Danica Mati Djuraki Pouk na daljavo 1 IZ TEORIJE ZA PRAKSO Gorazd Planinšič Refleksija po letu dni pouka na daljavo 2 Peter Gabrovec Splošna matura iz fizike 2020 6 Sergej Faletič in Tomaž Kranjc Začetno poučevanje kvantne mehanike v srednji šoli – osnove 15 Peter Jevšenak Kako z Vernierjevim metalcem kovinskih kroglic zadeti koš? 23 IZ PRAKSE Jože Pernar Terensko delo in GPS-aplikacije za pouk na daljavo 33 Andreja Eršte Enosmerni električni krog pri pouku na daljavo 42 Marko Jagodič Nemi eksperimenti 46 Jure Ausec Poskus iz moderne fizike za izvedbo z dijaki – merjenje Planckove konstante 50 Ksenija Božak Sobota za vedoželjne 54 Anja Šmid Pustoslemšek Energija v šolski knjižnici 60 UČITELJEV POGLED Peter Prelog Brezdimenzionalni nevidni radiani 63 STRIP Milenko Stiplovšek Avtentičnost 65 Letnik 26 (2021), št. 1 KAZALO Fizika v šoli Fizika v šoli 1 Iz teorije za prakso Pred vami je prva številka šestindvajsetega letnika revije Fizika v šoli. Ko smo pred četrt stoletja prvič vzeli v roke svojo revijo, si niti v san- jah nismo znali predstavljati, pred kakšne izzive bomo postavljeni v petindvajsetem letu izhajanja revije. Bolj ali manj nepripravljeni smo svoje delo preselili na daljavo. Za naravoslovce, ki poučevanje gradi- mo na eksperimentu in ki vemo, da je najučinkovitejši aktivni pouk, je bila to še posebej zahtevna naloga. V elik del revije posvečamo pouku na daljavo. Dr. Gorazd Planinšič je v svojem članku zbral nekaj osnovnih izkušenj pri poučevanju štu- dentov na daljavo. Popisal je številne zamisli, ki jih je dobil od učitel- jev doma in po svetu pa tudi od študentov, ki jih poučuje. Mag. Jože Pernar v svojem članku predstavlja zanimivo terensko delo z GPS- -aplikacijo, ki ga je izvedel na daljavo. Avtentična aktivnost je upo- rabna tako pri obravnavi poglavij iz gibanja kot pri poglavjih iz dela in energije za različne letnike srednje šole, z nekaj poenostavitvami pa je gotovo uporabna tudi za osnovnošolce. Dr. Andreja Eršte nas vabi v svet simulacij. Opisuje dejavnosti pri obravnavi enosmernega električnega kroga z orodjem PhET – zanimivo in uporabno tako pri pouku na daljavo kot tudi pri običajnem delu v razredu. Dr. Marko Jagodič je pripravil zbirko posnetkov fizikalnih eksperimentov brez komentarja, v članku Nemi eksperiment pa opisal njihovo uporabo v vlogi demonstracijskega eksperimenta, v vlogi eksperimentalnih vaj in v vlogi fizikalne naloge. Anja Šmid Pustoslemšek je opisala, kako sta s knjižničarko obravnavo teme o energiji, ki sta jo z osnovnošolci več let uspešno izvajali v šoli, priredili za delo na daljavo. Ksenija Bo- žak se s sodelavkami iz naravoslovnega aktiva že dalj časa zoperstavlja prepričanjem učencev, da je fizika »strah in trepet« in da je ni mogoče razumeti. S sobotami za vedoželjne že pri šestošolcih vzbujajo rado- vednost in podirajo predsodke. Poučevanje sodobnejših vsebin obrav- navata dva članka: Jure Ausec opisuje merjenje Planckove konstante, dr. Sergej Faletič in dr. T omaž Kranjc pa predstavljata osnove začetne- ga poučevanja kvantne mehanike v srednji šoli. Kako z V ernierjevim metalcem kovinskih kroglic zadeti koš? »Recept« najdete v članku Petra Jevšenaka. Na splošni maturi iz fizike je lani ocenjevanje prvič potekalo elektronsko na daljavo. Opis ocenjevanja in analizo mature je v članku predstavil glavni ocenjevalec Državne predmetne komisije za splošno maturo iz fizike Peter Gabrovec. Peter Prelog je prispeval razmišljanje o brezdimenzionalnih nevidnih radianih. Do zanimivih povezav, opisanih v reviji, lahko dostopate prek zavodove spletne stra- ni: zrss.si/strokovne-revije/fizika-v-soli. V letošnjem šolskem letu