Fizika v šoli 51 Zanimivosti Na začetku decembra 2023 je v Bangkoku na T ajskem potekala 20. Mednarodna mladinska naravoslovna olim- pijada (International Junior Science Olympiad, IJSO) [1, 2]. Letos so se olimpijade udeležili 304 tekmovalke in tekmovalci iz 54 držav (od tega je bilo 17 evropskih; podroben seznam sodelujočih je na spletni strani [3]). Mednarodna mladinska naravoslovna olimpijada, četrtič dr. Barbara Rovšek Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta Izvleček V članku predstavim Mednarodno mladinsko naravoslovno olimpijado: opišem, komu je namenjena, kako poteka, kako izberemo ekipo, kako jo na tekmovanje pripravljamo, naštejem fizikalne vsebine, iz katerih so na tekmovanju lahko sestavljene naloge, in kakšne rezultate dosegamo. Ne nujno v tem vrstnem redu. Ključne besede: naravoslovje, priprave na tekmovanje v znanju, olimpijada, IJSO International Youth Science Olympiad, 4th Edition Abstract The author describes the International Y outh Science Olympiad, including the students it aims at, the conduction process, the choice of teams, competition preparation, the potential topics of assignments, and the results we achieve, not necessarily in that sequence. Keywords: science, preparation for a knowledge competition, Olympiad, and IJSO. Slika 1: Slovenska ekipa na IJSO 2023, ovenčana z odličji, z leve: Aleksander Jotanović, Niko Habinc, Primož Markovič, Andraž Ča- dež, Izadora Kopač, Lea Hrvatin (december 2023). Niko in Andraž sta v šolskem letu 2023/2024 devetošolca, preostali pa dijakinji in dijaka 1. letnikov gimnazij. T e olimpijade se je že četrtič udeležila tudi slovenska ekipa in na njej ponovno dosegla zelo dober rezultat. Vsi člani ekipe so se domov vrnili z odličji: osvojili so eno zlato (prvo zlato odličje na IJSO), štiri srebrna in eno bronasto odličje [4]. Ekipni uspeh slovenske ekipe je izjemen: med vsemi državami so dosegli skupno deveto mesto, med evropskimi pa drugo; eno srebrno odličje več je osvojila le ekipa Madžarske. Olimpijada je namenjena učencem oziroma dijakom, ki do konca koledarskega leta, v katerem tekmovanje pote- ka, še ne dopolnijo 16. let. V našem primeru to pomeni, da se je praviloma udeležujejo dijakinje in dijaki 1. letni- ka srednje šole pa tudi – to je naša želja, ki se je doslej še vedno uresničila – še kak učenec ali učenka 9. razreda osnovne šole. Vsebina olimpijade in naloge Olimpijada je naravoslovna, kar pomeni, da se morajo udeleženci, ki osvajajo odličja, na tekmovanju izkaza- ti v odličnem znanju fizike, kemije in biologije. Vsa tri področja so zastopana enakomerno, pri čemer je pripo- ročilo in želja, da so naloge vsaj v določeni meri zares in- terdisciplinarne. Včasih to dosežemo v zadovoljivi meri, drugič pa malo manj, odvisno od navdiha sestavljavcev nalog in tega, kako interdisciplinarne ekipe avtorjev na- log organizatorji sestavijo. 52 Slika 3: Konceptualna fizikalna naloga iz indukcije z IJSO 2023. Na eni od slik je napačno prikazana smer električnega toka I ind , induciranega v pre- vodni zanki. Na kateri? (Prevodna zanka leži v ravnini y-z, induci- rani tok pa teče v nasprotni smeri urinega kazalca, če na zanko gledamo od strani, kjer je x > 0.) magnet‘s velocity = hitrost magneta conducting loop = prevodna zanka Ko kroglo spustimo v kapljevino z gostoto ρ A , se krogla potopi do dna, kot prikazuje slika na levi. Krogla pri tem izpodrine prostornino kapljevine V A . Ko isto kroglo spustimo v kapljevino z gostoto ρ B , kro- gla v njej plava potopljena do polovice, kot prikazuje slika v sredini. Ko isto kroglo spustimo v kapljevino z gostoto ρ C , kro- gla v njej plava, kot prikazuje slika na desni. Kolikšna je sila vzgona na kroglo, ko plava v kapljevini z gostoto ρ C ? Slika 2: Konceptualna fizikalna naloga iz vzgona