Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013
POZNEJ NEJEN NAŠI SLUNEČNÍ SOUSTAVU – VYUŽITÍ MODELŮ PŘI VÝUCE ASTRONOMIE Zuzana Suková KMT Oddělení fyziky Fakulty pedagogické Západočeské univerzity v Plzni Abstrakt: Jako učitelé fyziky bychom se měli stále zamýšlet nad tím, jakým tématem můžeme své žáky a studenty motivovat a přitáhnout ke studiu přírodních věd. Ve svém příspěvku bych chtěla poukázat na možnost zvýšení atraktivity fyziky prostřednictvím často oblíbené astronomie. Cílem je několik námětů, jak lze žáky učit astronomii pomocí názorných modelů už od 1. stupně základní školy. Jak jim můžeme vysvětlit střídání fází Měsíce a přiblížit rozměry naší sluneční soustavy, některých hvězd nebo celé Galaxie? Třeba vyrobením jednoduchého modelu. Při práci s názornými pomůckami můžeme působit nejen na žáky s auditivní, ale také s vizuální a kinestetickou pamětí. Klíčová slova: fáze Měsíce, Galaxie, HR diagram, model, sluneční soustava Úvod V posledních letech se učitelé základních i středních škol nejen v České a Slovenské republice často setkávají s neoblíbeností přírodovědných předmětů, fyziku nevyjímaje. Výsledkem potom je, že více studentů si na vysokých školách vybírá humanitní obory a technicky zaměřených absolventů může v budoucnu být nedostatek. Tento trend naznačuje i vyhodnocení mého dotazníku zkoumajícího oblibu předmětu fyzika, emocionalitu v předmětu a školní úspěšnost, který byl aplikován u 10 tříd z 5 škol v České republice (celkem 218 žáků). Fyziku zde jako celkem oblíbený předmět uvedlo 40% žáků, 15% na tento předmět nemá žádný názor a 45% ji rádo nemá, 30% žáků učivo fyziky ze svého pohledu zvládá, 45% mu někdy rozumí a jindy ne a 15% žákům učivo nejde. Při hodinách fyziky se nenudí 35%, občas se nudí 30% a často zažívá nudu 35% žáků. Tato čísla jsou smutná, vezmeme‐li v úvahu, že fyzika by měla popisovat svět kolem nás a vysvětlovat děje, které v něm probíhají. Problém vidím v tom, že fyzika se kvůli nízké hodinové dotaci stává spíše vědou teoretickou a pro žáky abstraktní. Ve svém příspěvku se pokusím nabídnout několik podle mě názorných modelů, kterými lze hodiny oživit. K motivování ke studiu fyziky bych chtěla využít téma astronomie. Na českých školách je sluneční soustavě věnována poměrně velká časová dotace v 9. ročnících základních škol (odpovídají tomu kvarty víceletých gymnázií). Ve školních vzdělávacích programech najdeme dále v 1. ročnících čtyřletých gymnázií (kvinty víceletých gymnázií) téma Keplerových zákonů a ve 3. ročnících (septimy víceletých gymnázií) je začleněna na některých gymnáziích astrofyzika, ale v tuto dobu je již poměrně pozdě na motivování žáků ke studiu technických oborů na vysokých školách, protože již mají zvolené semináře, což jsou často maturitní předměty, v jejichž studiu obvykle pokračují i po maturitě. Při pohledu na dokument štátny vzdelávací program Slovenské republiky je hodinám fyziky věnováno ještě méně času a astronomii vůbec nic. V plánech je zařazeno učivo astronomie pouze na prvním stupni základní školy (ta končí 4. ročníkem). Na druhém stupni nebo střední škole bychom nenašli už žádnou zmínku. Zajímavé by bylo se stejně jako Hanisko podívat, co vše se ale mají z astronomie žáci 1.–4. třídy naučit. To ale není cílem tohoto příspěvku. Snad můžeme zmínit alespoň černou díru, která ale podle mne je pro ně příliš složitá a nepochopitelná. Podívejme se tedy opět do České republiky, kde ještě v rámcovém vzdělávacím programu určeném pro základní školy a pro gymnázia najdeme poznatky z astronomie, a na možnosti, jak je učit studenty alespoň trochu „zážitkovou“ formou s důrazem na názornost. Navíc se ve všech navrhovaných modelech snažím o působení nejen na žáky s auditivní pamětí (popis modelu, diskuse), ale také s vizuální (vidí třírozměrný model) a kinestetickou (s modelem manipulují). ‐ 246 ‐
Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013 Fáze Měsíce Stejně jako na Slovensku i u nás se objevují zmínky o vesmírných tělesech již na prvním stupni základní školy v hodinách prvouky – například fáze Měsíce. Změn tvaru Měsíce v průběhu měsíce si všimne každé dítě, ale myslím si, že by mělo mít také představu, jak k nim dochází. V každé učebnici pro první stupeň nalezneme schematické obrázky fází Měsíce, ale jak uvádí i Velmovská, tak ne vždy jsou vhodné, fyzikálně správné a pro žáky pochopitelné (Velmovská, 2013). Z tohoto důvodu jsem navrhla jednoduchý model. Dva malé míčky (například na ping‐pong) představují Zemi a Měsíc, Slunce představuje baterka. Baterku a míček představující Zemi umístíme do průhledných stojánků stejné výšky. Je vhodné jednu polovinu míčku představujícího Měsíc natřít tmavě, což má představovat jeho neosvětlenou polokouli. Postupně žák umisťuje míček představující Měsíc do různě vysokých stojánků a stojánek postupně na různá místa symbolické oběžné dráhy kolem Země. Vždy natočí míček tak, aby světlá část představovala osvětlenou polokouli. Rozsvícením baterky si může sám ověřit, zda míček natočil správně, tedy která část Měsíce je v daném bodě dráhy osvětlená Sluncem. Při pohledu od míčku představujícího Zemi potom určí, jaký tvar má osvětlená část míčku představujícího Měsíc – tedy fázi Měsíce. Použijeme‐li stojánky stejné výšky, nastane místo úplňku zatmění Měsíce a místo novu zatmění Slunce. Tento model mi přijde mnohem názornější a pochopitelnější než pouhý obrázek. Je ale vhodné zařadit do hodiny také diskusi, kdy sami žáci díky návodným otázkám učitele vysvětlí, proč někdy dochází k zatmění a jindy ne (Měsíc neobíhá kolem Země ve stejné rovině jako Země kolem Slunce). Dalším modelem by potom mělo být ukázáno, proč ze Země vidíme z Měsíce stále stejnou tzv. přivrácenou polokouli. Jeden žák bude představovat Zemi a druhý jej pomalu obejde a přitom se jednou otočí kolem vlastní osy. Zařazením diskuse je vhodné žákům vysvětlit pojem vázaná rotace. Stejným principem můžou být učeny fáze Měsíce i v 6. ročníku v rámci předmětu zeměpis. Poměr velikostí planet a Slunce Žáci základní školy (myslím, že i mnohem dříve než v 9. ročníku) by také měli mít alespoň rámcovou představu o poměrech velikostí v naší sluneční soustavě. Použijeme‐li k tomu názorný model a nebudeme žáky trápit čísly, mohli bychom jej začlenit dokonce i na prvním stupni. Ale i ve vyšších ročnících rozhodně není vhodné, aby žáci nazpaměť jako básničku odříkali poloměry či vzdálenosti vesmírných těles, protože by je stejně brzy zapomněli a místo motivování by to vedlo spíše k averzi k fyzice. Ve škole by přeci měl být spíše kladen důraz na porozumění a přibližnou představu. Konkrétní hodnoty si můžeme vždy snadno zjistit na internetu. Protože je naše sluneční soustava obrovská, tak ji miliardkrát zmenšíme. Tehdy má trpasličí planeta Pluto rozměry jako zrnko pepře (myšlena kulička o průměru 2 mm). Žáky necháme odhadnout, jak velké bude v tomto měřítku Slunce a planety naší sluneční soustavy. Správné rozměry modelu zjistíme převedením skutečných hodnot v poměru 1 : 1 000 000 000, ale před samotným a pro žáky trochu nudným výpočtem je toto tipování vhodnou aktivizační metodou. Děti rozdělíme do skupinek a necháme je model vytvořit z reálných předmětů. Vhodné je použití něčeho kulatého a známého – mně osobně se osvědčilo přinést do třídy ovoce, zeleninu a koření (pepř, nové koření, hrášky, lískové a vlašské ořechy, hroznové víno, mandarinky, pomeranče, grapefruity, hlávkové zelí, melouny, …). Lze použít i různě veliké míče, ale tady je problém, že na rozdíl od ovoce, které má vždy přibližně stejnou velikost, může být míč obecně libovolně veliký. Pro žáka je mnohem přínosnější přirovnat Zemi k hrášku a Jupiter ke grapefruitu, než jedno ke kuličce a druhé k míčku. Cílem celé této aktivity je prvotní motivace, kdy chceme žáky zaujmout, vtáhnout je do děje. Během ní si žáci nejprve uvědomí a případně ve skupinách diskutují o tom, v jakém pořadí podle velikosti jdou jednotlivá
