Pouk fizike v naravi 
dr. Milan Ambrožic 
Osnovna šola Solkan 
Mojca Milone 
Osnovna šola Solkan 

Izvlecek 

Podani so primeri skupinskih poskusov za pouk fizike v naravi na temo dela in energijskih pretvorb. Poleg poskusov z nekaj prakticnimi napotki opišemo nekaj izkušenj s takšnim poukom junija 2022 v Borovem gozdicku v Novi Gorici. Udeležili so se ga ucenci devetega razreda OŠ Solkan, ki so takšno delo dobro sprejeli. V okviru obcinskega partici­pativnega proracuna Mestne obcine Nova Gorica je bil namrec leta 2020 prijavljen in pozneje po glasovanju obcanov prek spleta sprejet projekt o ucilnici v Borovem gozdicku za osnovne šole, ki poleg fizike predvideva tudi druge šolske predmete. 
Kljucne besede: ucilnica v naravi, eksperimentalno delo, participativni obcinski proracun. 
Outdoor Physics 


Abstract 

The article provides examples of group experiments and their practical implications for outdoor physics lessons on work and energy transformations. In addition, it draws on the experience of such a lesson conducted in June 2022 in Borov gozdicek City Park in Nova Gorica, which was well-received by the students of Grade 9 of the Solkan Primary School. A project proposal for a primary school classroom in Borov gozdicek, which includes physics as well as other school subjects, was submitted in 2020 as part of the participatory budget of the Municipality of Nova Gorica and was later adopted following an online vote of citizens. 
Keywords: outdoor classroom, experimental work, participatory budgeting. 
1 Uvod 
Uspešno pedagoško delo od uciteljev zahteva teoreticno znanje, pedagoške in didakticne izkušnje ter predvsem poznavanje zakonitosti motivacije [1–3]. Veliko doda­tnih izkušenj, kako med drugim motivirati osnovnošolce pa tudi dijake, študente in predšolske otroke, s poudar­kom na razvoju ustreznih kompetenc, je bilo nabranih tudi med triletnim nacionalnim projektom Razvoj na­ravoslovnih kompetenc [4, 5]. Za uspešne ucne in pou­cevalne strategije so se izkazali prijemi z neposrednim raziskovalnim delom ucencev in konstruktivisticnimi pristopi [6–9]. Repnik je pokazal, kako je mogoce ak­tualne fizikalne vsebine uspešno vnašati v tradicionalni osnovnošolski pouk [10]. Nekoliko nenavadnejši posku­si in skupinsko delo so se prav tako izkazali kot zelo kon­struktivni [11–13]. 
informacijsko-komunikacijske tehnologije (IKT). To se spodbuja tudi pri pouku v osnovni šoli, kar je seve­da dobrodošlo, po drugi strani pa pomeni tudi dolocene nevarnosti. Otrok, ki že od malih nog odrašca ob pame­tnem telefonu, racunalniku, elektronskih aplikacijah in videoigrah, lahko izgubi veliko pristnega stika z naravo pa tudi giblje se premalo. Dalje, ucenje množice aplika­cij še ne pomeni krepitve najvišjih umskih zmožnosti. Ce je nekomu vse »prineseno na krožniku«, nastane ne­varnost, da ne bo razvil niti kriticnega mišljenja niti ana­liticnih sposobnosti in vztrajnosti pri globinski obravnavi raznih nalog in problemov. Ni treba poznati strokovne didakticne literature, da je opazen ociten padec pisme­nosti pri mlajših generacijah. Medtem ko so vcasih opo­zarjali, da se v šoli prevec poudarja konvergentni nacin razmišljanja na škodo divergentnega, je morda danes problem prav nasproten. 