so nastale fizikalne e-urice – sodelovanje učiteljev fizike na daljavo. Na mesečnih srečanjih drug drugemu predstavljamo aktualne in zanimive teme. Posnetki preteklih e-uric so na voljo v spletnih učilnicah študijskih skupin za fiziko. V abljeni k ogledu in sodelovanju. Mnoge dejavnosti, ki smo jih razvili pri delu na daljavo, bomo s pri- dom prenesli v svoje delo tudi v prihodnje. Želimo pa si, da bi jih z učenci, dijaki in študenti uporabili pri pouku v učilnicah, laboratori- jih ter predavalnicah. Želim vam uspešen zaključek šolskega leta. Danica Mati Djuraki, odgovorna urednica PACS 01.40. –d, 01.50. –i, 01.55. +b ISSN 1318-6388 FIZIKA V ŠOLI letnik XXVI, številka 1, 2021 Izdajatelj in založnik: Zavod RS za šolstvo Predstavnik: dr. Vinko Logaj Odgovorna urednica: Danica Mati Djuraki Uredniški odbor: Goran Bezjak, mag. Miroslav Cvahte, dr. Mojca Čepič, dr. Vladimir Grubelnik, Tatjana Gulič, dr. Tomaž Kranjc, dr. Marko Marhl, mag. Jože Pernar, Milenko Stiplovšek, dr. Barbara Šetina Batič, dr. Saša Ziherl Jezikovni pregled: Andraž Polončič Ruparčič Prevod povzetkov: Ensitra prevajanje, Brigita Vogrinec Škraba, s. p. Urednica založbe: Andreja Nagode Oblikovanje: Simon Kajtna, akad. slik. Fotografije: avtorji člankov Računalniški prelom: Design Demšar, d. o. o. Tisk: Tisk Žnidarič, d. o. o. Naklada: 390 izvodov Prispevke pošljite na naslov: Zavod RS za šolstvo, Uredništvo revije Fizika v šoli, Poljanska c. 28, 1000 Ljubljana, e-naslov: revija.fizika@zrss.si. Naročila: Zavod RS za šolstvo – Založba, Poljanska c. 28, 1000 Ljubljana, faks: 01/30 05 199, e-naslov: zalozba@zrss.si Letna naročnina (2 številki): 22,00 € za šole in ustanove, 16,50 € za fizične osebe, 8,50 € za študente, dijake in upokojence. Cena posamezne številke v prosti prodaji je 13,00 €. Revija je vpisana v razvid medijev, ki ga vodi Ministrstvo za kulturo pod zaporedno številko 570. Priznanje avtorstva-Nekomercialno-Brez predelav Poštnina plačana pri pošti 1102 Ljubljana. Uvodnik Fizika v šoli 1 Pouk na daljavo 2 Refleksija po letu dni pouka na daljavo Dr. Gorazd Planinšič Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko Izvleček V času pisanja tega članka mineva že več kot leto dni, odkar smo na vseh šolah pri vseh predmetih in dobesedno čez noč vpeljali nov način učenja in poučevanja – pouk na daljavo. Leto dni je dovolj dolg časovni interval, da je smiselno pogledati nazaj in razmisliti o tem, kaj smo se naučili. V zapisu sem zbral nekaj osnovnih izkušenj s poukom na da- ljavo pri izvajanju predmeta Didaktika fizike za študente na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Številne ideje, ki sem jih pri pouku na daljavo uporabil, sem dobil od učiteljev fizike v šolah doma in po svetu pa tudi od študentov, ki jih poučujem. Ključne besede: pouk na daljavo, virtualne sobe (breakout rooms), delovne prosojnice (Google slides), domači posku- si, računalniške simulacije Reflection after a Year of Remote Teaching Abstract At the time of writing this article, over a year has passed since a new way of learning and teaching was introduced prac- tically overnight in all schools for all subjects – remote learning and teaching. One year is a long enough time period to look back and reflect on what we have learnt. In the article, I present some of the main experiences that I obtained implementing the remote teaching and learning at the Didactics of Physics classes for the students of the Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana. Several ideas that I used in remote teaching came from Slovenian and other physics teachers as well as from my students. Keywords: remote teaching, breakout