‐ 247 ‐
Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013 tělesa za sebou. Následně ve skupinkách diskutují o své představě modelu. Při řešení úkolů ve skupinách jsou rozvíjeny klíčové kompetence k řešení problému, komunikační a sociální. Vytvoření modelu jsem realizovala u věkově nehomogenní skupiny 16 dětí v září 2012 v rámci soustředění talentovaných žáků (řešitelů FO a AO) Fyzikální kemp (Obr. 1). Přestože se jednalo o žáky věnujících se fyzice potažmo astronomii, tak žáci vytvořili model s chybami. Hlavními nedostatky byly větší poloměry kamenných planet a naopak řádově mnohem menší rozměr Slunce. V jejich modelech se ztrácely propastné rozdíly velikostí, které v naší sluneční soustavě nalezneme. Ale myslím si, že i mnohý učitel fyziky by bez počítání správně tento model nesestavil.
Obr. 1: Účastníci soustředění talentovaných žáků navrhují modely sluneční soustavy V dalším kroku se žáky vypočítáme správné rozměry těles (u mladších žáků jim pouze sdělíme správné řešení). Získáme tak například následující tabulku (Tab. 1), obdobnou uvádí ve své práci i Macháček (Macháček, 2008). Při celé aktivitě si žáci uvědomí, jak moc zkreslený je nejen jejich pohled na poměr velikostí planet a Slunce, ale díky přirovnání k něčemu známému si správný model snadněji zapamatují i představí. Tab 1: Model sluneční soustavy z ovoce, zeleniny a koření. Objekt Skutečný Poloměr tělesa Přirovnání k něčemu poloměr sluneční v měřítku z našeho okolí (kulatého soustavy tělesa v km 1 : 1 000 000 000 v tvaru) cm Slunce 696 300 69,63 Obří dýně „goliáš“ Merkur 2 400 0,24 Hrášek Venuše 6 100 0,61 Lískový oříšek Země 6 400 0,64 Lískový oříšek Měsíc 1 700 0,34 Kulička nového koření Mars 3 400 0,34 Hrášek Jupiter 69 900 6,96 Grapefruit Saturn 58 200 5,82 Grapefruit Uran 25 600 2,56 Mandarinka Neptun 24 700 2,47 Mandarinka Pluto 1 100 0,11 Zrnko pepře Další otázkou je, jak je rozlehlá tato část s planetami v našem modelu. Vešel by se nám model do třídy nebo na chodbu školy? Zkusíme nejprve opět kvůli motivaci nechat žáky hádat střední vzdálenost Pluta od Slunce (nebo Země od Slunce, …). Navrhované tipy žáků budeme psát na tabuli a necháme hlasovat, ke které variantě se kdo kloní. Díky této aktivitě se opět zapojí celá třída. Je důležité žáky při tipování nikdy nekritizovat, protože tím se u nich vytvoří strach z toho, že řeknou špatnou odpověď a příště se raději nezapojí vůbec. Přesto i mě překvapilo, jak i starší žáci nad tímto ‐ 248 ‐
Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013 vůbec logicky nepřemýšlejí a navrhnou vzdálenost třeba 2 metry, kdy by se jednotlivá tělesa skoro dotýkala. Správné hodnoty opět zjistíme výpočtem. Model máme v měřítku 1 : 1 000 000 000, skutečná střední vzdálenost Pluta je přibližně 40 AU (1 AU je střední vzdálenost Země od Slunce, přibližně se jedná o 150 000 000 km), tedy 6 000 000 000 km. Pro poloměr modelu nám vyjde neuvěřitelná hodnota 6 000 m. Do třídy ani na chodbu by se nám tedy model nevešel a většinu žáků toto zjištění překvapí. Pro větší názornost můžeme vzdálenost 6 km přirovnat ke vzdálenosti v našem městě. (Suková, 2012) Model sluneční soustavy podruhé Měřítko modelu můžeme také zvolit tak, abychom mohli Slunce a planety rozmístit po celé Slovenské republice, po kraji nebo po městě, ve kterém vyučujeme. Tím snadno propojíme v hodině nejen učivo fyziky, ale také zeměpisu. Můžeme například použít slepou mapu nebo ke každému městu, do kterého jsme umístili v modelu planetu, žáci zpracují krátký referát (rozloha, počet obyvatel, …). Vše můžeme v rámci hodin výtvarné výchovy navíc graficky