Mnogi učenici žele da saznaju kako razumeti fiziku, a da ne moraju da pamte veliki broj formula i postupaka. Odgovor nije u potpunom izbegavanju formula, već u razumevanju pojava i odnosa koje te formule opisuju.
Učenik može naučiti obrazac napamet i uspešno ga ponoviti, ali to ne znači da će umeti da ga primeni u drugačijem zadatku. Pravo razumevanje pokazuje se kada učenik može da objasni pojavu, predvidi rezultat, izabere odgovarajući postupak i proceni da li je dobijeni odgovor realan.
Zbog toga učenici često bolje razumeju fiziku kada je primenjuju kroz oglede, merenja, praktične zadatke, interaktivne simulacije i edukativne igre.
Physics Challenge omogućava učenicima da školsko znanje koriste za rešavanje problema i obnovu virtuelnog grada. Formula tada nije cilj sama po sebi, već alat potreban za uspešno završavanje misije.
Pokreni besplatnu igricu Physics Challenge
Zašto učenje formula napamet nije dovoljno?
Formula predstavlja sažeto zapisanu vezu između fizičkih veličina. Ona je veoma korisna, ali samo kada učenik razume značenje simbola, uslove u kojima se koristi i pojavu koju opisuje.
Ako učenik nauči:
v = s/t
ali ne razume šta predstavljaju put, vreme i brzina, može pogrešiti čim zadatak bude postavljen na malo drugačiji način.
Može se dogoditi da:
ne prepozna koje podatke treba koristiti;
pomeša merne jedinice;
izabere pogrešnu formulu;
ne primeti da rezultat nema smisla;
ne ume da objasni šta je izračunao;
zaboravi obrazac ubrzo posle provere znanja.
Pamćenje formule može pomoći kao početni korak, ali za trajno znanje potrebno je povezati je sa konkretnom pojavom.
Kada učenik meri put i vreme kretanja autića, brzina više nije samo slovo u obrascu. Ona postaje veličina koja opisuje koliko brzo autić menja položaj.
Šta znači razumeti fiziku?
Razumevanje fizike ne znači znati svaki obrazac napamet. Ono podrazumeva sposobnost povezivanja pojmova i primenu osnovnih zakona u različitim situacijama.
Učenik razume fizičku pojavu kada može da:
objasni šta se događa;
navede zbog čega se to događa;
prepozna fizičke veličine;
predvidi kako će promena uslova uticati na rezultat;
izabere odgovarajući fizički zakon;
proceni približan rezultat;
proveri da li odgovor ima smisla;
primeni znanje u novoj situaciji.
Na primer, učenik ne razume potpuno moment sile samo zato što zna obrazac M = Fr. Razumevanje pokazuje kada može da objasni zbog čega vrata lakše otvaramo pritiskom na kvaku nego delovanjem blizu šarki.
Od apstraktnog pojma do konkretne pojave
Fizičke veličine često su apstraktne. Učenik ne može neposredno da vidi silu, energiju ili električno polje. On može da vidi njihove posledice.
Silu prepoznaje po promeni brzine ili deformaciji tela.
Energiju prepoznaje po mogućnosti da se izvrši rad ili izazove određena promena.
Električno polje prepoznaje po delovanju na naelektrisana tela.
Kada se apstraktni pojam poveže sa pojavom koju učenik može da posmatra, meri ili menja, njegovo značenje postaje jasnije.
Zbog toga su u nastavi fizike važni:
demonstracioni ogledi;
učenički eksperimenti;
praktična merenja;
modeli;
grafikoni;
interaktivne simulacije;
edukativne igre;
primeri iz svakodnevnog života.
Svaki od ovih pristupa prikazuje isti pojam iz drugačijeg ugla.
Zašto praktična primena pomaže pamćenju?
Informacija koju učenik samo pročita može brzo da se zaboravi. Kada je upotrebi za rešavanje problema, ona se povezuje sa postupkom, iskustvom i dobijenim rezultatom.
Učenik koji samostalno izmeri put i vreme, izračuna brzinu i uporedi rezultat sa svojim predviđanjem ima više međusobno povezanih oslonaca za pamćenje.