Za današnje mlajše generacije je znacilna množicna Šolsko delo v spremenjenem okolju, npr. zunaj ucilni­uporaba sodobnih tehnicnih pripomockov, predvsem ce, lahko daje ucencem dodatno motivacijo. S proble­
mom organiziranja zunanje ucilnice (terenskega dela) so se ukvarjali tudi Repnik in drugi [14]. Pri ucenju v naravi je tako v sodobnem casu mogoce kombinirati tehnologijo, npr. IKT, z naravnimi in preprostimi pri­pomocki, posebej pri poskusih. Borov gozdicek v Novi Gorici je primerno okolje za nekatere poskuse in opa­zovanja pri naravoslovnih predmetih, za prakticiranje raznih matematicnih problemov (npr. trigonometrije na osnovi podobnih trikotnikov) itd. Glavna težava je edino v tem, da ucenci potrebujejo nekaj casa, da pride­jo iz šole do te lokacije in nazaj, zato je najbolj smiselno takšen pouk organizirati takrat, ko lahko ucitelj združi vec šolskih ur skupaj, ali pa na naravoslovni ali tehniški dan. 
Naslov tekocega projekta je Borov gozdicek – ucilnica na prostem [15]. Pripravila in prijavila sva ga avtorja tega clanka konec leta 2020 v okviru obcinskega participativ­nega proracuna (program Odlocamo skupaj – Mestna obcina Nova Gorica). Namenjen je mladim (osnovno­šolcem in morda predšolskim otrokom) za izkustveno ucenje naravoslovnih in drugih predmetov. Prijavljene konkurencne predloge projektov so ocenjevali obcani prek spleta in med njimi je bil dobro ocenjen in sprejet za financiranje tudi najin predlog. Prvi poskus takšne ucilnice v Borovem gozdicku smo za predmet Fizika izvedli junija 2021 z ucenci osmega razreda OŠ Solkan [16]. Ucenci dveh paralelk osmega razreda so v dveh raz­licnih dneh merili hidrostaticni tlak v bajerju z mano­metri, rocno izdelanimi iz plasticnih slamic s pregibom. Pri delu z razredom 8. b drugi dan je bil prisoten tudi avtor Ambrožic, ki je prevzel manjšo skupino, merili pa so nihajne case nitnih in vzmetnih nihal. V porocilu so ucenci zapisali, da so bili motivirani in da si želijo, da bi takšna ucilnica cim bolj zaživela. 
Zato si prizadevamo, da bi jo zaceli cim vec uporablja­ti vsaj ucenci iz osnovnih šol v Novi Gorici in okolici. Junija 2022 smo z ucenci devetega razreda OŠ Solkan v Borovem gozdicku ponovno izvedli pouk fizike, tokrat na temo dela in energije. Pouk je bil eksperimentalen, dodatno teoreticno in racunsko obdelavo nalog pa so opravili ucenci sami doma. Podoben pouk smo pono­vili istega meseca na prostem v Venišcah pri Rencah, ko so se ucenci OŠ Rence udeležili tridnevnega tabora preživetja v naravi, ki ga je organizirala lokalna civil­na zašcita. Sicer so bile v predlogu projekta za Borov gozdicek navedene tudi zamisli za delo pri drugih šol­skih predmetih: biologiji, kemiji, matematiki itd. Na-men takšnega dela, predvsem poskusov, je tudi delna improvizacija s pripomocki v naravi in s tem razvijanje iznajdljivosti ucencev. Vseeno pa je treba nekatere ne­obhodne pripomocke za poskuse prinesti iz šole. Vec dela in gibanja na svežem zraku ob lepem vremenu pa je navsezadnje tudi zdravo in sprošcujoce. V okvi­ru tega projekta je bilo avgusta po ucilnici na prostem, opisani v tem clanku, že postavljene nekaj umetniško oblikovane dodatne nepremicne opreme, npr. nastavek za lahko prenosno tablo, mizi, debla za sedenje in dru­go, vse iz akacijevega lesa, nabavljenih pa je bilo tudi precej dodatnih ucil, ki so shranjena v obcinski stavbi tik ob gozdicku. Pripravili smo tudi spletno ucilnico in informacijsko spletno stran tega projekta na domaci strani OŠ Solkan. 
Nekaj konkretnih predlogov za delo sva avtorja podala pri prijavi projekta za naslednje predmete: fizika, biolo­gija, kemija, matematika, tehnika in geografija. Pri fiziki so bili predlogi naslednji: opazovanje in meritve bajerja (npr. globine), energijska obravnava pri bližnjem rolkar­skem igrišcu, opazovanje fizikalnih dogodkov pri igra­lih, predvsem nihanja gugalnic, uporaba nihal iz šole, naloge z gibanjem itd. Nekaj od teh fizikalnih tem ali tem, ki so z njimi v zvezi, je uporabljenih tudi za po­skuse, opisane v tem clanku, npr. nihanje in energijske pretvorbe. Iz šole smo prinesli najpotrebnejšo dodatno opremo. 
V tem prispevku bodo našli koristne napotke predvsem ucitelji fizike, in sicer tako iz osnovnih kot srednjih šol. Za ucence devetega razreda OŠ je snov sicer ponekod te­žavna in ni v ucnem nacrtu. Vendar pa je lahko to zanje tudi izziv, posebej ce jih ucitelji prej pripravijo z ustre­znim ucnim gradivom. Metoda dela v gozdicku, ki je opisana v clanku, je skupinski poskus. Dodatne racune naredijo po svojih zmožnostih ucenci doma. 


