását jelentő Időjárási táblázatok ciklus fizikai használata (Esett-e sajátságait. az eső Pesten, 1848. Tudja, hogy az március 15-én?) időjárás nehezen jósolható pontosan, Az időjárási soktényezős folyamat. események statisztikus vizsgálata (60 % az esélye, hogy holnap ugyanolyan lesz az idő, mint ma). Időjárás-előrejelzés időjárási térképek segítségével. A hó víztartalmának mérése (10 cm hó mennyi esőnek felel meg).
2. fejezet: A repülés
A légáramlással
Egyszerű, könnyen 108
Biológia:
kapcsolatos egyszerű elvégezhető reptető szerkezetek, alapkísérletekből kísérletek tervezése, repülő élőlények. levont végrehajtása, következtetések konstrukciók, számos jelenség modellek alkotása, értelmezését teszik internetes lehetővé. A adatgyűjtés. természettudományos kompetenciák elmélyítésén túl (tapasztalat – szabály – modell – értelmezés) az egyszerű kísérletek a kézügyességet, kreativitást kiemelten fejlesztik. Mikor tanult meg az ember repülni? A szelek kialakulása, a szelek „motorja”. Az áramló levegő nyomásviszonyai. A repülés elve. A légellenállás magyarázata. Viharok, szupercellák, tornádó, ciklon, anticiklon, frontok. A szélenergia felhasználása.
Ismerje a nyomás Kísérletek az áramló Biológia: fogalmát általában. levegőre: a repülés trükkje a Legyen tisztában papírlapok, madaraknál, repülő légnyomás pingponglabdák közé emlősök, a közegellenállás fogalmával, annak fújt levegő, pingpong kihasználása, a növények mérésével, az áramló labda kifújása reptetett „részei”. levegő tölcsérből, hajszárító nyomásviszonyival. légáramában táncoló Technika: szélcsatornában Ismerje a repülőgépek léggömb, végzett kísérletek. szárnyának tornádómodell sajátosságait (a készítése. Földrajz: szárnyra ható az időjárás és a emelőerőt), a Önálló munka vagy légnyomás kapcsolata, légcsavar projekt: a repülés a szélviharok típusai, kialakításának története; jellemzői, elterjedésük. sajátságait, egyes Guerickének, állatok és növényi Magdeburg termések repülési polgármesterének tulajdonságait, a kísérletei a szélcsatorna légnyomás használatát, a igazolására; légellenállás a „horror vacuui” tulajdonságait, az elvének eredete és ejtőernyő működését. meghaladása; Legyen tisztában a repülési technikák az különböző időjárási élővilágban. elemekkel, a viharok típusaival, pusztító Verseny: a lassú esés hatásuk elérése (azonos mechanizmusával, magasságból ejtett, jellegzetes azonos méretű elterjedésükkel. papírlapból készített Ismerje a szélben rejlő repülő szerkezetek energia versenye). 109
felhasználásának módját, lehetőségeit, elterjedését, a szélenergia, mint megújuló energia jelentőségét.
Ejtőernyő készítése. Légköri frontok tanulmányozása az interneten található időjárási térképek segítségével. A szélerőművek elterjedése Magyarországon – internetes adatgyűjtés. A Torricelli-kísérlet elvégzése, értelmezése (a kísérlet elvégzése vízzel, nagy magasságú épületben).
3. fejezet: Kölcsönhatásban A fejezet kiemelt Együttműködés – vita Gazdaságföldrajz: a feladata a társadalmi (információk a népesség és gazdasági környezetünkkel kompetenciák elemzése, disputa). fejlettség összefüggései, a fejlesztése. A témakör népsűrűség és a Föld számos olyan kérdést eltartó képességének vet fel, melyre nem viszonya. lehet kizárólagos választ adni, az érvek Történelem, állampolgári és ellenérvek ismeretek: keresése, a történelmi konfliktusok kompromisszumra gazdasági összefüggései. való hajlandóság, szociális érzék együttesen vezethet az optimális megoldások megtalálására. Mekkora az ökológiai lábnyomunk? Az ökológiai lábnyomot meghatározó tényezők: táplálkozás, lakás, közlekedés, szemetelés, egyéb tényezők.
Ismerje az ökológiai lábnyom fogalmát. Legyen képes megfelelő segédletek felhasználásával megbecsülni saját ökológiai lábnyomát. Legyen tisztában azzal, hogy a Föld eltartó képessége mekkora. Tudja, hogy
A saját ökológiai lábnyom meghatározása internetes tesztek segítségével, megfelelő honlapok keresése. Csoportmunka: más országok népeinek vizsgálata az ökológiai 110
Biológia: az ökológia fogalma. Gazdaságföldrajz: környezetvédelem.
csökkenthető az ökológiai lábnyom, legyenek konkrét tervei arra, hogy saját ökológiai lábnyomát csökkentse (szociális kompetencia fejlesztése, környezettudatos fogyasztói szemlélet).
lábnyomuk alapján, összehasonlítás, tabló készítése. Vita arról, hogyan segíthetünk másokon, milyen racionális cselekvéssel védhetjük környezetünket. Beszélgetés arról, hogyan válik a környezetvédelem üzletté és politikává.
Mi okozza a globális felmelegedést? A hősugárzás Legyen tisztában az (elektromágneses elnyelés, a hullám) visszaverődés kölcsönhatása egy fogalmával. kiterjedt testtel. Tudja, hogy minden Az üvegházhatás test sugároz. jelensége, Értse, hogy a magyarázata. különböző típusú Az üvegházgázok elektromágneses fogalma. hullámok mely Az emberi tulajdonságaikban tevékenység térnek el egymástól. szerepe az Legyen tisztában az üvegházhatás anyagok frekvenciaerősítésében. függő áteresztő Üvegházhatás a képességével. természetben. Ismerjen példákat az üvegházhatásra. Legyen kialakult véleménye a globális felmelegedés mibenlétéről, s arról, hogy a jelenséget mennyiben okozhatja emberi tevékenység. Ismerje azokat az intézkedéseket, amelyek a kormányok a globális felmelegedés hatásainak enyhítésére hoztak. Ismerje a széndioxidkvóta fogalmát és az azzal kapcsolatos politikai alkuk
Újsághírek elemzése: Fizika: Milyen tényezők a hő terjedésével határozzák meg az kapcsolatos ismeretek, a egyes országok maghasadás jelensége. mozgásterét a globális felmelegedés Gazdaságföldrajz: kapcsán. a megújuló és nem megújuló energia fogalma. Vita (disputa): Mi jelent nagyobb veszélyt, a fosszilis vagy a nukleáris energia felhasználása. Kísérlet: Kísérletek a sugárzás vizsgálatára (a sötét felületek jobban felmelegszenek, pl.: feketére festett szabadtéri zuhanytartály).
111
mibenlétét. 4. fejezet: A hangok világa A hangok kapcsán A központi megismert tevékenység a törvényszerűségek a hangszerek, hangzó zenei élmény fizikai eszközök hátterét értelmezik, és konstruálása, kapcsolatot ismerkedés a teremtenek a hangokkal, a hangok természet leírásában rendszerében rejlő megjelenő zenei élménnyel. egyszerűség és a természet megtapasztalásában (az érzékelésben) fellelhető szépség, esztétikum között.
Ének-zene: a muzikalitás megjelenésének minden formája.