On pamti:
situaciju u kojoj je radio;
predmet koji se kretao;
podatke koje je merio;
postupak izračunavanja;
rezultat koji je dobio;
grešku koju je ispravio;
zaključak do kojeg je došao.
Znanje tada nije vezano samo za jednu rečenicu iz udžbenika. Ono postaje deo iskustva učenika.
Predviđanje pre ogleda
Jedan od najboljih načina za razvijanje razumevanja jeste da učenik pre ogleda ili simulacije predvidi šta će se dogoditi.
Nastavnik može pitati:
Da li će se autić brže kretati niz strmiju rampu?
Da li teži predmet uvek pada brže?
Kako će dužina poluge uticati na potrebnu silu?
Šta će se dogoditi ako povećamo masu tereta?
Kako će promena brzine uticati na put kočenja?
Učenik zatim izvodi ogled ili pokreće simulaciju i poredi rezultat sa svojim očekivanjem.
Ako je predviđanje bilo tačno, dobija potvrdu da je pravilno razumeo pojavu.
Ako nije bilo tačno, razlika između očekivanja i rezultata otvara prostor za razmišljanje. Učenik tada pokušava da pronađe razlog zbog kojeg njegova početna pretpostavka nije bila dobra.
Zašto su merenja važna?
Merenje povezuje fizičku pojavu sa brojčanim vrednostima. Učenik ne kaže samo da se telo kretalo brzo ili sporo, već meri put i vreme i određuje brzinu.
Tokom merenja uči da:
pravilno koristi merni instrument;
bira odgovarajuću mernu jedinicu;
zapisuje rezultate;
ponavlja merenje;
upoređuje vrednosti;
računa srednju vrednost;
uočava odstupanja;
razmatra izvore greške.
Praktično merenje pokazuje da stvarni rezultati nisu uvek savršeni kao brojevi u školskom zadatku.
Dva merenja iste veličine mogu dati malo različite rezultate. Učenik tada počinje da razume zašto su preciznost, pravilno očitavanje i ponavljanje merenja važni.
Kako grafikoni pomažu razumevanju?
Grafikon omogućava da se promena fizičke veličine vidi na jednom mestu. Učenik može da uoči kako se položaj menja tokom vremena, kako brzina raste ili kako sila zavisi od istezanja opruge.
Umesto posmatranja pojedinačnih brojeva u tabeli, učenik vidi oblik zavisnosti.
Može da zaključi:
da li veličina raste ili opada;
da li se menja ravnomerno;
kada je vrednost najveća;
da li postoje periodi mirovanja;
kako promena jedne veličine utiče na drugu;
šta predstavlja nagib grafikona.
Povezivanje ogleda, tabele i grafikona posebno je korisno jer učenik istu pojavu predstavlja na više načina.
Kako zadaci razvijaju razumevanje?
Računski zadatak ima veliku obrazovnu vrednost kada učenik mora da razume situaciju i samostalno izabere postupak.
Ako su svi zadaci gotovo isti i razlikuju se samo brojevi, učenik može da razvije naviku mehaničkog računanja. On prepoznaje izgled zadatka, ali ne mora da razume pojavu.
Za razvijanje razumevanja korisni su zadaci koji traže:
procenu rezultata;
obrazlaganje izbora formule;
poređenje dve situacije;
pronalaženje greške u postupku;
rad sa grafikonom;
kombinovanje više fizičkih zakona;
povezivanje sa stvarnim primerom;
objašnjenje odgovora rečima.
Posle izračunavanja učenik treba da odgovori na pitanje: „Šta ovaj rezultat znači u datoj situaciji?”
Zašto su greške korisne?
Greška može otkriti način na koji učenik razmišlja. Netačan rezultat nije uvek posledica nepažnje. On može pokazati da učenik nije pravilno razumeo pojam ili vezu između veličina.
Česte greške u fizici su:
mešanje mase i težine;
korišćenje pogrešne merne jedinice;
sabiranje veličina koje se ne mogu sabirati;
pogrešno tumačenje grafikona;
zamena puta i pomeraja;
uverenje da je za održavanje kretanja uvek potrebna sila u smeru kretanja;
pretpostavka da teži predmeti uvek padaju brže;
korišćenje obrasca bez razumevanja uslova.