rooms, Google slides, home experiments, computer simulations Potek srečanj na daljavo – na kratko Vsa srečanja izvajam v okolju Zoom, zato se bom pri opi- su svojih izkušenj skliceval na orodja, ki jih omogoča to okolje. Naša srečanja potekajo enkrat na teden in tipično trajajo tri ure. Vsaki uri sledi petminutni odmor. Študen- te spodbujam, naj med odmorom naredijo kratke fizič- ne aktivnosti, na primer deset sklec ali počepov. Vsako srečanje vključuje delo v majhnih skupinah (tipično po štiri študente) v virtualnih sobah (breakout rooms), ki jih bom odslej imenoval kar sobe. Ker je tudi pri kontaktni izvedbi pouka pred epidemijo pouk pri mojih predmetih redno potekal v majhnih skupinah, to ni bila novost, se- veda pa izvedba na daljavo zahteva usvojitev določenih novih veščin, kot sta določanje skupin ter spremljanje njihovega dela. Pri določanju skupin pazim le na to, da dekleta v njih niso v manjšini. Skupine so torej bodisi v celoti sestavljene iz fantov ali pa je v skupini vsaj polo- vica deklet. O tem, zakaj je takšna sestava skupin boljša, si lahko preberete v članku [1]. Delo skupin spremljam na dva načina: 1) tako da izmenoma obiskujem skupi- ne, nekaj časa spremljam njihovo delo in občasno dam kakšen namig (običajno v obliki vprašanja) in 2) tako da spremljam delovne table skupin ter nanje napišem kra- tek namig ali vprašanje. V eč o tem, kaj so delovne table in kako jih uporabljam, v naslednjem poglavju. V ečino sre- čanj sklenemo z refleksijo. Vsak študent mora povedati misel o tem, kaj se je pri uri novega naučil bodisi z vidika poučevanja ali z vidika fizikalnega znanja. Delovne table Delovne table (imenovane tudi bele table ali table piši- -briši) so nepogrešljivo orodje za aktivni pouk, kjer ve- čina dela poteka v majhnih skupinah. Vsaka skupina ima eno delovno tablo. Študenti v skupini med delom na table zapisujejo svoje ugotovitve, rišejo različne repre- zentacije, izpeljujejo matematične izraze in računajo. Pri kontaktnem načinu dela v razredu so delovne table Fizika v šoli 3 Iz teorije za prakso tanke lesene plošče, prelepljene z belo plastično folijo, na katero študenti pišejo z markerji za šolske bele table (slika 1a). Pri delu na daljavo lesene delovne table nado- mestimo z virtualnim okoljem, v katerem študenti (prek svojih računalnikov) počnejo natanko to, kar so prej po- čeli z lesenimi tablami. Obstajajo številni programi in okolja, ki omogočajo tovrstne funkcije. Sam sem se odlo- čil za uporabo delovnih prosojnic v okolju Google (Goo- gle slides). Pred srečanjem sestavim delovne prosojnice, pri katerih se vsaka aktivnost začne s predstavitveno pro- sojnico (prosojnica z belim ozadjem), sledijo pa ji delov- ne prosojnice za vsako skupino študentov (vsaka skupina ima ozadje druge barve). Vsaka skupina uporablja svojo delovno prosojnico na enak način, kot so prej uporabljali delovne table (slika 1b). Če skupini zmanjka prostora, lahko vstavijo dodatne prosojnice. Virtualna izvedba delovnih tabel učitelju omogoča, da v stvarnem času spremlja delo na delovnih prosojnicah vseh skupin in sproti zagotavlja povratno in- formacijo študentom o njihovem delu. T o lahko naredi bodisi tako, da obišče skupino v njihovi sobi, ali pa napi- še kratek komentar ali vprašanje na delovno prosojnico izbrane skupine (na primer »Kaj ste izbrali za opazovani sistem?