Hogyan hallunk? A hang fogalma, Ismerje a hanghullám Kísérlet: Biológia: jellemzői. sajátságait, fizikai Zsinórtelefon a fül felépítése. Az emberi fül jellemzőit, a közeg készítése műanyag felépítése. szerepét. pohár és madzag Az ultrahang és az Ismerje az emberi fül segítségével. infrahang fogalma. legfontosabb részeit, azok működésének Önálló munka: fizikai mechanizmusát.hogyan tájékozódnak Legyen tisztában az a denevérek? emberi fül hallástartományával, azzal, hogy nem minden hang érzékelhető a fül számára. Ismerje az ultrahang (infrahang) felhasználásának lehetőségeit (pl.: az orvosi alkalmazásokat, az ultrahangos felvétel készítésének elvét). A zene fizikája Az állóhullámok fogalma. Hogyan ad hangot egy húros hangszer? Hogyan befolyásolhatjuk a hangszer hangját? A hangerősség fogalma.
Legyen tisztában a húros hangszerek működési mechanizmusával, a hangmagasság és a frekvencia kapcsolatával, a legfontosabb frekvenciaarányokat leíró kifejezésekkel.
Tudománytörténet: Ének-zene: Pitagorasz viszonya a hangszerek, hangsorok, zenéhez, a hangzás. monochord. Hangszer készítése, azon valamilyen dallam eljátszása (pl.: poharak hangolása, megfelelő 112
Mi a szerepe a hangolásnak? A felharmonikusok fogalma. A hangszínt meghatározó tényezők. Hangközök és hangsorok. A hangátviteli eszközök legfontosabb jellemzői.
Tudja, hogy mitől kellemes egy zenei hangzás, s milyen okokra vezethető vissza, ha szokatlan vagy kellemetlen. Ismerje a felharmonikusok szerepét a hang színének, teltségének kialakulásában. Az elméletben elsajátítottakat egy konkrét hangszer segítségével a gyakorlatban is tudja bemutatni.
üvegdarabok, egyhúrú hangszer stb). Hangok számítógépes elemzése, frekvenciaanalízis a hangszín, hangmagasság értelmezésére.
Ismerje a zajszennyezés és a fényszennyezés fogalmát. Legyen tisztában a fokozott hangerő egészségkárosító hatásával, a hatást csökkentő biztonsági intézkedésekkel.
Fényszennyezésmé- Biológia, orvostudomány: rés a csillagok környezetvédelem. észlelhetőségének vizsgálatával. Zajszennyezés mérése.
Projekttéma, önálló munka: A hangszerek története. A hangsorok története. Mikor mondjuk azt, hogy egy hang hamis? Mi az abszolút hallás? Mi a hifi minőség, milyen eszközök rendelkeznek ezzel?
Csak szemeteléssel lehet szennyezi a környezetet? A zaj fogalma. Mit jelent a zaj- és fényszennyezés? Milyen gondot okoznak ezek a jelenségek? A zajterhelés mérése, a decibel fogalma.
Internetes keresés: az egészségügyi határértékek meghatározása. Olyan eljárások keresése, amelyek a fokozott zajterhelésben dolgozókat védik.
113
11. osztály: A 11. osztály tananyaga két témakörre oszlik („Kommunikáció, információ, sugárzás” és „Csillagászat”), amelyek tárgyalását öt, illetve négy fejezetre osztva javasoljuk. A feldolgozott tartalmakat és kompetenciafejlesztési célokat az egyes témakörök előtt adjuk meg részletesen. 5. témakör: Kommunikáció, információ, sugárzás (35 óra) 1. fejezet: A fény 2. fejezet: Hogyan látunk? 3. fejezet: Kommunikáció 4. fejezet: Különleges képek 5. fejezet: Radioaktivitás 6. témakör: Csillagászat (20 óra) 1. fejezet: A Naprendszer 2. fejezet: A csillagok világa 3. fejezet: A kozmosz megismerése 4. fejezet: Az Univerzum szerkezete
114
5. témakör: Kommunikáció, információ, sugárzás (35 óra)
Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák:
A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak lefedik az elektromágneses hullámok, hullámoptika, geometriai optika, valamint az atommodellek, az atommag szerkezete, a radioaktivitás, az elektron kettős természete területeket. A bevezetett fizikai fogalmak, leírt természeti jelenségek, megismert törvényszerűségek hozzájárulnak a természettudományos kompetencia fejlesztéséhez. A feldolgozás logikája a mindennapokban előforduló alkalmazások köré csoportosítja az ismereteket, segítve ezzel a tudomány hétköznapokban játszott alapvető szerepének megértését.
A javasolt tevékenységek között található vitatkozásra serkentő feladatok egyrészt a természettudományos kompetencia kíváncsiságot, kritikai hozzáállást megfogalmazó attitűdjét erősítik, másrészt fejlesztik az anyanyelvi kompetenciát. A feldolgozott anyagban az információs társadalom technológiái – fizikai megalapozásuk okán – kiemelt szerepet kapnak, támogatva ezzel a digitális kompetenciák fejlődését. A színekkel kapcsolatos ismeretek segítik az esztétikai, művészeti kifejező képesség fejlődését. Az összetett informatikai rendszerek megjelenése az anyagban megmutatja, hogy a fizikai gondolkodásmód sikerrel használható a bonyolult rendszerek – akár gazdasági folyamatok – leírására, a fizika oldaláról erősítve ezzel a vállalkozói kompetenciát.
A fizikatörténeti részek lehetővé teszik, hogy a tanuló az emberiség kultúrtörténetének részeként is lássa a fizikai felismeréseket és a technológiai fejlődést, ismerje a felfedezések történelmi hatásait, helyesen értelmezze megjelenésüket az irodalmi művekben.
A tananyagban található számolási feladatok, valamint adatgyűjtéssel és elemzéssel kapcsolatos feladatok fejlesztik az elemző, előítélet-mentes és kritikus gondolkodásmódot, támogatják a matematikai kompetenciák fejlődését. A sok technikai eszköz működésével kapcsolatos ismeretek megfelelő módszertani hozzáállással az önálló tanulás fejlesztésére nyújtanak jó lehetőséget, hiszen a vizsgált eszközök mindennapi környezetünk részeiként könnyen, önállóan tanulmányozhatóak, használhatóak. A sok praktikus kérdésfelvetés a tanulókat a gazdasági élet tudatosabb szereplőivé teszi, a megfelelő ismeretek átadásával segítve őket abban, hogy a technikai eszközöket és modern technológiákat a környezet lehetőségeivel összhangban használhassák.
115
Témák, problémák, Követelmények, fogalmak fejlesztendő kompetenciák 1. fejezet: A fény
A tanulónak legyen elképzelése arról, hogy mi a fény. A természettudományos világkép fejlesztését szolgálja annak megismerése, hogy az elektromágneses hullámok különböző fajtáinak mennyire eltérő tulajdonságai vannak.
Javasolt tevékenységek
Kapcsolatok
A fényről készült ismeretterjesztő DVD megtekintése. Legyen benne szó a fény egyenes vonalú terjedéséről, a fény hullámtermészetéről és részecskejellegéről.
Fizika: Energia, napenergia, napelemek, fényelektromos hatás. Történelem, kultúra: a Nap szerepe az emberiség kultúrtörténetében.
Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Miért nem tudjuk megfogni a fényt? Az elektromágneses hullám fogalma. A hullámhossz, a frekvencia és a terjedési sebesség. A fénysebessége légüres térben.
Ismerje az elektromágneses hullám fogalmát (elektromágneses zavar, ami energiát szállít). Tudja, hogy a fény is elektromágneses hullám. Tudja felsorolni az elektromágneses hullám jellemzőit és tudja, hogy mi a különbség a kis és nagy frekvencia, a kis és nagy hullámhossz között. Végezzen egyszerű számításokat a fenti mennyiségek meghatározására. Ismerje a vákuumbeli fénysebességet mint az energia, az információ terjedésének maximális sebességét.