2 Opis poskusov 
V tem razdelku opišemo potek poskusov in nekaj teori­je ter racunov, povezanih z njimi. Ustrezna navodila so bila napisana že prej in tu je besedilo navodil nekoliko skrajšano. Bralec lahko najde navodila in videoposnet­ke predhodnih testnih poskusov, opravljenih v šoli, na spletnih straneh [17, 18]. Naloge so bile pripravljene tako, da nekoliko presegajo okvir ucnega nacrta, zato postanejo za ucence in tudi ucitelja še vecji izziv. Po­skuse bomo v nadaljnjem besedilu raje imenovali na­loge, ker je bilo poleg njih potrebno še dodatno delo: razlaga in pojasnila ter nekaj skupne razprave, potem pa individualno dokoncanje nalog doma. Prvo nalogo smo zaceli izvajati skupaj, bolj kot demonstracijski, frontalni poskus, potekal pa je sam zase med ukvarja­njem skupin z drugimi nalogami. Tako smo se odlocili, ker je pri segrevanju vode s soncnimi žarki potreben daljši cas, da se opazi razlika med zacetno in koncno temperaturo. 
Naloge 1, 3 in 5 sva si zamislila avtorja sama, idejo za nalogi 2 in 4 pa je avtor Ambrožic povzel po podobnih poskusih pri praktikumu za študente: za drugo nalogo na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani, za cetrto pa na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Mari­boru. Predvsem cetrta naloga je bila prirejena za delo z osnovnošolci. Pri vsakem poskusu je podanih nekaj do­datnih napotkov za ucitelje. 
Naloga 1: Segrevanje vode s soncno svetlobo 
Potrebšcine: plitva posoda, menzura z oznakami za pro­stornino tekocine, infrardeci termometer, palcka za me­šanje, milimetrsko ravnilo. 
Potek poskusa: V posodo nalijemo vodo iz gozdicka, jo dobro premešamo in izmerimo temperaturo. Prostorni­no vode izracunamo iz oblike in dimenzij posode, lahko pa jo odcitamo kar z menzuro, s katero zajamemo vodo in jo potem zlijemo v posodo. Boljše je, ce je posoda iz materiala z majhno toplotno prevodnostjo, npr. iz stekla. Stene posode ne smejo motiti svetlobnega toka, zato je primernejša plitva posoda, da sije sonce neposredno na površje vode. Potem lahko ucenci delajo druge posku­se. Obcasno naj malo premešajo vodo. Po dovolj dolgem casu, npr. po pol ure, naj se spet izmeri temperatura vode. Da postane razlika med koncno in zacetno temperaturo vode dovolj velika, je primerno zajeti vodo s sencnega mesta in potem posodico postaviti na soncno mesto. 
Racun: Ce zanemarimo toplotne izgube v okolico, je voda s soncnimi žarki prejela toploto: 
Q = mcv .T. (1) 
Kolicine v enacbi pomenijo: Q = toplota, m = masa vode, cv = specificna toplota vode, .T = razlika tempe­rature vode po obsevanju s svetlobo in pred njim. Maso vode izracunamo iz njene gostote in prostornine. Glede na cas segrevanja t naj se izracuna toplotna moc žarkov: 