Ako učeniku samo saopštimo da odgovor nije tačan, možda neće razumeti razlog.
Korisnije je postaviti pitanje koje ga vraća na problem:
Koju veličinu si izračunao?
Koja treba da bude njena merna jedinica?
Da li je rezultat realan?
Šta bi se dogodilo u graničnom slučaju?
Koja sila deluje na telo?
Da li se tvoja formula uklapa u opisanu situaciju?
Cilj nije samo ispraviti broj, već ispraviti način razmišljanja koji je doveo do greške.
Kako simulacije pomažu učenicima?
Interaktivna simulacija omogućava učeniku da menja uslove i odmah posmatra posledice.
Može da promeni:
masu tela;
intenzitet sile;
početnu brzinu;
rastojanje;
ugao;
električni otpor;
jačinu struje;
položaj predmeta.
Učenik tako istražuje kako jedna veličina utiče na drugu.
Simulacije su posebno korisne za pojave koje su:
previše brze;
previše spore;
veoma male;
veoma velike;
skupe za izvođenje;
opasne za školski ogled;
teško vidljive golim okom.
One omogućavaju bezbedno ponavljanje i promenu samo jednog uslova, što učeniku olakšava uočavanje uzročno-posledične veze.
Uloga edukativnih igara
Edukativna igra dodaje praktičnoj primeni jasan cilj i priču. Učenik ne menja podatke samo da bi video rezultat, već zato što pokušava da reši određeni problem.
U igrici Physics Challenge učenik koristi znanje kako bi pokrenuo mašine i obnovio različite sektore grada.
On treba da razume:
kako brzina utiče na zaustavljanje vozila;
kako sila i masa utiču na ubrzanje;
kako krak sile menja moment sile;
kako protivteg doprinosi ravnoteži;
po čemu se snaga razlikuje od rada;
kako dron stvara silu potrebnu za let;
kako raketa dobija potisak.
Igra pruža neposrednu posledicu odluke. Ako učenik ne dobije očekivani rezultat, može da razmotri problem i pokuša ponovo.
Proveri znanje u igrici Physics Challenge
Kako povezati lekciju i igricu?
Igrica daje najbolje rezultate kada se koristi kao deo učenja, a ne kao potpuno odvojena aktivnost.
Jedan mogući redosled je:
pročitati ili poslušati objašnjenje;
izdvojiti osnovne pojmove;
zapisati najvažnije obrasce;
pogledati rešeni primer;
izvesti ogled ili koristiti simulaciju;
rešiti problemski izazov u igrici;
objasniti postupak;
vratiti se na nejasne delove lekcije.
Na ovaj način učenik najpre stiče osnovno znanje, zatim ga primenjuje i na kraju proverava šta treba dodatno da ponovi.
Kako roditelji mogu podstaći razumevanje?
Roditelj često želi da pomogne detetu i zato mu pokaže čitav postupak. To može kratkoročno dovesti do tačnog odgovora, ali učenik ne mora razumeti kako je do njega došao.
Korisnije je postavljati pitanja:
Kako ti razumeš ovaj problem?
Šta treba da pronađeš?
Koji podatak ti je najvažniji?
Možeš li da nacrtaš situaciju?
Koja formula povezuje poznate i nepoznate veličine?
Šta očekuješ da dobiješ?
Da li rezultat ima odgovarajuću jedinicu?
Kako bi objasnio postupak svojim rečima?
Roditelj tako ne rešava zadatak umesto deteta, već mu pomaže da organizuje razmišljanje.
Važno je dati detetu dovoljno vremena. Učeniku je ponekad potrebno nekoliko minuta da poveže podatke, naročito kada rešava novu vrstu problema.
Uloga nastavnika u praktičnom učenju
Primena znanja ne znači da nastavnik prestaje da objašnjava. Naprotiv, njegov zadatak postaje još važniji.
Nastavnik:
bira odgovarajuće aktivnosti;
povezuje ih sa ciljem lekcije;
usmerava pažnju učenika;
postavlja pitanja;
pomaže u tumačenju rezultata;
ukazuje na pogrešne zaključke;
povezuje iskustvo sa fizičkim zakonom;
prilagođava zadatke nivou učenika.