Tanulmányozza az elektromágneses hullámokat animációk segítségével, amelyek az elektromos és mágneses térerősség vektorok rezgését, valamint az energiaterjedés irányát ábrázolják. Interaktív animációt használva lássa, milyen módon változik kölcsönösen a hullámhossz és a frekvencia különböző beállításokkor.
Az elektromágneses hullámok 116
Fizika: mező fogalom (elektromos, mágneses, gravitációs).
Az elektromágneses spektrum: rádióhullámok, mikrohullámok, infravörös hullámok, a látható fény, az ultraibolya hullámok, röntgen- és gammasugárzás, a kozmikus sugárzás. A sugárzás energiája. Az elektromágneses hullámok kölcsönhatása az anyaggal: elnyelődés, visszaverődés, az energiaközlés mechanizmusa.
2. fejezet: Hogyan látunk?
Nevezze meg az elektromágneses spektrum részeit, emlékezzen a jellemző hullámhosszokra és a fontos alkalmazásokra. (pl.: röntgen tartomány, 0.001nm, röntgengép) A hullám szinonimájaként ismerje és használja a sugárzás szót is. Tudja, hogy a kisebb hullámhossz arányosan nagyobb energiát jelent. Az anyagok felépítésére vonatkozó ismeretei alapján adjon elvi magyarázatot arra, hogy a sugárzás hogyan közöl energiát az anyaggal.
Igazolja kísérlettel, hogy az elektromágneses hullámok energiát szállítanak. Olvasszon viaszt vagy vajat különféle elektromágneses hullámokkal.
A látás, mint az információszerzés legfőbb forrásának megismerése tovább fejleszti a természettudományos kompetenciákat, továbbá segíti az egészséges életvitel kialakítását.
Ismeretterjesztő DVD megtekintése a látásról. (Nagyon hasznos például a „Super Sense” sorozat az állatok különleges érzékszerveiről.)
Fizika: az általános iskolai fénytani ismeretek.
Tudja, hogy az éles látáshoz a tárgy egy pontjából kiinduló fénynek a retinán is egy pontban kell találkoznia. Ismertesse a látás lényegi folyamatát (hogyan alakul át és szállítódik a képi információ, pálcikák és csapok).
Készítsen camera obscurát!
Csillagászat: az ún. „félrenézés” trükkjének háttere.
Csoportmunkában nézzenek utána és prezentálják válaszukat, hogy lehet-e napvitorlást készíteni? (a napvitorlás olyan űrhajó, amelyet a Nap fénye hajt)
Fizika, kémia: a „nano” prefixum jelentése. Fizika: hősugárzás. Biológia: az energiaátadás szerepe a gyógyászati alkalmazásoknál. Környezeti fizika: üvegházhatás.
Irodalom: „Hát miért kék az ég, Miért zöld a liget elég, hogy úgy van.” (Madách: Az ember Beszélgetés a tragédiája; a témáról, előre tudomány társadalmi megadott szerepe és szempontok alapján. hasznossága)
Képek és érzékcsalódások Képalkotás. A szem vázlatos felépítése. A látás mechanizmusa. Optikai illúziók: -párhuzamos vagy nem? -melyik a nagyobb? -pohár vagy farkas? -a szem tehetetlensége,
Készítsen egy jegyzettömb pergetett lapjain megelevenedő mozgó labdát mutató rajzfilmet. Optikai pad segítségével kísérletileg vizsgálja a
117
-tudatos és tudatalatti látás.
Értse, hogy a film képalkotást. hogyan kelti a mozgás illúzióját.
Szemünk egészsége Gyakori látáshibák. Szemüveg vagy kontaktlencse? A domború és homorú lencsék tulajdonságai. A fénytörés és visszaverődés törvényei. Nevezetes sugármenetek. Milyen eszközök, környezeti hatások károsítják a látást?
Ismertesse a rövid és távollátás lényegét és a korrekció lehetőségét. Tudja, mit jelent a dioptria és a fókusztávolság, értse, hogy a megfelelő lencse alkalmazása hogyan javítja a látást. Hasonlítsa össze a hagyományos szemüveget és a kontaktlencsét. Ismertesse a fény törésének és visszaverődésének szabályait.
Gyújtson meg papírt vagy más anyagot domború lencsével!
Biológia: a szem működése.
Tudja, hogy milyen történelmi korban, milyen közegben tette meg Galilei híres távcsöves felfedezéseit. Magyarázza meg, miért okoztak a megfigyelések társadalmi konfliktust. Ismerje hogyan egyeztette össze Newton fizikai ismereteit a kor vallásos világképével.
Beszélgessenek arról, hogy Giordano Bruno vagy Galilei járt el helyesen.
Tudja, hogy a fehér fény milyen színek keveréke, tudja ezek sorrendjét a spektrumban, a hullámhosszakkal való kapcsolatot. Tudja, hogy a csapokban lévő vörös, zöld és kék fényre érzékeny pigmentek
Projektmunka: Biológia: Vizsgálja meg orvosi a szem működése. ábrák segítségével, hogy ő vagy a családtagjai színvakok vagy színtévesztők-e!
Történelem: Nézzen utána, hogy Archimédesz és a Archimédesz hogyan görög történelem. gyújtotta fel a legenda szerint a görögökre támadó hajókat. Vizsgálja meg egyszerű kísérlettel a nevezetes sugármeneteket!
Galilei és Newton Mit látott Galilei, amikor távcsövét az ég felé fordította? Mire következtetett, miért kellett visszavonnia tanait? Hogyan képzelte el Newton a fényt és mire alapozta elképzeléseit? Vallás és tudomány.
Történelem: Galilei és Bruno pere.
Forráselemzés: Newton könyve az Optikáról, Galileiről szóló könyv.
Színek A fény felbontása, a tiszta spektrumszínek: vörös, narancs, sárga, zöld, kék, ibolya. Színes világ: vörös, zöld és kék alapszínek, kevert színek. Színtévesztés és
118
színvakság. révén látjuk a színeket. A színes monitorok, Tegyen különbséget a kijelzők működése. színtévesztés és a színvakság között. Magyarázza el, hogyan állít elő színes képet egy LCD-kijelző és egy fényképnyomtató. Ismerje az LCD kijelzők jellemző adatait és azok jelentését. Mutasd a fényed, és megmondom, ki vagy! Vonalas és folytonos kibocsátási színképek jellemzése, létrejöttük magyarázata. Elnyelési színképek. Mire használhatóak a színképek? -elemi összetétel meghatározása, -a hélium felfedezése, -távoli csillagok fényének vizsgálata.
Ismerje a különféle színképek jellegzetességeit, tudja elkülöníteni azokat. Tudja, hogy a gázok színképe vonalas és adjon erre az atomi elektronállapotok energiájának ismeretén alapuló elvi magyarázatot. Ismerje a színképelemzés módszerét. Ismertesse a hélium felfedezésének történetét vagy a vörös eltolódás felfedezését.
Tanulói kísérletben egyszerű kézi spektroszkóppal vizsgálja meg a neoncső fényének vonalas spektrumát és azonosítson néhány vonalat!
Ismerje a koherencia fogalmát, és mondja el, hogy miért jön létre interferenciamintázat koherens hullámok találkozásakor. Ismerje, hogy a térlátás alapja a két szem által kissé eltérő szögben látott képek összevetése, amelyet
Lássanak a tanulók valamilyen 3D-s képet, mozit (például legyen ez az osztálykirándulás része).
Csillagászat: a táguló világegyetem. Fizika: atomfizikai ismeretek, modern fizikai ismeretek az atomról.