z IJSO 2023. Pametni telefon lahko uporabimo kot zvočno štoparico, ki meri časovni interval med zaporednima zvočnima dogodkoma, ki ju zazna mikrofon telefona. Štoparica se sproži, ko telefon zazna prvi zvočni signal, in ustavi, ko zazna drugi zvočni signal. Z zvočno štoparico dveh telefonov, ki sta na raz- dalji l = 5,00 m, merimo hitrost zvoka v zraku (v = 340 m/s), kot prikazuje slika. Najprej prva dijakinja zaploska zraven telefona A in čez kratek čas druga dijakinja zaploska zraven telefona B. Obe ploskanji zaznata zvočni štoparici obeh tele- fonov, a ob različnih trenutkih, ker zvok potuje s končno hitrostjo. Katera časovna intervala prika- žeta zvočni štoparici telefonov A in B? Slika 4: Fizikalna naloga iz kinematike z IJSO 2023. Fizika v šoli 53 Zanimivosti Delegacijo iz posamezne države sestavlja devet članov, med katerimi je šest tekmovalk in tekmovalcev ter trije vodje ekipe (za vsako od treh področij je zadolžen eden od njih). T ekmovanje je sestavljeno iz treh delov: testa s 30 nalogami izbirnega tipa, testa z daljšimi računskimi teoretičnimi nalogami in eksperimentalnega testa. Na zadnji olimpijadi je vsak test trajal tri polne ure (kar pa ni pravilo; posamezni test lahko traja tudi dlje), potekali pa so na različne dneve tako, da je bil med dvema testoma dan odmora. T eoretične naloge tekmovalci rešujejo kot posamezniki, pri eksperimentalnem delu pa se združijo v ekipe s po tremi člani. Pri slednjem praviloma izvedejo vsaj tri različne eksperimente (tri je značilna številka za IJSO), pri čemer se vsak član eksperimentalne ekipe loti enega. Med seboj si seveda tudi pomagajo, ker običajno vsi eksperimenti niso enako časovno zahtevni. Naloga vodij ekip je, da skupaj z avtorji naloge pregleda- jo, o njih razmislijo in predlagajo spremembe ali izbolj- šave. Ko naloge po krajši ali daljši diskusiji dobijo konč- no obliko, jih prevedemo v svoje jezike. Pri prevajanju se vsi držimo pravila, da ne povemo nič več, kot piše v izvirni angleški verziji nalog; lahko pa seveda to povemo na način, ki je našim tekmovalcem znan in domač. Vsak lahko na spletu najde uradne angleške verzije nalog z olimpijad [5] in jih primerja s prevodi; nekaj slovenskih prevodov nalog je objavljenih na spletu [6, 7]. Za prvi vtis so na slikah od 2 do 4 trije primeri fizikalnih nalog izbirnega tipa z letošnje olimpijade (rešitve nalog bodo objavljene v naslednji številki Fizike v šoli). Omenimo, da so vseh deset fizikalnih nalog izbirnega tipa naši tek- movalci rešili v povprečju bolje od povprečja vseh 304 tekmovalcev (od desetih kemijskih nalog so jih bolje re- šili devet, od bioloških pa osem, kar je v celoti zavidljivo dobro). Nalogi na slikah 2 in 3 je pravilno rešilo pet na- ših tekmovalcev, nalogo na sliki 4 pa so pravilno rešili vsi naši tekmovalci. Poleg diskusije o nalogah in prevajanja vodje ekip po tekmovanju tudi ocenjujemo skenirane pole svojih tek- movalcev. Obenem vse pole ocenijo tudi organizatorji. Če se točke enih in drugih razlikujejo in smo hkrati mi izdelke ocenili bolje od organizatorjev, imamo po oce- njevanju priložnost, da svoje točkovanje utemeljimo na tako imenovani moderaciji. Včasih nam uspe dokaza- ti, da so uradni ocenjevalci pri ocenjevanju posamezne naloge kaj spregledali ali napačno točkovali, in takrat se vsota točk nekoliko poveča. Pravilo za osvajanje odličij na IJSO je podobno pravilom na drugih olimpijadah v znanju; nekoliko se ta pravila razlikujejo le v mejah za barvo odličja. Na IJSO prej- me zlato odličje 10 % tekmovalcev z najboljšimi dosež- ki, naslednjih 20 % prejme srebrno in naslednjih 30 % bronasto odličje. Odkar smo po prvi poskusni udeležbi nekoliko ad hoc sestavljene slovenske ekipe na IJSO leta 2019 (Doha, Katar) zasnovali in organizirali sistematič- ne priprave