Clker-Free-Vector-Images / Pixabay

Skúmame čierne skrinky

Pedagogická poznámka: Vyrobenú skrinku asi neprenesie úplne každý, všetci výrobcovia skriniek zaslúži oceniť. Väčšina detí skrinku naspäť nechce, nechávam si ich a potom ich používam pri písomke.
Skúmanie zákonitostí si môžeme overiť na skrinkách, ktoré priniesli spolužiaci. stačí vymeniť svoju skrinku s niekým iným.
Pedagogická poznámka: Autor skrinky by mal vždy skontrolovať, či je výsledok správne. Žiaci by sa mali snažiť (a oni sa v prevažnej väčšine snaží) preskúmať, čo najviac rôznych skriniek. Na túto aktivitu nechávam 20, maximálne 25 minút, žiaci stihnú
preskúmať tak tri, štyri skrinky.
Pedagogická poznámka: Keď ukončíme skúmanie skriniek, vytiahnem black box druhého typu (Vo vnútri je na konci gumička, ak zatiahneme veľa, povrázok sa posunie a zase sa vráti, čo skôr žiadny nerobil).
Najskôr sa žiakov spýtam, ako sa im odhaľovalo vnútorné usporiadanie skriniek. Väčšinou sa zhodnú, že čím viac skriniek vyskúšali, tým jednoduchšie bolo odhaliť ďalšie.
Potom vytiahnem skrinku so schovanú gumičkou a začneme ju skúmať. vracajúci povrázok žiakov zaujme a pomerne rýchlo sa nájde niekto, koho napadne, že je pripevnený na gumičku. Určite sa ale ozvú hlasy, že gumička tam predsa nikdy nebola a preto ani byť nemôže (čo celkom dobre zodpovedá tomu, ako ťažko niektorí
fyzici prijímali myšlienky kvantovej fyziky a teórie relativity).
Rozvoj fyziky umožnil veľký rozvoj techniky ⇒ vedci mali možnosť používať stéle dokonalejšie prístroje, ktoré umožňovali skúmať veci, ktoré nie je možné pozorovať ľudskými zmyli (malé predmety, meranie krátkych časov, …).
Koniec 19 storočia
Niektorí vedci začali považovať fyziku za hotovú vedu (stačí zmerať niekoľko konštánt, vysvetliť posledných pár pokusov a budeme vedieť všetko).
Pedagogická poznámka: Traduje sa historka o tom, že Maxa Plancka, jedného z najväčších fyzikov 20. storočia a spoluzakladateľa kvantovej teórie, presviedčal jeho profesor
na vysokej škole, aby fyziku neštudoval, pretože je príliš šikovný a jeho intelekt by sa viac uplatnil v iných odboroch.
V rovnakej dobe sa však objavilo niekoľko pokusov, ktorých výsledky sa vtedajší fyzike nikdy nepodarilo vysvetliť ⇒ začiatok 20. storočia – dve nové fyzikálne teórie s dovtedy nepredstaviteľnými dôsledkami:
• teória relativity (keď idete vlakom, ľudia, ktorí na vás pozerajú zo stanice Vás vidia ťažšie),
• kvantová mechanika (ak sa na elektrón nepozeráme, môže byť na dvoch miestach naraz) ⇒ predchádzajúce fyzika nebola úplne správna, dobre popisovala správanie prírody v bežných
situáciách, ale zlyhala v extrémnych situáciách (veľké rýchlosti, malé rozmery).
Fyzika, ktorou sa budeme učiť je teda principiálne zle (nie je úplne správna), ale napriek tomu má obrovský význam, pretože veľmi presne popisuje prírodu v normálnych situáciách.

Pedagogická poznámka: Zvyšok hodiny riešime „číselnú čiernu skrinku“. Ide v podstate o hádanie vzorca, ktorý si učiteľ myslí. Začíname vzorcom, ktorý z dvoch hodnôt vypočíta jednu výslednú. Vysvetlím žiakom, že majú uhádnuť, akým spôsobom
z dvoch čísiel, ktoré mi povedia, počítam výsledok. Nasledujúci postup odporúčam
(Má didaktický cieľ).
Na začiatku ma žiaci zasypú dvojicami čísel, ale pretože nikto nepíše, vzorec sa im uhádne nepodarí. Po niekoľkých minútach márneho snaženia je zastavím a spýtam sa, či majú pocit, že sa blížime k cieľu. Rýchlo prevládne pocit, že je potreba zmeniť stratégiu a niekto rýchlo navrhne, že si budeme výsledky
jednotlivých pokusov zapisovať. Zapisovanie riešenie problému výrazne urýchli.
Číselnú čiernu skrinku je možné používať ako dlhodobejší hru. V základnej verzii ide o súťaž štvorčlenných skupín (dve lavice za sebou). Každá skupina má svoj papier a rozhoduje o tom, ktoré čísla do skrinky vloží. Ja obieham skupiny.
Skupina mne povie svoje čísla, ja im poviem výsledok a idem k ďalšej skupine. skupiny súťaží v tom, ktorá uhádne algoritmus na menší počet dotazov. Skupiny tak môžu dlhodobo pilovať stratégie (napríklad zadávanie núl alebo zachovávanie hodnoty jedného zo zadávaných čísel, čo sú typické fyzikálne postupy pri hľadaní
funkčných závislostí).
Čo všetko sa musíme naučiť, aby z nás boli správnou fyzici?
• Pozorovať (aby sme si všimli, čo zaujímavého sa deje).
• Popisovať a zapisovať (aby sme to dokázali vysvetliť a uchovať).
• Merať (aby sme to dokázali objektívne oznámiť ostatným).
• Premýšľať (aby sme si dokázali vysvetliť, čo sme videli).
• Pamätať si (aby sme nemuseli všetko objavovať zakaždým od začiatku).
Budúci hodinu nás čaká Medzinárodný festival Třeboňskej zvučanie 2012. Na tomto festivale vystúpi všetci žiaci triedy aj učiteľ fyziky s vopred pripraveným zaujímavým a originálnym
zvukom. Cieľom festivalu je objaviť, aké vlastnosti môžeme u zvukov pozorovať a ako zvuky vznikajú. Každý vystupujúci by si preto mal pripraviť na svoje vystúpenie zvuk, ktorý čo najviac
prispeje k vyriešeniu týchto problémov. Pomôcky na nabudúce: propriety na predvádzanie zvuku pri festivalu Třeboňskej zvučanie, pravítko (Najlepšie 30 cm).
Zhrnutie: Fyzika ako veda stojí a padá s overovaním pomocou experimentov.