Vizsgáljon az internetről letöltött színképeket. Munkában a tudomány: Járja végig azt az utat, ahogyan Hubble és Humason a távoli galaxisok színképének a vörös felé való eltolódását kimutatta és arányba állította a galaxisok Földtől való távolságával.
Térlátás A hullámok koherenciája. Lézerfény létrehozása. Interferencia. Hologramok. Illúzió három dimenzióban.
Vizsgáljanak egyszerű lézerforrás fénye és hétköznapi tárgyak (szövetdarab, 119
Csillagászat: Miért jobb a binokulár térlátása? Rajz és művészettörténet: digitális művészetek.
3. fejezet: Kommunikáció
az agy megfelelő központja végez el. Ismerje a holografikus kép felvételének és előállításának módját, illetve a 3D mozi/tévé megvalósításának néhány kísérletét (színszűrővel).
géz, vérkenet) által létrehozott interferencia képet.
A kommunikációs lehetőségek megismerése elősegíti az eligazodást az információs társadalomban.
Ismeretterjesztő DVD megtekintése, ami áttekinti a fejezet lényegét.
Tudja, hogy a tévéképet antennák által sugárzott, illetve kábelekkel vezetett elektromágneses hullámok közvetítik. Tudja, mi a rezgőkör és hogyan kelt elektromágneses hullámokat. Magyarázza meg, hogyan lehet egyetlen kábelen sok csatorna adását továbbítani, valamint kiválasztani a megfelelőt. Ismerje fel a környezetében az URH antennákat alakjuk és méretük alapján.
Projektmunka: Nézzen utána, hogyan lehet villámokat, meteorokat észlelni rádió segítségével.
Különleges fegyverek: Nézzen utána, hogy lehetséges-e lézerágyúval rakétákat, műholdakat, repülőgépeket lelőni, ahogyan ezt tudományosfantasztikus filmeken látjuk. Lehet-e az űrbeli robbanásnak hangja? Média- és mozgóképismeret: a kommunikáció alapjai.
Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Rádió és televízió Kamerák, antennák, vevőkészülékek. Elektromágneses rezgések nyílt és zárt rezgőkörben. Moduláció. Az URH és a középhullámú rádiózás összehasonlítása. Az elektromágneses hullámok elhajlása, szóródása, visszaverődése az ionoszférából.
Kísérletileg vizsgáljon elektromágneses rezgéseket az iskolában fellelhető eszközökkel vagy interaktív animáció segítségével.
Mobilmánia 120
Fizika: mechanikai rezgések.
A mobiltelefon felépítése és működése. Bluetooth. USB.
Ismerje, hogy milyen frekvencián kommunikálnak a mobiltelefonok. Mondja el az információ átalakulásait a kommunikáció során. Ismerje a SIM kártya szerepét, továbbá azt, hogyan biztosítják a cellák a lefedettséget. Sorolja fel, hogy milyen feladatokat lát el egy korszerű telefon. Ismertesse milyen frekvencián és hogyan történik a rövid hatótávolságú kommunikáció a Bluetooth eszközzel. Ismertesse az USB kommunikáció technikai alapjait és logikáját.
Projektmunka: Vita Technika: arról, hogy ártalmas-e kommunikációs a mobiltelefon eszközök. használata az egészségre? Érvek és ellenérvek. Lehet-e objektív a mobiltelefon-gyártók véleménye?
Ismerje a fény-anyag kölcsönhatás néhány jellemző esetét, a teljes visszaverődés jelenségét és okát. Magyarázza el, hogyan vezeti a fényt az üvegszál. Mondja el, hogyan lehet információt szállítani fényimpulzusok segítségével. Ismertesse az endoszkóp felépítését, működését, ismerje az endoszkópos operáció és néhány diagnosztikai vizsgálat lényegét.
Csoportos tanulói kísérletek: Vizsgáljanak meg az osztályban közösen vagy kézbe adva optikai szálakat, próbálgassák, hogyan vezeti a fényt! Vizsgálják meg kísérlettel a teljes visszaverődés jelenségét hullámkád segítségével, határozzák meg a teljes visszaverődés határszögét!
Biológia, orvostudomány: korszerű diagnosztikai módszerek.
Ismerje néhány elektronikus memória áramkör működési
Tanulói kísérletek: Vizsgáljon meg CD vagy DVD lemezt
Technika: az információ tárolásának
Tanulói kísérlet: Egy régi telefon szétszedésével gyakorlatban is vizsgálja meg, milyen műszaki megoldást használnak a nyomógombok működtetésére.
A meggörbített fény A teljes visszaverődés jelensége. Az üvegszál. Az optikai kábel. Az endoszkóp.
Technika: információ-továbbítás üvegszálas kábelen.
Végtelen emlékezet A bináris kód, digitális jelek, impulzusok.
121
Elektronikus memóriák. Mágneses memóriák. CD, DVD lemezek. A képek és hangok kódolása.
elvét. Tudja, hogyan jegyzi meg a beleírt 0 vagy 1 értéket. Legyen elképzelése arról, hogyan épülnek fel a gigabájtos flash memória áramkörök. Ismertesse a mágneslemezen való információtárolás elvét. Ismerje, hogy milyen elv alapján kódolják az információt a CD és DVD lemezen. Ismerje a karakterek, hangok, képek kódolásának alapgondolatait, tudja, hogy mi az a tömörítés és ismerje néhány tömörítő algoritmus alapötletét.
közelről, bontson lehetőségei. fényt és állítson elő spektrumot DVD vagy CD lemezzel, magyarázza meg a tapasztaltakat.
Ismerje az elektromos impulzusok szerepét az idegrendszer működésében. Ismerje fel, hogy a fizika az összetett rendszerek leírására alkalmas eszköz, tudjon arról, hogyan modellezik a neuronhálózatokat. Ismertesse az EKG és az EEG diagnosztika lényegét.
Ismeretterjesztő filmek megtekintése DVD-n, animációk használata.
Biológia, orvostudomány: diagnosztikai módszerek.
Ismerje a kommunikáció történetének főbb lépéseit, az azokat megalapozó fizikai ismeretek lényegét. Ismerje Morse, Hertz, Marconi, Tesla érdemeit. Lássa az új
Nézzen utána, milyen mennyiségekkel lehet jellemezni a kommunikáció sebességét és hogyan változott ez az utóbbi száz évben.
Történelem, közgazdaságtan: a kommunikáció szerepe.
Projektmunka: Tényleg egész életre szól-e a CD-lemez vagy néhány év után elvesznek az információk? Vesse össze az elméleti és gyakorlati válaszokat, kérdezzen meg szakembereket is.
Elektromos jelek az emberi testben Az idegrendszer és az idegszálakban terjedő elektromos impulzusok. Neuronhálózatok. Jelek az agyból és a szívből.
A kommunikáció története Az írás. A nyomtatás fizikája. A Morse-féle távíró. A telefon. A vezeték nélküli távíró. A rádió kifejlesztése.
Készítsen a trendeket kifejező grafikonokat. 122
kommunikációs lehetőségek megjelenésének néhány történelmi, gazdasági, társadalmi hatását. 4. fejezet: Különleges képek
A különböző képalkotási eljárások megismerése fejleszti az eligazodást a mai fejlett technikát használó társadalomban.
Ismeretterjesztő DVD Fizika, technika: megtekintése a képalkotási fejezet legfontosabb módszerek. tartalmaival kapcsolatban.