zpracovat a vystavit například na nástěnce školy. Jako příklad takového modelu můžeme vzít Slunce o průměru 93 m (tato hodnota je zvolena tak, aby měřítko vycházelo 1 : 15 000 000), které umístíme do hlavního města Bratislava. Dáme‐li žákům k dispozici poloměry planet a Slunce a vzdálenost planet od Slunce (nebo ještě lépe, necháme‐li je samostatně údaje zjistit v rámci hodin informační a výpočetní techniky na internetu), můžou pomocí trojčlenky snadno vypočítat poloměry objektů v modelu i potřebné vzdálenosti. Trojčlenku a počítání s měřítkem znají a aplikují už často žáci 7. ročníku. Zaokrouhlené skutečné hodnoty a parametry modelu přináší následující tabulka (Tab. 2). Poslední sloupec je jen jedním z mnoha správných řešení. Města jsou zvolena tak, aby byla pokud možno známá – proto u posledních 4 není přesně dodržena vzdušná vzdálenost, skutečná vzdušná vzdálenost je uvedena v závorce. Tab 2: Sluneční soustava umístěná po Slovenské republice. Objekt Skutečný Poloměr Skutečná Vzdálenost Město ve správné modelu sluneční poloměr modelu vzdálenost vzdálenosti v AU v km soustavy v km v cm Slunce 696 300 4 650 ‐ ‐ Bratislava Merkur 2 400 16 0,4 4 Ružinov Venuše 6 100 41 0,7 7 Podunajské Biskupice Země 6 400 43 1 10 Ivanka pri Dunaji Mars 3 400 23 1,5 15 Bernolákovo Jupiter 69 900 464 5,2 52 Sereď (50km) Saturn 58 200 388 9,5 95 Topoľčany (92km) Ružomberok (193 Uran 25 600 171 19,6 196 km) Neptun 24 700 165 30 300 Košice (315 km) Naše Galaxie Zkusme se žáků základní nebo střední školy zeptat, jaký tvar má naše Galaxie. Je to koule, čočka nebo spíše disk? Většinou vědí, že se jedná o disk, ale už nemají správnou představu, jak moc je
‐ 249 ‐
Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013 plochý. Přitom tvar Galaxie velmi dobře vystihuje kompaktní disk (CD), který má tloušťku jen 1,2 mm. Pouze v centrální výduti je model trochu silnější než zmiňované CD. Můžeme žáky opět nechat tento model vytvořit. Nejprve pomocí trojčlenky určíme rozměry modelu tak, aby průměr 110 000 l.y. (různé zdroje uvádějí odlišné hodnoty, tyto hodnoty jsou převzaté z anglické verze wikipedie) odpovídal průměru kompaktního disku, tedy 120 mm. Tloušťka Galaxie se odhaduje na pouhých 1 000 l.y. To v našem modelu představuje 1,1 mm, což velmi dobře odpovídá tloušťce CD. Maximální tloušťka modelu představující centrální výduť je asi pětinásobkem (opět záleží na zdroji dat). Proto bude mít v modelu tloušťku 5,5 mm. Ta sahá asi do jedné pětiny disku Galaxie – v modelu bude mít poloměr 12 mm. Model Galaxie můžeme vytvořit z jednoho CD a centrální výduť snadno vymodelujeme pomocí kousku modelíny. (Suková, 2013) Hertzsprungův‐Russellův diagram Pomůcka představující Hertzsprungův‐Russellův diagram (HR diagram) si klade za cíl nejen s ním žáky seznámit, ale také jim ukázat některé parametry hvězd (povrchová teplota, poloměr, hmotnost, vzdálenost od Slunce, …). Model může buď vytvořit v několika exemplářích učitel a žáky s ním nechá ve skupinách pracovat, nebo jej mohou vytvořit sami žáci (na internetu zjistit parametry hvězd, navrhnout design, rozdělit si jednotlivé hvězdy a vyrobit je třeba v rámci hodin výtvarné výchovy, …). Celý můj model je z kartonu a jednotlivé části jsou spojovány pomocí suchého zipu. U samotného HR diagramu se jedná o velký arch tvrdého kartonu představující diagram, kde na svislé ose je umístěn zářivý výkon hvězdy v násobcích zářivého výkonu Slunce v logaritmickém měřítku (použití kladných a záporných mocnin základu čísla 10 můžeme až ve vyšších ročnících, pro mladší žáky raději vypisujeme … 0,01; 0,1; 1; 10; 100 …), na vodorovné ose je povrchová teplota a spektrální třída. V některých případech se tam umisťuje barevný index, ale to mi přijde pro žáky základních škol moc složité. Záleží ale na ročníku a stupni školy, kde chceme model aplikovat. (Obr. 2).