na olimpijado, so vsako leto vsi člani naših ekip osvojili odličja. Skupaj se nam je tako nabralo 18 odličij: eno zlato, devet srebrnih in osem bronastih (k vsoti lahko prištejemo še dve bronasti odličji, ki sta jih osvojila člana prve poskusne ekipe na IJSO 2019). V eč o vsem dogajanju na olimpijadah in tudi dosežkih naših učenk in učencev lahko preberete v novicah v Arhivu na spletnih straneh DMFA Slovenije [8]. Slika 6: Prvi izbirni test je za vse potekal v živo na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani (julij 2023). Slika 5: Udeleženci prvih priprav na IJSO 2023 pred zgradbo Oddelka za biologijo Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani (junij 2023). Tistih, ki so predavanja poslušali na daljavo, na fo- tografiji ni. 54 Priprave Ker so na olimpijadi naloge sestavljene tudi iz vsebin (»učni načrt olimpijade«, [9]), ki jih naši osnovnošolci ne spoznajo v šoli pri pouku fizike, kemije in biologije (pa tudi pri matematiki), za širšo množico kandidatov za slovensko olimpijsko ekipo organiziramo priprave [10, 11]. Na prve enotedenske priprave, ki jih priredimo na fakultetah v Ljubljani (Pedagoški in Biotehniški, Oddel- ku za biologijo) ob zaključku šolskega leta (konec juni- ja), povabimo okoli 70 učenk in učencev 8. in 9. razreda, ki so dosegli najboljše rezultate na državnih tekmovanjih v znanju fizike, kemije in biologije. Priprav so se doslej udeležili v velikem številu. Za vse, ki so doma daleč od Ljubljane, priprave prenašamo tudi na daljavo. Kmalu po prvih pripravah izvedemo prvi izbirni test (ki traja tri polne ure), po katerem število kandidatov za olimpijsko ekipo zmanjšamo na ducat. Za izbrano dvanajsterico konec avgusta organiziramo drugi teden priprav. Praviloma se druge priprave doga- jajo zunaj Ljubljane (doslej so enkrat potekale na Bledu in dvakrat v T renti). Letos smo v program vključili novo področje, astronomijo. S seboj smo imeli teleskop, s ka- terim smo nekega jasnega večera opazovali zvezde nad T rento. Druge priprave so pomembne tudi zaradi soci- alizacije: učenke in učenci živijo skupaj v razmeroma sproščenem vzdušju, kjer se poleg predavanj dogaja še marsikaj. V tem času se zbližajo, povežejo in postanejo zares iskriva druščina mladih, ki se tudi igra in zabava. Drugi in zadnji izbirni test izvedemo septembra. Z njim dobimo olimpijsko ekipo. Na tretje priprave, ki so v času jesenskih počitnic, pa spet povabimo vseh 12 učencev iz najožjega izbora. Priprave organiziramo na fakultetah v Ljubljani (Pedagoški, Biotehniški in Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo) in so delno tudi eksperimental- ne, kjer se učenci na primer naučijo titracije, vezave ele- ktričnih krogov in mikroskopiranja. V vsem času priprav izvedemo več kot sto ur predavanj iz biologije, kemije, fizike in matematike, za kar se je v zadnjem letu trudilo 16 mentorjev. Brez sistematičnih priprav sodelovanje na olimpijadi ne bi imelo smisla; bilo bi celo škodljivo. Z luknjami v zna- nju, ki so posledica razlik v učnih načrtih, bi naši učenci na tekmovanju naloge reševali slabše in dosegali slabše rezultate. Zakaj bi na drugi konec sveta pošiljali najbolj nadarjene slovenske učenke in učence, zmagovalce slo- venskih tekmovanj v znanju najtežjih predmetov, če bi potem tam zelo verjetno doživeli neuspeh in razočara- nje? T ako pa se zgodi ravno nasprotno. Doživijo uspeh in spoznajo, česa vsega so sposobni, če se za to potrudijo. Slika 7: Prostočasne aktivnosti v Trenti (avgust 2023). Slika 8: Predavanja v kinodvorani TIC TNP v Trenti. Tam se poču- timo zelo dobro in imamo vse, kar potrebujemo. Slika 9: Eksperimentalni del tretjih priprav na Fakulteti za kemijo in kemijsko tehnologijo Univerze v Ljubljani (november 2023). Fizika v šoli 55 Zanimivosti V nadaljevanju bom