Materiały dla nauczycieli szkół ćwiczeń

I znów popełniam wpis, którego zadaniem jest przekierować czytających do publikacji, której jestem autorem - autopromocja?! Tym razem jest to materiał przygotowany w ramach wielkiego projektu Ośrodka Rozwoju Edukacji poświęconego Szkołom ćwiczeń.
 

Materiał ukazał się jako Zeszyt 3 w Zestawie 5 i nosi tytuł Wykorzystanie technologii informacyjno–komunikacyjnych w edukacji fizycznej. Publikacja poświęcona jest zastosowaniu aplikacji mobilnych w nauczaniu fizyki.
 
Niestety, jak to przy okazji wydawnictw instytucjonalnych nierzadko się zdarza, od napisania do opublikowania minęło sporo czasu i tekst nieco się zdeaktualizował. Ściślej zdeaktualizowała się zawartość ponieważ aplikacja Phyphox jest już dostępna z językiem polskim, a publikacja opisuje jeszcze wersję angielską. Dodatkowo muszę z przykrością stwierdzić, że podczas redakcji tekstu podmieniono moje ilustracje (zrzuty ekranu) na inne i nie zawsze, to co teraz prezentują ma jakiś sens fizyczny. Liczę jednak, że wydawnictwo do czegoś się jeszcze krytycznemu czytelnikowi przyda.

Wspólne dzieło

Już niejednokrotnie pisałem o konieczności wspólnej pracy środowiska fizyków nad założeniami i kształtem naprawdę nowej podstawy programowej fizyki. Tym razem mam propozycję konkretnych działań.

Postuluję powołanie środowiskowego zespołu ekspertów składającego się z przedstawicieli wszystkich oddziałów Polskiego Towarzystwa Fizycznego, organizacji, której z oczywistych względów w szczególny sposób zależy na profesjonalnym, skutecznym i nowoczesnym kształceniu fizycznym. 

W towarzystwie funkcjonuje 19 oddziałów terenowych i proponuję, by każdy z nich wyłonił dwóch ekspertów do prac w zespole środowiskowym. Osoby te winny być lokalnymi reprezentantami oddziałów szczególnie zainteresowanymi sprawami kształcenia fizycznego, dysponującymi doświadczeniem oraz gwarantującymi sprawną koordynację prac i wymianę informacji. Roboczo można przyjąć, że jest to jeden nauczyciel i jeden pracownik uczelni wyższej, choć ostateczna decyzja winna zostać podjęta podczas szerokiej dyskusji na forum każdego oddziału.

Pierwsze robocze spotkanie zespołu mogłoby mieć miejsce podczas Kongresu Nauczycieli Fizyki, który w dniach 14-16 września odbędzie się w Łodzi. Zadania zespołu będą obejmować:

• przygotowanie środowiskowej strategii prac nad dokumentem stanowiącym propozycję nowej podstawy programowej fizyki dla wszystkich poziomów kształcenia;
• sformułowanie i przedyskutowanie w środowisku każdego z oddziałów założeń nowej podstawy programowej;
• powołanie wewnętrznych zespołów, które przygotują propozycje zapisów podstawy programowej dla poszczególnych etapów kształcenia;
• prowadzenie konsultacji środowiskowej dokumentów wypracowanych przez zespoły;
• promowanie badań edukacyjnych mających na celu weryfikację założeń oraz zapisów proponowanej podstawy programowej; 
• podejmowanie działań na rzecz wprowadzenia nowej podstawy programowej fizyki dla wszystkich etapów kształcenia;
• monitorowanie i wspomaganie realizacji nowej podstawy programowej fizyki.

Powyższa lista stanowi rozległą propozycję działań, a jej sformalizowanie oraz nadanie priorytetów winno być zadaniem ukonstytuowanego zespołu. Zadania te obejmują prace wymagające czasu, zaangażowania oraz determinacji, a nade wszystko współpracy środowiskowej. Wierzą, że powołany zespół sprosta wyzwaniom, a pośrednim efektem jego prac będzie poprawa zarówno poziomu kształcenia fizycznego, jak i postrzegania fizyki jako przedmiotu szkolnego.