Ismerje a digitális képrögzítés elvi lényegét és a CCD felépítését. Tudja, hogy mit jelentenek a fényképezőgép jellemző paraméterei: felbontás, optikai és digitális zoom. Magyarázza el az integrált áramkörök felépítését néhány keresztmetszeti ábra segítségével! Ismerjen néhány mesterfogást, aminek segítségével jó fényképeket készíthet.
Projektmunka: Gyűjtsön adatokat a digitális kamerák felbontásának fejlődéséről és az árak változásáról. Adatait ábrázolja, a grafikonokról következtessen a trendekre.
Ismerje az elektronok elektromos és mágneses térrel való irányításának fizikai lehetőségeit. Tudja, hogy hogyan pásztázza végig az anyag felületét az atomerő mikroszkóp. A mikroszkópok képein ismerje fel az anyag építőköveit: felületi
Töltsön le az internetről mikroszkópos felvételeket és elemezze azokat.
Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Fényképezés A digitális fényképezés alapjai. Integrált áramkörök. Hogyan készíts jó képet?
Atomfizika: a fényelektromos hatás szerepe a CCD működésében (Nobeldíj, 2009).
Hallgasson meg visszaemlékezéseket az analóg fényképezésről! Mikor lehet ennek még létjogosultsága?
Láthatóvá tett mikrovilág Az elektronmikroszkóp. Mozgó töltés mágneses és elektromos térben. Az elektromágneses tekercs és a kondenzátor mágneses és elektromos tere. Van Allen övek. Az atomerő
Tanulói kísérlet: Otthon vizsgáljon sókristályokat kis optikai mikroszkóppal, próbálja lefotózni a
123
Technika: elektronmikroszkópia, nanotechnológia.
mikroszkóp. Nanotechnológia.
rétegeket, határrétegeket, atomokat, szennyeződéseket. Ismerje a nanotechnológia legújabb eredményeit.
képet, és mutassa be képeit az iskolában is.
Ismerje az infrasütő, az éjjellátó berendezések, a hőkamera, az infra diagnosztika és a távirányító berendezések működésének lényegét. Tudja megindokolni, hogy miért infravörös sugárzást használnak. Ismertesse a mikrohullámú sütő működésének fizikai alapjait.
Projektmunka: Technika: Tanulói kísérlet: infra- és mikrohullámú Fényképezze le eszközök. digitális fényképezőgéppel a tévé távirányító infrajelét! Mutassa be a képeket az órán, és magyarázza meg a jelenséget!
Tudja, hogyan lehet távoli tárgyakat radarral észrevenni. Ismerje a II. világháborúban az angol partokat védő radarrendszer működésének lényegét és hadászati jelentőségét. Ismerje a lopakodó bombázók alakját, tulajdonságait és jelentőségét a mai harci cselekményekben.
Vita arról, hogy tudományos eredményeknek lehet-e meghatározó szerepe a történelem menetének alakításában. Példák és ellenpéldák.
Projektmunka: Nézzen utána, reális lehetőség-e, hogy a Föld magja lehűl, a Földet övező mágneses mező megszűnik, akár 1000 éven belül. Mit mutatnak a mérési adatok, mi látszik a trendekből?
A hatodik érzék? Az infravörös sugárzás és felhasználása: - a vezeték nélküli távirányítók, - a mikrohullámú sugárzás és felhasználása, - a mikrohullámú sütő.
A radar A radar működésének fizikai alapjai. A radar hadászati alkalmazása. Mai radarok és lopakodók. A radar meteorológiai alkalmazása.
Elemezzen radarképeket és ismerje fel a zivatargócokat. Vesse össze a radarképet a látható tartományban készült képekkel. Készítsen ez alapján saját időjáráselőrejelzést. 124
Történelem: Hogyan mentette meg Angliát a radar hadászati alkalmazása a második világháborúban a német repülőgépektől? (A vonatkozó háborús film megtekintése.) Földrajz, meteorológia: radarhasználat az időjáráselőrejelzésében.
Mi van a dobozban? A röntgensugárzás energiája, hullámhossza. A sugárzás áthatoló képessége: csont, lágy szövetek, fémek. Hogyan vizsgálják a repülőtéren a csomagokat? Orvosdiagnosztikai képalkotó eljárások: CT, PET, MRI, NMR. 5. fejezet: Radioaktivitás
Tudja, hogyan rajzolódik ki a röntgenkép. Hasonlítsa össze a röntgenképet néhány más orvosdiagnosztikai képalkotó eljárással. Sorolja fel előnyeit, hátrányait.
Csoportmunkában megvitatandó kérdés: Ki lehet-e mutatni röntgennel egy lenyelt és a bélbe fúródott fogpiszkálót?
Biológia, orvostudomány: diagnosztikai képalkotó módszerek.
A radioaktivitás megismerése fejleszti a kritikus és felelős gondolkodásmódot, segíti felismerni az áltudományos nézeteket, továbbá segít abban is, hogy helyesen értelmezzük a sugárzás veszélyeit eltúlzó híradásokat.
Ismeretterjesztő DVD megtekintése (például Teller Ede munkássága és eredményei).
Biológia: a radioaktív sugárzások hatása.
„Az elemek keletkezése” DVD megfelelő részeinek megtekintése.
Kémia: magkémia. Fizika: atomenergia.
Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján. Fény, ami átmegy a fólián! A radioaktív sugárzás felfedezése. A radioaktív bomlás. Stabil és bomló atommagok. A bomlás véletlenszerűsége. Alfa-, béta- és gammasugárzás.
Tudja, hogyan fedezték fel az első sugárzó anyagokat (uránium, polónium, rádium). Ismerje a sugárzás okát, és magyarázza meg, mit jelent az, hogy a radioaktív magok nem öregszenek.
Tanári kísérlet: Vizsgáljanak meg kísérletileg néhány sugárzó anyagot, detektálják a háttérsugárzást GM csővel.
Kémia, tudománytörténet: miért voltak túlnyomórészt kémikusok, akik felfedezték a radioaktivitást?
A sugárzásokról való ismeretei alapján legyen képes eldönteni, hogy az
DVD-film megtekintése a radioaktív sugárzásokról.
Fizika: az elnyelődés (abszorpció) fogalma.
A radioaktív sugárzás fajtái Az alfasugárzás tulajdonságai: töltés, áthatoló képesség, ionizáció.
125
Az alfa részecske. A bétasugárzás töltése, kölcsönhatása az anyaggal. A gammasugárzás és kölcsönhatása az anyaggal.
egyes sugárzások esetén milyen árnyékolást kell használni. Ismerje, hogy miből áll az alfa, a béta és a gamma összetevő és ennek alapján adjon kvalitatív magyarázatot a tapasztalt tulajdonságokra.
Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Vigyázat, sugárveszély! Radioaktív izotópok. Felezési idő, aktivitás. Radioaktív izotópok a szervezetben. Radioaktív kormeghatározás.
Ismerje az aktivitás és a felezési idő fogalmát. Legyen fogalma arról, hogyan lehet a szervek állapotát a radioaktív jód nyomkövetésével vizsgálni (vese, pajzsmirigy), illetve hogy mi a radioaktív kormeghatározási módszer lényege.
Aktivitás - idő Kémia: diagram elemzésével magkémia. határozza meg a felezési időt. Projektmunka: Ismertessen néhány régészeti leletet, aminek a korát a radiokarbon módszerrel határozták meg.
Radioaktivitás a környezetünkben Csernobil. A radioaktív hulladék. A radioaktivitás egészségügyi hatásai: - sugárbetegség, - sugárterápia. A természetes háttérsugárzás.
Ismerje, mi történt A csernobili balesetről Csernobilban. szóló DVD- film Tudjon arról, miért megtekintése. nehéz biztonságosan elhelyezni a radioaktív hulladékot. Tudjon arról, miért veszélyes az alfa sugárzó izotóp, ha lenyeltük, és miért veszélytelen, ha a szervezeten kívül van. Tudja felsorolni a természetes háttérsugárzás forrásait.