«) Jasen pregled nad delom vseh skupin učitelju omogoča tudi učinkovito izvedbo razprave, ki sledi, ko študenti končajo delo v skupinah in se ponovno srečajo v glavni sobi. Računalniška orodja pa omogočajo tudi številne nove prijeme, ki jih pri kontaktnem načinu pouka nismo upo- rabljali. Naslednja izvirna zamisel se je študentom poro- dila med pripravo učne enote Gibalna količina, ki so jo jeseni 2020 izvedli na daljavo na ljubljanski Gimnaziji Poljane. V delovni list (Wordov dokument) so dodali »predal« z ikonami vozičkov, puščic in oznak hitrosti, ki jih dijaki lahko premikajo in vrtijo ter tako izdelujejo skice. Glavna prednost je prihranek časa pri izdelavi skic in njihova preglednost. Zamisel se je odlično obnesla tudi v praksi. Aktivnosti Brez dvoma je fizika eden od predmetov, ki so jih nove razmere močneje prizadele, in to prav zaradi zmanjšanja možnosti izvajanja poskusov pri pouku na daljavo. Vsak učitelj fizike ve, da brez poskusov ni pouka fizike. Prav zato smo se poleti 2020 skupaj s kolegi iz ZDA odločili pospešeno pripraviti nova gradiva, namenjena usvajanju novega znanja ali poglabljanju že usvojenega znanja, in to ob poskusih, ki jih dijaki bodisi izvajajo sami ali pa jih opazujejo in analizirajo na videoposnetkih. S kolegi v skupini za Izobraževalno fiziko na Fakulteti za mate- matiko in fiziko Univerze v Ljubljani (FMF UL) smo se jeseni 2020 odločili narediti izbor prej omenjenih ak- tivnosti, jih prevesti in prirediti za pouk fizike pri nas. Vsa gradiva so prosto dostopna na spletni strani progra- ma za stalno strokovno izpopolnjevanje učiteljev fizike na FMF UL (glej http://sss.fmf.uni-lj.si, mapa »Pouk na daljavo«). V ečino aktivnosti smo preizkusili že v času na- stajanja, izboljšujemo pa jih tudi sproti, na podlagi po- vratnih informacij, ki jih dobivamo od učiteljev fizike, ter na podlagi odzivov študentov (iste aktivnosti namreč uporabljamo pri pouku Didaktike fizike na FMF). Kaj še lahko naredimo, da ohranimo ključno vlogo po- skusov pri pouku fizike? (O tem, kakšno vlogo naj imajo poskusi pri pouku fizike in zakaj, sem v tej reviji že pisal [2].) Na kratko bom opisal tri ideje, ki jih upoštevam pri pripravi učne ure (iste ideje najdete tudi v prej omenje- nih gradivih). Konkretni predmeti kot pomoč pri oblikovanju miselnih predstav Konkretne izkušnje in slike so ključni elementi obliko- vanja novega znanja [3]. Če razpravljamo o jabolku in ga hkrati držim v roki, bodo procesi pomnjenja in pove- zovanja različnih miselnih slik učinkovitejši, kot če vse to počnem brez jabolka (slika jabolka je lahko nadome- stek, toda še bolje je, če kažem pravo jabolko). T ako pri kontaktnem pouku kot pri pouk na daljavo si pred za- Slika 1: Delovne table pri skupinskem delu: a) pri običajnem (kontaktnem) pouku in b) pri pouku na daljavo (delovne prosojnice). 4 četkom pouka pripravim predmete, ki jih bom v določe- nih trenutkih uporabil kot ilustracijo tega, o čemer teče beseda, čeprav s temi predmeti ne bom izvedel nobenega poskusa. Čeprav vsi študenti vedo, kaj je »klada« in kaj »hrapava podlaga« ter kako je videti, če klado vlečemo po hrapavi podlagi, se potrudim, da ob razpravi o trenju študenti omenjena telesa in procese v resnici tudi vidijo. Domači poskusi Domači poskusi so poskusi, ki jih študenti sami izvedejo doma (običajno kot del domače naloge) in pozneje raz- pravljajo o njih pri pouku. V času kontaktnega pouka sem le redko dal študentom domače naloge, ki so vklju- čevale domače poskuse, v času pouka na daljavo pa so tovrstni poskusi postali pomemben del pouka. T ematika Slika 2: Delovni list z vnaprej pripravljenimi elementi, s katerimi dijaki izdelujejo skice (izvirna zamisel študentov). Slika 3: a) senzorji fizikalnih količin v telefonih omogočajo izved- bo različnih kvantitativnih domačih poskusov; b) preprosta oprema, ki smo jo študentom poslali v kuverti po pošti. Fizika v šoli 5 Iz teorije za prakso Viri [1] Dasguptaa, N., McManus Scircleb, M., in Hunsingerc, M. (2015). Female peers in small work groups enhance women‘s motivation, verbal participation, and career aspirations in engineering, PNAS, 112, 4988–4993. Prosto dostopno na www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1422822112. [2] Planinšič, G. (2019). Aktivni pouk: zakaj in kako. Fizika v šoli, 24(2), 13–18. [3] Zull J. E. (2002). The art of changing the brain: enriching teaching by exploring the biology of learning (1st ed.) Virginia: Stylus Publishing. domačih poskusov bi lahko zapolnila celotno revijo, zato se bom na tem mestu omejil le na kratka zgleda. Prvi zgled (slika 3a) kaže poskus, ki ga lahko študenti izve- dejo brez dodatne opreme (predpostavimo le, da imajo študenti dostop do pametnega telefona). Poskus od štu- dentov zahteva, da s telefonom izmerijo časovno spremi- njanje pospeška knjige, ki se ustavi potem, ko jo sune- mo. Izmerjeni graf a y (t) je prava zakladnica podatkov, na podlagi katerih lahko študenti določijo različne količine (na primer koeficient trenja med knjigo in mizo). Poskus je primeren za uporabo usvojenega znanja po zaključ- ku poglavja o Newtonovih zakonih, lahko pa tudi po zaključku poglavja Delo in energija, če želite dodati še obravnavo z vidika energij. Drugi zgled (slika 3b) kaže preprosto opremo, ki smo jo poslali študentom v kuver- ti po pošti pred začetkom obravnave poglavja o valovni optiki (med opremo je tudi nekaj predmetov, ki smo jih pozneje uporabili pri poglavju o atomu). Poleg opreme na sliki študenti potrebujejo še drobno točkasto belo sve- tilo (odlično se obnese LED-svetilka, ki je sestavni del telefona). Izkušnje z domačimi poskusi so bile zelo pozi- tivne in celo nad mojimi pričakovanji. V ečina študentov je raziskovala in eksperimentirala prek okvirjev, ki so bili določeni z navodili domače naloge. Računalniške simulacije Kljub vsej iznajdljivosti in sodobnim napravam, ki nas obkrožajo, v času pouka na daljavo obstaja množica poskusov, ki so ključni za pouk fizike in jih študenti ne morejo sami izvesti v okviru domačih poskusov. Tipičen primer so poskusi z električnimi vezji, ki jih v normalnih razmerah dijaki brez težav izvajajo v šoli, kjer imamo vso primerno opremo. Rešitev so lahko računalniške si- mulacije (tudi v prej omenjenih gradivih so aktivnosti, ki temeljijo na uporabi računalniških simulacij). Med naj- bolj znanimi simulacijami za fiziko so simulacije PhET, ki so jih razvili na Univerzi Colorado Boulder (https:// phet.colorado.edu). Simulacije PhET se odlikujejo po tem, da so prečiščene/izpopolnjene tako z vidika fizike kot s pedagoškega vidika. Med simulacijami PhET naj- večkrat uporabljam simulacije za opazovanje in testira- nje električnih vezij, idealnega plina, valovanja na vrvi, električnega polja v okolici električnih nabojev ter fotoe- fekta. Za opazovanje in testiranje v geometrijski optiki je odlična naslednja simulacija https://ricktu288.github.io/ ray-optics/simulator. Za konec Zbral sem nekaj osnovnih izkušenj, za katere lahko tr- dim, da so se izkazale kot uspešne pri mojem delu na daljavo in prav tako pri delu srednješolskih učiteljev fizi- ke, ki so ideje preizkusili ali pa sem jih prevzel od njih. Nekaterih pomembnih vprašanj (na primer ocenjevanja in preverjanja znanja pri pouku na daljavo) se nisem do- taknil bodisi zato, ker mislim, da so moje izkušnje ne- relevantne za bralce te revije, ali pa zato, ker še nimam dovolj izkušenj, da bi o tem pisal. Čeprav je treba na vsak nov izziv gledati kot na priložnost, da se naučimo kaj novega, pa upam, da bo tega »dodatnega izobraževanja« iz pouka na daljavo kmalu konec.