SZKOŁA - sześć charakterystyk

Wolna encyklopedia pod hasłem SZKOŁA wyświetla na stronie ujednoznaczniającej cztery propozycje. Przyjrzyjmy się pierwszej z nich:

• SZKOŁA – instytucja oświatowo-wychowawcza zajmująca się kształceniem i wychowaniem w państwie, a także siedziba (budynek) tej instytucji oraz jej uczniowie i personel.

Jakże pojemne słowo, które niestety w szerokim odbiorze społecznym nie kojarzy się z niczym dobrym. Co gorsze, nie jeden dorosły uważa, że dzieciństwo kończy się, gdy przekraczamy progi tej instytucji stając się uczniami otoczonymi personelem.

Ale przecież to MY wybieramy szkołę, do której pójdzie NASZE dziecko. To MY mamy wpływ na to, jaką instytucją jest ta szkoła. Współtworzą ją NASZE dzieci i właśnie w niej współkształtujemy je RAZEM z nauczycielami. Jakże lepszą może być szkołą, gdy spojrzymy na nią przez inny pryzmat.

S – szacunek - uczniów dla uczniów, uczniów dla nauczycieli i odwrotnie oraz nauczycieli dla nauczycieli - ludzi dla ludzi;

Z – zaangażowanie - do wspólnej pracy (dzieci, rodziców i nauczycieli), ponieważ zdobywanie wiedzy, doskonalenie umiejętności i kształtowanie postaw jest nie lada wysiłkiem;

K – kreatywność - w pokonywaniu trudności i rozwiązywaniu problemów, odkrywaniu siebie;

O – otwartość - przejawiająca się w poszukiwaniu narzędzi i metod pracy;

Ł – ład - będący synonimem poszanowania podstawowych praw jednostki oraz zasad spajających społeczności;

A – altruizm - oznaczający potrzebę podejmowania działania na korzyść innych.

O każdej z tych charakterystyk można by pisać w kontekście szkoły wiele. W obrębie tych sześciu charakterystyk szkoła jest naturalną kontynuacją dzieciństwa i to właśnie w jej murach dojrzewamy. Stawiamy czoło nowym zdaniom. Jest to proces trudny, nierzadko przebiega burzliwie, ale właśnie dzięki instytucjonalnemu charakterowi szkoły, otoczeniu innych, a szczególnie dzięki obecności personelu powinien przebiegać bezpiecznie. 

Taką szkołę twórzmy!

Uwagi i refleksje współautorów podstawy programowej fizyki dla różnych typów szkół i etapów kształcenia

"Lekcje fizyki to sposobność do kształtowania wyobraźni i sięgania do coraz bardziej złożonych problemów, stawiania nowych pytań i odkrywania reguł, za którymi kryje się bogactwo różnorodności świata materialnego. Wyzwaniem dla szkolnej fizyki jest dostarczanie uczniom narzędzi poznawania przyrody oraz umożliwianie korzystania ze zdobytej wiedzy i umiejętności. Droga ta wymaga wysiłku, ale może w zamian dać ogromną satysfakcję. Autorzy nowych podstaw programowych fizyki mają obowiązek ich bronić. Jeszcze żadna podstawa programowa nie przetrwała zbyt długo, co znajduje swoje uzasadnienie w procesie rozwoju systemu edukacji. Prawie każda rodziła się niemal jako herezja, a potem „umierała” w otoczeniu „wyznawców”, dla których każda następna była (niepotrzebnym) wyzwaniem. Zmieńmy to. Niech każdy zespół, który tworzy nową podstawę, będzie ustosunkowywał się zawsze do tej poprzedniej. Odrzucał elementy zbędne i dodawał nowe, by kolejne dokumenty były coraz lepsze i służyły dobru naszych dzieci – następców. Pamiętajmy jednak, że najważniejszy dla powodzenia jej realizacji jest nauczyciel. To w jego rękach spoczywa los – sukces lub porażka – każdej podstawy."

Powyższym cytatem zachęcam do lektury uwag i refleksji współautorów podstawy programowej fizyki dla różnych typów szkół i etapów kształcenia, które ukazały się w Zachodniopomorskim Dwumiesięczniku Oświatowym "Refleksje" nr 3, maj/czerwiec 2018.