Obr. 2: HR diagram vyrobený z kartonu Několik známých hvězd (například tvořící zimní mnohoúhelník, jarní a letní trojúhelník,…) vyrobíme z měkčího kartonu. Jednotlivé hvězdy představují kružnice s poloměrem odpovídajícímu skutečnému poloměru hvězdy zmenšenému tak, aby poloměr Slunce byl v modelech znázorněn úsečkou o délce 1 mm. Hvězdy s příliš malým poloměrem jsou umístěny na obdélníkových kartičkách (u těch nejmenších jsem navíc přidala „lupu“, tedy hvězdu jsem 100krát zvětšila a pro porovnání jsem nakreslila i část povrchu Slunce), u velkých hvězd stačí jen kruhové výseče. Na kartičce hvězdy je vždy uvedeno několik parametrů (poloměr, hmotnost, vzdálenost od Slunce, …), jejichž volba opět závisí na věku žáků. Navíc zdánlivá barva (spíše odstín, který se nám jeví na obloze při srovnání dvou hvězd) a poloměr hvězdy jsou znázorněny barvou a velikostí. ‐ 250 ‐
Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013 Na malé kartičce připevněné pomocí suchého zipu na kartičce hvězdy je znázorněno schematicky souhvězdí, červeně vyznačená hvězda představuje právě popisovanou hvězdu (Obr. 3).
Obr. 3: Některé známé hvězdy vyrobené z papíru Pomůcka v nejširší podobě je určena žákům gymnázií, ale výběr ročníku závisí na školním vzdělávacím programu. Zařadila bych ji do tématu astrofyzika, kterému je v rámci fyziky věnováno, jak už bylo řečeno, bohužel většinou několik hodin na konci 3. ročníku a je vhodnou pomůckou i pro seminář z fyziky. Můžeme ji aplikovat i v nižších ročnících, vybereme‐li pouze některé úkoly. Už na prvním stupni by mohla sloužit k seznámení žáků s některými známými hvězdami, použijeme‐li pouze kartičky hvězd. Můžeme takto ukázat, že hvězdy nejsou všechny „bílé“, ale naopak zahrnují barevné odstíny od červené přes žlutou až po namodralou. Můžeme žákům ukázat barvy i ve skutečnosti na jasné noční obloze (během vícedenního výletu, „spaní“ ve škole, …) – například Aldebaran v Býku je skutečně červenější než okolní hvězdy. Žáci také názorně vidí, že rozhodně nejsou všechny stejně veliké, jejich rozměry můžou být tisíckrát větší nebo naopak tisíckrát menší než je Slunce, které je jednou z mnoha hvězd a není výjimečné ani svojí barvou, ani velikostí. To, jak se nám zdá hvězda na obloze jasná, záleží i na tom, jak je od nás daleko a jak hodně „svítí“. Proto poměrně malá hvězda Slunce je nesrovnatelně větší než ostatní a i druhá nejjasnější hvězda Sírius nepatří zrovna k těm velkým. Podle ročníku a poskytnutého času můžeme zadat žákům například následující úkoly: Na každé kartičce pojmenuj souhvězdí. To, která neznáš, najdi v programu Stellarium, na internetu, v mapách hvězdné oblohy, … Pojmenuj červeně označenou hvězdu – tuto hvězdu kartička představuje. Správnost odpovědi si zkontroluješ odtržením kartičky se souhvězdím. Podle údajů na jednotlivých kartičkách hvězd je umísti pomocí suchého zipu na odpovídající místo HR diagramu. Jednotlivé polohy hvězd si můžeš průběžně kontrolovat zobrazením na stránce http://astronomia.zcu.cz/hvezdy/hipparcos/137‐katalog‐hipparcos, kam zadáš jméno hvězdy a poté si necháš vykreslit HRD s její polohou (kliknutím na poslední údaj v zobrazené tabulce). Ke skupinám hvězd přiřaď označení hvězda hlavní posloupnosti, velebobr, bílý trpaslík a obr, zkontroluješ si je na stránkách astronomia.zcu.cz zaškrtnutím “Zobrazit popisky v grafu“. Podle polohy hvězdy v HR diagramu urči na svislé ose její spektrální typ. Zkontroluj si to opět na stránkách astronomia.zcu.cz. Všechny nové pojmy (hvězda hlavní posloupnosti, spektrální třída, …) je potřeba žákům vysvětlit během konečné diskuse nebo v průběhu skupinové práce. ‐ 251 ‐
Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013 Jak daleko je ke hvězdám? V minulé podkapitole jsem popsala model zaměřený na některé parametry hvězd, mimo jiné i vzdálenost. Jakou ale mají žáci představu o vzdálenostech ve vesmíru? Při různých projektech mě zarazil dotaz žáků, zda vzdálenosti hvězd, které našli na internetu (řádově stovky nebo tisíce světelných let), jsou uváděny od Země nebo od Slunce. I toto podle mě dokazuje, že představy rozměrů ve vesmíru mají žáci velmi zkreslené, protože 8 světelných minut v těchto případech nehraje žádnou roli. Často uváděnou jednotkou vzdálenosti v astronomii je pro žáky exotické slovo parsek, pod kterým si ale bohužel většina nic nepředstaví, protože ho neznají z běžného života. Proto bych se pro lepší představu držela zvláště u mladších žáků jednotky délky světelný rok (l.y.), a to přestože ve většině odborných astronomických textů se setkáváme s rozměry uváděnými právě v parsecích (pc). Pro žáky základních škol mi přijde názornější světelný rok – dráha, kterou urazí světlo za jeden juliánský rok (má délku 365,25 dne). Jak blízko nebo daleko je po Slunci nejbližší hvězda Proxima Centauri? Někteří žáci vědí, že tato hvězda je hned „za rohem“, tedy ve vzdálenosti 4,24 l.y., a že ze Slunce k nám letí světlo něco přes 8 minut (z povrchu Slunce na povrch Země doba v závislosti na vzdálenosti těles se pohybuje mezi 8 minutami 8 sekundami a 8 minutami 25 sekundami). Ale asi ani to není podle mě dostatečně názorné. Nemá cenu převádět hodnotu 4,24 l.y. na kilometry nebo metry, protože bychom dostali jen další nepředstavitelné číslo. Co třeba ale zkusit tipnout, jak dlouho by ke hvězdě Proxima Centauri šel člověk (uvažujme rychlost 4 km/h)? A co nejrychlejší savec gepard (uvažujme rychlost 100 km/h)? Jsem si jista, že žáci si snadněji představí i zapamatují, kdy v minulosti by musel gepard vyběhnout, aby tam dnes již byl, než nepředstavitelně obrovskou hodnotu v kilometrech. Necháme zase žáky chvíli tipovat, pak můžeme ještě hlasovat a jde se počítat. s Čas vypočteme je ze známého vztahu t , kde čas t je podíl dráhy s a průměrné rychlosti v. Vše v převedeme na metry a sekundy a po zaokrouhlení získáváme hodnoty pro čas 32 000 000 s, pro rychlost světla ve vakuu 300 000 000 m/s a pro vzdálenost hvězdy Proxima Centauri 40 000 000 000 000 000 m. Pro rychlost chůze člověka 1,1 m/s dostáváme po převedení na roky dobu přibližně 1 100 000 000 let. Člověk by tedy musel k (po Slunci) nejbližší hvězdě jít více než miliardu let. A gepard? Tomu by běh trval „jen“ 46 000 000 let (analogický výpočet). Číslo mnohem nižší, ale přesto nepředstavitelné z pohledu života i antropologického vývoje člověka. Můžeme zde ale propojit fyziku s biologií (přírodopisem) a podívat se, jak to na Zemi vypadalo před miliardou let a před 50 miliony let. Náš „prapraprapředek“, který před miliardou let obýval modrou planetu, by byl teprve ve fázi eukaryotní buňky (buňka s jádrem), která