126
Biológia: A sugárzás szerepe az evolúcióban a mutációk előidézése révén. Fizika: atomreaktorok működése, atomenergia.
6. témakör: Csillagászat (20 óra) Feldolgozott tartalmak és fejlesztendő kompetenciák: A témakörben feldolgozott ismeretek, megalapozott fogalmak a csillagászat témakörébe engednek betekintést. A tanulók találkozhatnak azokkal a megfigyelésekkel, jelenségekkel, fogalmakkal, amelyek a tudományos hírekből gyakorta visszaköszönnek. A tudományos ismereteken túl a csillagászat a filozófiával, irodalommal, képzőművészettel is szoros kapcsolatban áll, s az emberi lét általános kérdéseire irányítja a figyelmet. A tudományok társadalmi relevanciája a csillagászaton belül a legnyilvánvalóbb módon jelenik meg a tudománytörténet tanulságai és az emberi faj jövőjére vonatkozó kérdései kapcsán. A témakörből izgalmas, jól motiváló, minden irányba nyitott tananyag építhető fel, illetve tevékenység szervezhető. A csillagászati tartalmak sajátsága, hogy lehetőséget nyújtanak mind a fizikai, mind a komplex természettudományos ismeretek szintézisére egy-egy konkrét jelenség kapcsán. Mód nyílik a természettudományos kompetencia fejlesztésére, az ok-okozati összefüggések értelmezésére konkrét problémák kapcsán. A témakör számos nyitott kérdést is megfogalmaz a jövőről. A kérdések kapcsán rendezett viták fejlesztik a vitakészséget, ennek révén az anyanyelvi kompetenciákat, tudatos állampolgárrá nevelnek. A csillagászat számos irodalmi és művészeti vonatkozásának felhasználásával fejleszthetjük a diákjaink esztétikai érzését. A közös és egyéni munka során végzett anyaggyűjtés, az önálló prezentációk készítése a digitális kompetenciát fejleszti. Az űrkutatás fejlődését tanulmányozva a tudomány gazdasági vonatkozásaival is megismerkedhetnek tanítványaink. A témák aktualitása, s mindenki számára nyitott programjai (pl.: amatőr csillagászat, Setiprogram) az életkornak megfelelő szinten a közvetlen bekapcsolódás lehetőségét adja a természettudományos kutatás egyes formáiba.
127
Témák, problémák, fogalmak 1. fejezet: A Naprendszer
Követelmények, fejlesztendő kompetenciák
Javasolt tevékenységek
Az alapműveltség elengedhetetlen része megismerni lakhelyünket a Világegyetemben.
Kapcsolatok
DVD-film megtekintése Földrajz: a Naprendszerről. a tananyag csillagászati fejezetei. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Mit tudunk a Naprendszerről? A Naprendszer szerkezete, legfontosabb objektumai. Ekliptika síkja. A bolygók keringésének és forgásának sajátságai. A Naprendszer keletkezése.
Ismerje a Naprendszer Önálló munka: Fizika: szerkezetét, a bolygók Internetes Kepler-törvények. főbb típusait, a anyaggyűjtés, mozgásuk képgaléria készítése, jellegzetességeit. HST felvételeinek, Legyen tisztában a vagy pl.: a NASA Naprendszer arányaival,honlapjának a bolygók egymáshoz felhasználásával. viszonyított méretével, a Naprendszer Poszter készítése, keletkezésének vetélkedő legfontosabb összeállítása stb. elméleteivel. Számítógépes modellek keresése az interneten (mikor, hol találhatók a bolygók). Tudománytörténeti adatgyűjtés, pl.: Laplace élete.
A Föld, mint bolygó A Föld alakja, és a gravitációs erő kapcsolata. A Föld mozgásai. A Föld felszínének fizikai viszonyai, az ezeket befolyásoló tényezők. A felszínt alakító erők fizikai értelmezése. A Föld kora.
Ismerje a Földet, mint égitestet, az űrből nyújtott látványt, annak okát, a légkör sajátosságait, a felszíni viszonyokat, s az azt befolyásoló tényezőket, ezek kapcsolatát a légkör jellemzőivel és a hőmérsékleti viszonyokkal. Ismerje a Föld korát, az
Internetes adatgyűjtés: Földrajz: A Föld látványa az a Föld forgása és űrből - képgyűjtés. A keringése, a Föld Föld, mint bolygó forgásának jellemző adatainak következményei összegyűjtése. (nyugati szelek öve), a Föld belső szerkezete. A sarki lapultság okának bemutatása és magyarázata forgó acélabroncs segítségével.
128
erre vezető megfontolásokat. Ismerje a Föld mozgásainak periódusait, a periódusok legérdekesebb változásait az időben (pl.: évmilliókkal ezelőtt egy év több napig tartott, mint most). Ismerje az apály-dagály jelenséget, mint a Föld és a Nap, illetve a Hold kölcsönhatását. Legyen tisztában a Föld alakjának legfontosabb jellegzetességeivel, a sarki lapultság magyarázatával, hozzávetőleges mértékével. Miért mutatja felénk mindig ugyanazt az oldalát a Hold? A Hold jellemző adatai (távolság, keringési idő, forgási periódus, hőmérséklet), a légkör hiánya, a holdfelszín anyaga, a Hold formakincse. A Hold fázisai, a fázisok magyarázata. A hold- és a napfogyatkozás. A Hold kora.
Legyen tisztában a Hold Önálló projektmunka: Biológia: méretével és Első ember a Holdon. a Hold és az ember távolságával, látszó biológiai ciklusai. méretének a Nappal A Hold magyar közel azonos voltával hírességekről Földrajz: (ennek elnevezett kráterei (a az apály-dagály következményeivel, pl.: hírességek életrajza). jelenség hatása a gyűrűs A Hold távcsöves tengerpartokra. napfogyatkozással). vizsgálata, látogatás Tudja értelmezni a Hold távcsöves Történelem: fázisait, legyen bemutatóhelyre. a napfogyatkozások tisztában a szerepe az emberi fázisváltozások A holdfázisok és kultúrában. irányával, ismerje a fogyatkozások fogyatkozásokat, s el vizsgálata Kultúrtörténet: tudja különíteni a animációkon keresztül. a Hold „képének” fázisoktól. értelmezése a múltban. Legyen tisztában a Hold fizikai viszonyai és a felszíni alakzatok közötti összefüggésekkel. Tudja értelmezni a kráterborítottságot, a Holdfelszínt alakító folyamatokat. Tudja magyarázni, hogy a Hold miért mutatja 129
mindig ugyanazt az oldalát a Föld felé. Ismerje a Hold és a Föld kölcsönhatásait, a Hold kutatásának legfontosabb állomásait. Lehet-e élet a bolygószomszédjainkon? A Merkúr, a Vénusz és a Mars jellegzetességei. A légkör hiányának és a légkör jelenlétének következményei. A hőmérsékleti viszonyok. Érdekességek a bolygókon: A Merkúr elnyúlt pályája. A Vénusz különlegesen sűrű légköre. A Mars jégsapkái. A kisbolygók övének elhelyezkedése, egyes objektumai.