Hierarchia potrzeb

Przy okazji lekcji poświęconej energii i jej formom proszę uczniów o przyniesienie na lekcję fragmentów opakowań spożywczych, na których znajdują się informacje o wartości odżywczej. To sprawdzony przeze mnie pretekst, by porozmawiać z uczniami o jednostkach energii, przekonać się, ile dżuli ma kaloria i czy wszyscy producenci korzystają z tego samego przelicznika. Można także zastanowić się z czym związana jest wartość przelicznika, nierzadko w tym kontekście pojawia się koń mechaniczny - jednym słowem bogactwo tematów.

Podczas ostatniej takiej lekcji przekonałem się po raz kolejny, że zaproponowana przez Abrahama Maslova hierarchia potrzeb jest szczególnie widoczna w szkole. Słowa: fizjologia, bezpieczeństwo, przynależność, miłość, szacunek, samorealizacja określają przestrzeń szkoły nadwyraz celnie. Czasem, niestety, ograniczają się do tego najniższego poziomu, o czym przekonałem się właśnie w kontekście opakowań po artykułach spożywczych.

Wśród moich uczniów znaleźli się bowiem tacy, którzy potraktowali sprawę "poważnie" i przynieśli opakowania wraz z zawartością, a potem wykorzystali lekcję jako czas na ich opróżnienie. I nie dziwi mnie to zupełnie, bo jak tu myśleć o potrzebie szacunku i uznania czy potrzebie samorealizacji, gdy w brzuchu burczy. Szkoda tylko, że ze zdrową żywnością niewiele to miało wspólnego. Może byłoby inaczej, gdyby moja lekcja była bardziej atrakcyjna lub choć nie była pierwszą tego dnia!?

P.S. Po innej lekcji, w trakcie tzw. przerwy śniadaniowej, którą spędzam z uczniami w klasie, wszyscy obecni chłopcy (tego dnia nie było żadnej dziewczyny - klasa sportowa - zawody) rozpoczęli wspólne granie na komórkach. Ale to już pewnie podpada pod zupełnie inną hierarchie wartości.

Kondensatory, a nawet superkondensatory

Ach ta podstawa programowa...

Pod koniec ubiegłego miesiąca omawiałem nową podstawę programową fizyki dla czteroletniego liceum ogólnokształcącego podczas seminarium środowiskowego "Problemy dydaktyki fizyki". Podczas wystąpienia podkreślałem potrzebę ujęcia opisowego zagadnień zawartych w części podstawowej oraz zwracałem uwagę na znaczenie wykształcenia ogólnego. W telegraficznym skrócie - maksymalnie jakościowo (tj. zgłębiamy zasady działania oraz zastosowanie praktyczne) i minimalnie ilościowo (tj. bez pozbawionych sensu obliczeń). 

Spotkałem się jednak ze stwierdzeniem, że zawarte w podstawie treści nie są atrakcyjne dla współczesnych uczniów - pokolenia xD. Oto na przykład lekcja o kondensatorach - w podstawie stoi:

VI. Elektrostatyka. Uczeń:
5) opisuje kondensator jako układ dwóch przeciwnie naładowanych przewodników, pomiędzy którymi istnieje napięcie elektryczne oraz jako urządzenie magazynujące energię;

6) doświadczalnie:
b) demonstruje przekaz energii podczas rozładowania kondensatora (np. lampa błyskowa, przeskok iskry).

I jak tu coś takiego "podać" uczniom? W odpowiedzi użyję sparafrazowanej wypowiedzi René Thoma: "W szkole nie fizyka ma być nowoczesna, ale jej nauczanie."

Nie pozostaje mi nic innego, jak zaproponować lekcję (a wręcz lekcje) o kondensatorach dla licealistów. Nie będzie to jednak klasyczny scenariusz a zbiór propozycji (także linków do materiałów), z których doświadczony nauczyciel z pewnością wybierze coś, co odpowiada jego stylowi pracy i jednocześnie umożliwia uwzględnienie oczekiwań uczniów.