někdy v té době vznikla. Oproti tomu před 50 milióny let bychom na Zemi našli již éru savců zastoupenou mnoha rozmanitými druhy. Jako předka šelem, označován jako prašelma, si můžeme představit čeleď Miacidae, která v té době žila. (Suková, 2013) Závěr Práce učitele fyziky je v poslední době stále více bojem o to, zda vůbec bude mít šanci fyziku vyučovat. Ale neměli bychom to vzdávat a i nadále se snažit o opětovné navýšení hodin a i přes snížení hodinové dotace prokládat výuku prací s názornými pomůckami nebo modely a pokusy. Jsem velmi ráda, že v České republice dosud v rámcovém vzdělávacím programu najdeme zmínky o astronomii a byla bych velmi ráda, kdyby i učitelé Slovenské republiky dokázali do svého plánu zařadit alespoň něco z tématu astronomie. Díky výše popsaným modelům bych chtěla těžko představitelné rozměry naší sluneční soustavy, tvar Galaxie, důvod střídání fází Měsíce a tajemný svět hvězd alespoň trochu přiblížit žákům základních a středních škol. Tvorba těchto modelů by mohla být také náplní zájmových kroužků věnujících se ‐ 252 ‐
Tvorivý učiteľ fyziky VI, Smolenice 7. ‐ 10. apríl 2013 astronomii. Sice si žáci nebudou pamatovat konkrétní číselné hodnoty, ale věřím, že si zapamatují alespoň některý z výše uvedených modelů a získají tak lepší představu o vesmíru. Začlenění některých námětů do výuky by mohlo vést také ke zvýšení zájmu žáků nejen o astronomii, ale o přírodní vědy obecně. Mnou popsané modely vnímám jako náměty, jak bychom mohli žákům studium přírodních věd zpestřit a ukázat jim, že je zajímavé a věnuje se například popisu a vysvětlení dějů v blízkém i vzdáleném vesmíru. Poděkování Ráda bych poděkovala vedoucímu svojí disertační práce RNDr. Miroslavu Randovi, PhD. (ZČU v Plzni) a odborné asistentce PaedDr. Márii Vargové, PhD. (KU v Ružomberku) za cenné připomínky, konzultace a rady. Literatura [1] HANISKO, P. 2012. Vyučovanie astronómie na 1. stupni základných škôl v Slovenskej republike. In: Gazdíková, V., Majherová, J.: Odborová didaktika ‐ interdisciplinárny dialóg 2012. 1. vyd. Ružomberok: VERBUM, 2012, s. 88–98. ISBN 978‐80‐8084‐941‐2 [2] MACHÁČEK, Martin. 2008. Fyzika pro gymnázia: Astrofyzika. 3. vyd. Praha: Prometheus, 2008. 143 s. ISBN 978‐80‐7196‐376‐9 [3] SUKOVÁ, Z. 2012. Kdyby gepard vyrazil coby prašelma, už by dorazil na Proximu Centauri I. In: Školská fyzika, [online], 2012, roč. IX, č. 4. [citované 5. dubna 2013]. Dostupné na: http://sf.zcu.cz/cs/2012/4/1‐kdyby‐gepard‐vyrazil‐coby‐praselma‐uz‐by‐dorazil‐na‐proximu‐ centauri‐i [4] SUKOVÁ, Z. 2013. Kdyby gepard vyrazil coby prašelma, už by dorazil na Proximu Centauri II. In: Školská fyzika, [online], 2013, roč. X, č. 1. [citované 15. května 2013]. Dostupné na: http://sf.zcu.cz/cs/2013/1/8‐kdyby‐gepard‐vyrazil‐coby‐praselma‐uz‐by‐dorazil‐na‐proximu‐ centauri‐ii [5] VELMOVSKÁ, K. 2013. Fyzikálne poznatky v prírodovede na I. stupni ZŠ. In: Zelenický, Ľ.: Zborník referátov z XVIII. medzinárodnej konferencie DIDFYZ 2012: Fyzikálne vzdelávanie v systéme reformovaného školstva. 1. vyd. Nitra: Univerzita Konštantína Filozofa, 2013, s. 594–610. ISBN 978‐80‐558‐0232‐9 Adresa autora PhDr. Zuzana Suková Západočeská univerzita v Plzni Fakulta pedagogická KMT Oddělení fyziky Klatovská 51 301 00 Plzeň Česká republika
[email protected]
‐ 253 ‐