navedla matematične in fizikalne teme, ki jih na pripravah obravnavamo. Obravnava je zelo kompaktna, ker je za celotno fiziko z matematiko na pripravah na voljo le okoli 40 ur (upoštevajmo, da je na naravoslovni olimpijadi fizika le eno od treh enako- vrednih področij). Vsebine zanesljivo niso dobro utrjene; se pa, z vložkom še nekaj dodatnega truda vsakega posa- meznika, dovolj zasidrajo v njegov srednjeročni spomin, da jih večinoma med tekmovanjem (očitno) lahko pri- kličejo in uporabijo. Matematične vsebine, ki jih obrav- navamo, so na primer funkcije (eksponentna, logaritem- ska, polinomi, trigonometrijske), reševanje kvadratne enačbe in osnove vektorskega računa (skalarni produkt, tudi vektorski produkt med seboj pravokotnih vektor- jev). Fizikalne vsebine, ki jih obravnavamo, pa vključu- jejo plinske zakone (splošno plinsko enačbo), parcialne tlake, lomni zakon (kvantitativno, z uporabo lomnega količnika), enačbo leče, gravitacijski zakon, kinematiko kroženja in sile pri kroženju, gibalno količino (z izreki), statično in dinamično trenje, navor, Dopplerjev pojav pri zvoku, Coulombov zakon, indukcijo (Faradayev zakon), silo na vodnik v magnetnem polju. Pa še kaj. Popoln spi- sek vsebin je v učnem načrtu olimpijade [9]. Spomnim naj še, da so na priprave vabljeni tudi učenke in učenci, Viri [1] Spletna stran olimpijade: https://www.ijsoweb.org/ (14. 1. 2024). [2] Spletna stran IJSO 2023: https://ijso2023.in.th/ (14. 1. 2024). [3] Seznam sodelujočih držav na IJSO: https://ijsoweb.org/participating-countries (14. 1. 2024). [4] Novica o dosežkih na spletni strani ZOTKS: https://zotks.si/izjemen-uspeh-na-mednarodni- -mladinski-naravoslovni-olimpijadi/ (14. 1. 2024). [5] Spletna stran z zbirko nalog (in njihovih uradnih rešitev) s preteklih olimpijad: https://ijsoweb. org/downloads (14. 1. 2024). [6] V slovenščino prevedene naloge izbirnega tipa z IJSO 2022: https://www.dmfa.si/_Cms- Files/2022/12/ijso-2022-mcq.pdf (14. 1. 2024). [7] V slovenščino prevedene naloge izbirnega tipa z IJSO 2021: https://www.dmfa.si/_Cms- Files/2021/12/mcq-physics-q.pdf (14. 1. 2024). [8] Arhiv novic: https://www.dmfa.si/Tekmovanja/FiOS/ArhivNovic.aspx (14. 1. 2024). [9] Učni načrt olimpijade: https://ijsoweb.org/qna/IJSO-Syllabus-2020-update-corrected-version. pdf (14. 1. 2024). [10] Rovšek, B., in Vaupotič, D. (2021). Priprave na mednarodno mladinsko naravoslovno olimpija- do, Presek 49(4), 12– 14. [11] Rovšek, B. (2023). Selection Process and Training of the Slovenian Team for IJSO: A Case Study, GPG Journal of Science Education 4(2), 1–9. [12] Spletna stran prihodnje olimpijade IJSO 2024: https://ijso2024.com/ (14. 1. 2024). ki so zaključili šele 8. razred osnovne šole (in da sta se dva osmošolca uvrstila v olimpijsko ekipo). Zaključek Popolnoma jasno je, da sámo tekmovanje ni edini in morda niti ne najpomembnejši namen olimpijad v zna- nju. Vsaj enako pomembno je, da se imajo na takih do- godkih priložnost spoznati mladi z vsega sveta, ki jih družijo podobni interesi, zanimanje za naravoslovje in sposobnosti. Ugotovijo lahko, da nismo le različni, am- pak da smo si podobni in da nas tisto, v čemer se razli- kujemo, naredi zanimive. Upamo, da bomo lahko ak- tivnosti nadaljevali in še mnogim nadarjenim učenkam in učencem dali priložnost, da vidijo nekaj sveta in si razširijo obzorja. Naslednjega decembra nam na olim- pijadi ne bo vroče, upamo pa, da nas ne bo preveč zeblo. Potekala bo namreč kot običajno decembra, in sicer v glavnem mestu Romunije, Bukarešti [12]. Projekt sodelovanja Slovenije na IJSO se je pričel leta 2019 kot skupni projekt Zveze za tehniško kulturo Slo- venije, ki organizira tekmovanje v znanju kemije, in Društva matematikov, fizikov in astronomov Slovenije, ki organizira tekmovanje v znanju fizike.