Od czego zacząć?
Warto rozpocząć od uświadomienia sobie jaki charakter będzie miała moja lekcja z młodzieżą, poświęcona kondensatorom. Proponuję rozważyć:

Podejście badawcze

Dzielimy uczniów na grupy. Każda z nich dostaje po kilka kondensatorów znacznej pojemności (najlepiej elektrolitycznych bądź superkondensatorów) i źródło zasilania (może być bateria o napięciu 1,5V bądź zasilacz) oraz odbiornik o znanej mocy - najlepiej diodę LED (o napięciu pracy dopasowanym do napięcia źródła zasilania oraz odpowiedniej mocy). Zadanie uczniów polega na uszeregowaniu urządzeń magazynujących energię (które mają do dyspozycji) od tych o największej pojemności, po te o pojemności najmniejszej. Muszą sami odkryć (odszukać) przepis jak to zrobić. Warto przy okazji badań oszacować ilość energii zgromadzonej w każdym z kondensatorów. Jeśli dodatkowo dysponujemy wagą pozwalającą na pomiar masy, najlepiej z dokładnością do setnych części grama, można pokusić się o wyznaczenie gęstości zmagazynowanej energii. 

Podejście czytelnicze

Proponujemy przeprowadzenie poszukiwań (w sieci) odpowiedzi na pytanie czym jest kondensator i do czego jest najczęściej wykorzystywany. Warto zapisać na tablicy kilka kluczowych słów: butelka lejdejska, kondensator, superkondensator, akumulator, energia elektryczna.

Zaproponowane przeze mnie linki (stan na dzień udostępnienia wpisu) zostały wybrane z ogromu materiałów z Internetu nieprzypadkowo - pokazują możliwe "odkrycia uczniów". Tego rodzaju odkrycia (z premedytacją inne niż wikipedia i strony z rodziny "sciaga.pl") powinny stać się pretekstem do rozważań podczas lekcji. Warto tego rodzaju zajęcia zrealizować w konwencji odwróconej lekcji.

Podejście filmowe

Tym razem znów poszukujemy, ale ograniczając się wyłącznie do filmów (YouTube). Teraz filmy będą naszym "źródłem wiedzy". Można znów zacząć od zapisania kilku słów kluczowych (niech będą takie same): butelka lejdejska, kondensator, superkondensator, akumulator, energia elektryczna.

I tym razem wybrane przeze mnie linki to "kropla w morzu", a raczej z morza materiałów. Porozmawiajmy o nich z uczniami próbując zwrócić uwagę także na kwestie wiarygodności. (Skrajnym, nieco odległym, ale ważny aspekt dyskusji może stanowić to nagranie.)  

Podejście konstruktorskie

Dzielimy uczniów na grupy. Przygotowujmy multimetry z opcją pomiaru pojemności (rzędu pikofaradów), szklane bądź wykonane z tworzywa sztucznego płytki (np. "szybki" z ramek do zdjęć 10 cm x 15 cm), arkusze folii aluminiowej. Zadanie uczniów polega na zbudowaniu kondensatorów, pomiarze ich pojemności oraz ustaleniu od czego i jak ona zależy. Wybór strategii działania zależy od uczniów. Sposób dokumentowania działań jest ważnym elementem lekcji. Można im podpowiadać, ale raczej tylko wskazując potencjalne kierunki. Reszta jest w zasięgu ich możliwości, co niejednokrotnie przetestowała zaprzyjaźniona nauczycielka fizyki.

Czy te działania są zgodne z podstawą programową?

Na pierwszy rzut oka widać, że zaproponowane lekcje znacznie wykraczają poza podstawę programową. I o to chodzi, bez takiego kroku zainteresowanie i zmotywowanie uczniów do pracy nie jest możliwe. Trzeba jedynak pamiętać, że zabieg taki jest wykonywany, by po zakończeniu lekcji uczeń był w stanie opisać kondensator jako układ dwóch przeciwnie naładowanych przewodników, pomiędzy którymi istnieje napięcie elektryczne oraz jako urządzenie magazynujące energię, a także zademonstrować przekaz energii podczas jego rozładowania. Tylko tyle i aż tyle.

Czy warto?

Powyższe propozycje nie stanowią zbioru gotowych rozwiązań dydaktycznych, a przypisane im nazwy są także jak najbardziej umowne. Co gorsze wymagają znacznego nakładu pracy nauczyciela. Trzeba to wszystko przetestować, dobrać odpowiednio elementy i materiały, oszacować czas niezbędny do sprawnego wykonania poszczególnych zadań, dopasować charakter lekcji do grupy uczniów itd.. Jestem jednak przekonany, że warto, a nawet trzeba spróbować w taki sposób spojrzeć na lekcje, przede wszystkim lekcje z tą grupą uczniów, która nie wybrała zajęć w zakresie rozszerzonym z fizyki.