Nije dovoljno samo izvesti zanimljiv ogled. Posle ogleda učenici treba da razgovaraju o tome šta su videli, zbog čega se to dogodilo i koji zakon opisuje pojavu.
Bez ovog koraka aktivnost može ostati zanimljiva, ali obrazovni rezultat neće biti potpun.
Kako proveriti da li je učenik razumeo?
Tačno rešen zadatak nije jedini dokaz razumevanja. Učenik je možda zapamtio postupak iz veoma sličnog primera.
Razumevanje se može proveriti pitanjima kao što su:
Šta bi se promenilo ako povećamo masu?
Da li bi rezultat bio isti na drugoj planeti?
Kako znaš koju formulu treba koristiti?
Možeš li da objasniš bez računanja?
Možeš li da nacrtaš sile?
Da li postoji drugi način rešavanja?
Gde se ova pojava primećuje u životu?
Kako možeš da proveriš rezultat?
Ako učenik može da prenese znanje na novu situaciju, postoji veća verovatnoća da je pojam zaista razumeo.
Jedna pojava na više načina
Za dobro razumevanje korisno je istu pojavu predstaviti na više načina.
Kretanje se može opisati:
rečima;
crtežom;
tabelom;
grafikonom;
formulom;
ogledom;
simulacijom;
problemskim zadatkom.
Svaki prikaz otkriva drugi deo pojave.
Formula pokazuje matematičku vezu.
Grafikon prikazuje kako se veličina menja.
Ogled daje iskustvo i rezultate merenja.
Simulacija omogućava kontrolisanu promenu uslova.
Igrica stavlja znanje u problemski kontekst.
Kada učenik može da prelazi sa jednog prikaza na drugi, njegovo znanje postaje fleksibilnije i trajnije.
Od „znam formulu” do „razumem pojavu”
Učenje fizike ne završava se kada učenik zapamti obrazac. To je tek jedan korak.
Put ka razumevanju može se prikazati ovako:
upoznajem fizičku pojavu;
prepoznajem važne veličine;
razumem njihovu međusobnu vezu;
učim način matematičkog zapisivanja;
primenjujem obrazac;
proveravam rezultat;
objašnjavam zaključak;
koristim znanje u novoj situaciji.
Učenik koji prođe kroz ove korake ne zavisi samo od pamćenja. Čak i kada zaboravi deo obrasca, razumevanje mu može pomoći da ponovo pronađe potrebnu vezu.
Kako razviti naviku primene znanja?
Posle svake lekcije učenik može postaviti sebi nekoliko kratkih pitanja:
Koju pojavu ova lekcija objašnjava?
Gde je mogu primetiti?
Koje veličine je opisuju?
Kako su te veličine povezane?
Šta se događa kada jednu od njih promenim?
Koji ogled mogu da izvedem?
Kako mogu da proverim zaključak?
Korisno je rešiti manji broj različitih zadataka, umesto velikog broja gotovo jednakih primera.
Jedan problemski zadatak koji zahteva razmišljanje može više doprineti razumevanju od deset zadataka koji se rešavaju potpuno istim postupkom.
Fizika postaje jasnija kada se koristi
Učenici bolje razumeju fiziku kada imaju priliku da je primene, jer tada povezuju pojmove, iskustvo, merenje, računanje i zaključivanje.
Ogledi omogućavaju da se pojava vidi.
Merenja pretvaraju zapažanje u podatke.
Grafikoni otkrivaju zavisnosti.
Zadaci razvijaju postupak rešavanja.
Simulacije omogućavaju promenu uslova.
Edukativne igre daju primeni znanja cilj i povratnu informaciju.
Physics Challenge povezuje ove ideje sa misijom u kojoj učenik koristi fiziku da bi rešavao probleme i obnavljao grad.
Za sistematsko učenje učenicima su potrebni i jasna objašnjenja, zadaci, kvizovi i povratna informacija. Takvi sadržaji dostupni su i u Digitalnoj učionici Edukativnog centra Atom.
Najvažnije je da učenik ne pita samo: „Koju formulu treba da upotrebim?”, već i: „Šta se ovde događa i zašto?”
Kada može da odgovori na to pitanje, fiziku ne pamti samo za sledeći kontrolni zadatak — on počinje da je razume.