Tudja összehasonlítani Fényképgyűjtemény, Biológia: táblázat segítségével a „slide show” készítése. az élet fizikai feltételei. két égitest sajátságait, felszíni viszonyait, Képzelt lény tervezése Fizika: értelmezze az eltérések a bolygó fizikai a Kepler-törvények okait, s azok viszonyait figyelembe alkalmazása a bolygók következményeit. véve. pályájának és keringési Ismerje fel az ok-okozati idejének kapcsolatot a bolygó Magyar vonatkozású összehasonlításakor, felszínének kisbolygók. az üvegházhatás a sajátosságai és a Vénuszon. bolygón uralkodó fizikai Távcsöves viszonyok között. megfigyelés, a HST Kémia: Ismerje a Mars képei. kémiai folyamatok a sajátosságait, a Vénuszon, a bolygók Marskutatás Önálló projektmunka: légköre, anyaga. legfontosabb A Merkúr, a Vénusz és eredményeit. a Mars Ismerje a kisbolygó megismerésének fogalmát, a Mars és a története, ember Jupiter között gyártotta eszközök a elhelyezkedő bolygókon. kisbolygóövet.
Az óriásbolygók jeges világa A Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz jellegzetességei. Az óriásbolygók anyaga. Gyűrűk és holdak az óriásbolygók körül. A Szaturnusz gyűrűjének sajátságai. A Vörös-folt a Jupiteren.
Legyen tisztában az Az óriásbolygók a HST Fizika: óriásbolygók fényképein. hőtan, az anyagok legfontosabb fizikai halmazállapotai. jellemzőivel, az Az óriásbolygók óriásbolygókon felfedezésének Tudománytörténet: megjelenő többféle tudománytörténeti Galilei munkássága. halmazállapotú vonatkozásainak anyaggal, a legnagyobb feldolgozása (pl.: Irodalom: holdak és a gyűrűk Galilei, Huygens, a bolygók a sajátságaival. Cassini). költészetben. Fel tudja ismerni képről a Naprendszer A Jupiter és Kémia: óriásbolygóit Szaturnusz a bolygók anyaga. jellegzetességeik megfigyelése szabad alapján. szemmel és távcsővel. Legyen tisztában azzal, 130
hogyan határozza meg a hőmérséklet és a nyomás együttesen az anyag halmazállapotát.
A bolygók kelésének és nyugvásának, valamint elhelyezkedésének megkeresése az interneten (pl. mcse.hu, a Magyar Csillagászati Egyesület honlapja). A Jupiter holdjainak (Galilei-holdak) megfigyelése.
Mi van a Naprendszer külső vidékein? Kuiper-öv és a Plútó. Meteorok, meteoritek. Üstökösök és szerkezetük. A meteorhullások és az üstökösök kapcsolata. A Földet fenyegető kozmikus katasztrófa esélye felé? A hősugárzás jellemzői. Mit jelent a napállandó?
Legyen ismerete a külsőKutatómunka: Fizika: kisbolygóöv létezésről, Legfontosabb a Kepler-törvények - az a Plútó „státuszának” meteorrajok, ezek üstökösök elnyúlt változásáról. megfigyelésének ellipszis pályája. Ismerje a meteorok és története (pl.: meteoritek közötti Humboldt expedíció). Földrajz, biológia: különbséget, a földtörténeti meteorok típusait, a Meteorkráter katasztrófák. meteoritek sajátságainak felszínformáló hatását. megfigyelése, a Földrajz: Ismerje az üstökösök meteor becsapódás kráterbecsapódás mibenlétét, a Nappal modellezése. A keltette felszíni való kölcsönhatásuk meteorok alakzatok keresése következményeit. pusztításának térképeken, Ismerjen néhány mértékére vonatkozó műholdfelvételeken. fontosabb üstököst, becslések készítése. melyek a tudományos kutatás homlokterébe A Halley-üstökös kerültek. felfedezésének története. Üstökös-becsapódás a Jupiterbe. Kozmikus katasztrófa ábrázolása a filmekben - mennyiben reális, hol hibás? Kozmikus katasztrófa animációkon (internet).
2. fejezet: A csillagok világa A csillagok és a Nap megismerése nemcsak az általános műveltség megszerzése miatt fontos, hanem számos olyan kompetenciát fejleszt, amelyek a
Ismeretterjesztő film DVD-n a Napról és a csillagokról. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
131
Földrajz: csillagászati alapismeretek.
környezetünkkel kapcsolatos felelősségteljes, tudatos magatartásunkat alakítják. Milyen messze van tőlünk a legközelebbi csillag? A Nap jellemzői, hőmérsékleti viszonyai, energiatermelése. A Nap hatása a Földre. Napkitörések, napszél, napfoltok. A Nap Földre sugárzott energiája.
Ismerje a Nap Kísérleti megfigyelés: Földrajz: évszakok szerkezetét, Napfolt észlelés változása. legfontosabb fizikai távcsővel - kivetítés, jellemzőit, a Nap vagy napszűrő. A Fizika, földrajz: hatását a Földre és a napfoltok a fény elnyelése, kozmikus környezetre, helyzetváltozásának üvegházhatás. energiatermelésének nyomon követése. elvét. (Interneten is Földrajz: a nap Ismerje a sarki fény lehetséges). hosszának változása. jelenségét, mint a Nap és a Föld mágneses A korábbi Történelem, terének kölcsönhatását, napfogyatkozások művészettörténet, legyen tisztában a felvételei vagy más filozófia: felületegységre jutó interneten napkultusz az antik sugárzott energia és az megtalálható felvételek kultúrákban. évszakok változása alapján a napkitörések közötti kapcsolattal. megfigyelése. Projektmunka: A napaktivitás hatása a műszaki eszközeinkre. Besugárzás becslések eltérő napszakokban, évszakokban a napsugárzás hajlásszögéből, s a napkelte és napnyugta közötti időből. Elnyelési kísérletek télen: pl.: földdel (falevéllel) behintett hó olvadásának megfigyelése. Önálló kutatómunka: A Nap és a földi légkör kölcsönhatásainak vizsgálata naplemente környékén készített felvételek segítségével.
Melyek egy csillag "életének" 132
állomásai? A csillagok definíciója, jellemzői. A csillagok lehetséges fejlődési folyamatai, annak jellemzői. A Nap várható jövője. Néhány különleges égi objektum.
3. fejezet: A kozmosz megismerése
Ismerje a csillagok Projektek, önálló Fizika: jellemzőit, az munkák, poszterek magfúzió, a csillagok energiatermelésüket internetes háttérrel, pl.: energiatermelése. biztosító magfúzió Mik azok a fekete folyamatát. lyukak? Filozófia: Legyen tisztában azzal, A vörös óriások és az anyagelvű hogy a csillagok élete fehér törpék. világnézet alapjai. ciklikus, a csillagok A „csillagjegy” születnek és fogalmának Irodalom, elpusztulnak. értelmezése. (Miért képzőművészet: Ismerje a csillagfejlődés van az, hogy az Ikrek „a csillagos ég alatt”. legfontosabb állomásait, jegyében születettek a csillag mérete és a nyáriak, de az Iker fejlődési út közötti csillagképet télen összefüggéseket. látjuk?) Tudja alkalmazni ismereteit csillagunkra, Irodalmi, filozófiai a Napra. esszé: „Csillagok Tudja a kapcsolatot a porából vagyunk földi anyag és a valamennyien”. csillagkeletkezési folyamat között: Tudománytörténet: „csillagok porából Hogyan rengették meg vagyunk valamennyien”. az arisztotelészi Ismerjen néhány világképet (az égbolt különleges kozmikus változatlanságáról) a objektumot, pl.: fekete- csillagászati lyuk, szupernóva, megfigyelések? (Pl.: pulzár, kvazár és ezek Tycho de Brahe sajátosságait. szupernóva megfigyelése) Fontos természettudományi és társadalomtudományi kompetenciákat fejleszt annak megismerése, hogy az űrkutatás nemcsak az emberi kíváncsiságot elégíti ki, hanem számos kézzelfogható haszonnal is jár.
DVD-film megtekintése Földrajz: a világűrről és az csillagászati űrkutatásról. alapismeretek. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Milyen messze kell keresni galaxisikertestvérünket? A galaxis fogalma, jellemzői, típusai, mozgásai. A Tejútrendszer
Ismerje a galaxis Kísérleti megfigyelés: Fizika: fogalmát, a galaxisok a Tejútrendszer a fény véges típusait, a Tejútrendszer szabad szemmel vákuumbeli 133
jellemzése, mérete, legfontosabb jellemzőit. történő megfigyelése, sebessége, ami határt szerkezete. Ismerje a haló és a az Androméda-köd szab az információ Az Androméda-köd. gömbhalmazok távcsöves terjedésnek. fogalmát, a megfigyelése. Naprendszer helyét a Tejútrendszerben. PowerPoint bemutató: Ismerje az Androméda- Képek gyűjtése köd, mint (galéria készítése) „ikergalaxisunk” galaxisokról. távolságát. Tudja, hogy mit jelent ez a távolság a galaxisunkról szerezhető ismeretek vonatkozásában. Legyen tisztában azzal, hogy a világegyetemben galaxisok milliárdjait találjuk. Hogyan hódítja meg az ember a világűrt? Az űrkutatás állomásai: első ember az űrben, a Hold meghódítása, magyarok az űrben. A modern űrkutatás célpontjai, a jövő tervei. Emberi objektumok az űrben: hordozórakéták, szállító eszközök. A világűr megfigyelése: távcsövek, parabolaantennák.
Legyen tisztában az Projektek, önálló Fizika: űrkutatás fejlődésének munkák, poszterek a rakéta elve, avagy a legfontosabb internetes háttérrel, pl.: lendületmegmaradás. állomásaival. első ember az űrben; a Ismerje a magyar Hold meghódítása; Biológia: űrkutatás történetét, magyarok az űrben; a tartós súlytalanság Farkas Bertalan magyar tudományos hatása az emberi űrhajóstól Simonyi eredmények szervezetre. Károly űrturistáig. felhasználása az Ismerje a Nap, a űrkutatás során; Fizika: bolygók és holdak a nemzetközi a mesterséges kutatásának néhány űrállomás története, gravitáció, egyenletes fontos programját. eredményei, jövője; körmozgás. Legyen tisztában azzal, a Hubble Space hogy a világűrből fontos Teleszkóp története, Pszichológia: információkat eredményei; a nagy távolságú nyerhetünk a Földről. gigantikus forgó emberes űrutazás Ismerje az emberes űrállomás tervek a pszichológiai korlátjai. űrutazások nehézségeit,világhálón. az ezzel kapcsolatos Relativitáselmélet: terveket. a nagysebességű Ismerje azokat a utazás és az idő. legfontosabb eljárásokat, amelyekkel kozmikus környezetünket vizsgáljuk. Ismerje az űrbe jutás alapvető technikáit (rakéta, űrrepülő). Ismerje a nagytávolságú emberes űrutazás 134
nehézségeit, a mesterséges gravitáció megvalósításának lehetőségeit. Egyedül vagyunk a világban? Az exobolygók keresése. Az élet feltételeinek térbeli és időbeli korlátai: „Lehet-e másutt élet?” Az értelmes élet kutatása.
4. fejezet: Az Univerzum szerkezete
Legyen tisztában azzal, Kiselőadás: A Setihogy milyen érvek program sajátosságai. szólnak amellett, hogy az ember egyedüli Alkotómunka: értelmes lény az Milyenek lehetnek a Univerzumban, s mik földönkívüliek? szólnak ellene. Tudja milyen A földön ívüliek nehézségei és megjelenése a lehetőségei vannak filmekben (kritikai annak, hogy az elemzés). emberiség egyszer elhagyja a Földet, és Vita: Élet a Földön hogy milyen kényszerek kívül?! vezethetnek ebbe az Egy képzeletbeli – a irányba. miénktől alapvetően Ismerje az élet eltérő – életforma keresésének történetét bemutatása. a Marson; legyen tisztában az élet Képzelt jövőbeli lény létrejöttének biológiai tervezése: az élet feltételeivel, azzal, hogy fejlődésének jövőbeli másféle életformák is iránya az evolúció létezhetnek. törvénye alapján. (szöveg, rajz stb.)
Biológia: az evolúció elveinek alkalmazása egy képzelt lényre. Irodalom: képzelt lények. Irodalom, film: találkozás más értelmes lényekkel. Filozófia: Egyedül vagyunk a világban? Matematika, fizika: a találkozás esélyei.
A világmindenség DVD-film az Fizika: keletkezésének, Univerzum gravitáció, energiatörténetének, történetéről, megmaradás. szerkezetének kérdései kutatásáról, az elért a természettudományos eredményekről. Filozófiai kérdések. kompetenciák alapjait fejlesztik. Beszélgetés a témáról, előre megadott szempontok alapján.
Hogyan képzeljük el az elképzelhetetlent? Az Univerzum tágulására utaló tapasztalatok, a galaxis halmazok távolodása. Az Univerzum fejlődése, az
Ismerje a HubbleEgyszerű modellek Irodalmi vonatkozások. törvényt, az ősrobbanás készítése: felfújt elméletet, tudja azt, léggömbön lévő Képzőművészeti hogy közelítőleg mikor rácspontok kölcsönös alkotások. történt. helyzetének vizsgálata Ismerje a térben véges, a léggömb tágulása de határtalan táguló során. 135
ősrobbanás elmélet. A tér és idő szerkezete az elmélet szerint.
Univerzum modelljét. Tudjon érvelni, vitatkozni ezekkel a meghökkentő tényekkel kapcsolatban.
Egykori bölcsek gondolatainak elemzése, pl. Ágoston: „Isten a világot nem az időben, hanem az idővel együtt teremtette” vagy Pascal: „hogyan is foghatná fel elménk a világ teljességét, hiszen egyaránt végtelen messze vagyunk a végtelenül nagy és a végtelenül kicsi dolgoktól” stb. Vita: Mit jelent számodra végtelen? Megérthető-e a világ? Egyszerű-e, szép-e a világ? stb.
Aki távolra néz, az a múltba néz! A vákuumbeli fénysebesség véges volta és átléphetetlensége. A téridő sajátságai. Mit jelent a múlt és a jövő? A relativitáselmélet néhány érdekes következménye (az idő megnyúlása és a távolság összehúzódása). Néhány meglepő „paradoxon” (pl.: az ikerparadoxon).
Legyen tisztában azzal, Vitatkozás, hogy a fénysebesség beszélgetés, érvelés a véges volta hogyan téridővel kapcsolatos befolyásolja az kérdésekről. Univerzumról szerzett tapasztalatokat, az Animációk az Univerzumról kialakított Interneten a képünket. relativisztikus Ismerje fel, hogyan jelenségekre. válik-e modell alapján a tér és az idő Einstein életének szétválaszthatatlanná. bemutatása. Értse meg, hogy mi a különbség azon múltbeli Önálló novella, esszé események között, írása, pl.: „Aki távolba amelyek elvileg sem néz, az a múltba néz!” befolyásolhatták jelenünket, s azok között, melyek befolyással voltak ránk. Értse meg az ikerparadoxon lényegét.
136
Filozófiai és tudománytörténeti vonatkozások. Fizika: a fény sebessége: határ, melyet nem lehet átlépni – analógiák a fizika területén: az ősrobbanás pillanata, az abszolút nulla fok.