. (2) 
Nazadnje naj ucenci izracunajo še efektivno gostoto sve­tlobnega toka:

 . (3) 


Pri tem je S plošcina gladine vode, ki se izracuna iz pre­mera okrogle posodice. To vrednost za gostoto svetlobne­ga toka lahko ucenci primerjajo za gostoto svetlobnega toka s Sonca ob jasnih dnevih, podatek pa naj najdejo na spletu. Primerjamo samo red velikosti. Pozneje s skupno razpravo najdemo razloge, zakaj navadno dobimo manj­šo vrednost za j, kot je podatek na spletu. Razlogi so npr. izguba toplote v okolico, poševni vpad soncnih žarkov in delni odboj svetlobe od vodne gladine. Poskus se lahko naveže na soncne zbiralnike za toplo vodo na strehah. 
Dodatni napotek: Poskus je najprimernejši dopoldne ob soncnem vremenu in v toplih dneh, npr. na zacetku ju­nija ali v septembru. 
Naloga 2: Obracanje tulca s kovinskimi kroglicami 
Potrebšcine: širok in dolg kartonski tulec s pokrovoma na obeh straneh (npr. dolžine okrog metra), kakih 20 ali 
30 enakih kovinskih kroglic (npr. iz jekla ali svinca), in­frardeci termometer, milimetrski merilni trak. 
Potek poskusa: Pri tem poskusu preverjamo pretvorbo potencialne energije v notranjo. Ce imamo primeren termometer, neposredno izmerimo temperaturo kroglic pred poskusom. Nato vložimo kroglice v tulec na enem koncu in tulec zapremo na obeh straneh. Z rokami hi­tro obracamo tulec za 180°, tako da kroglice kar naprej padajo z zgornjega konca na spodnji. Obrat naredimo nekajdesetkrat, npr. 30-krat. Zato naj ima tulec primerno dolžino, da ga ni težko obracati. Pri obracanju naj sredi­na tulca cim bolj miruje. Takoj po koncu obracanja naj se temperatura kroglic izmeri še enkrat. 
Racun: Potencialna energija kroglic se pretvori v notranjo: 
Nmgh = mck .T. (4) 
Kolicine so: N = število zasukov tulca, m = skupna masa kroglic, g = težni pospešek, h = dolžina tulca, ck = specificna toplota kroglic, .T = razlika tempera­tur kroglic po koncu in zacetku sukanja. Masa vseh kro­glic se v enacbi (4) krajša, tako da je ni treba izmeriti. Iz enacbe (4) lahko izracunamo pricakovano spremembo temperature:

 . (5) Ce je merjenje temperature kroglic na zacetku in koncu uspešno, se lahko izmerjeni rezultat primerja z izracu­nanim. V tabelah je treba najti specificno toploto upo­rabljene kovine za kroglice. Pricakovati je neujemanje izracunane in izmerjene temperaturne razlike, ker je težko narediti natancno meritev. Vendar je tu pomemb­nejša kvalitativna primerjava. Takšen poskus se izvaja npr. tudi pri eksperimentalnih vajah na fakultetah, npr. na Pedagoški fakulteti v Ljubljani. 
Energijske pretvorbe s kroglicami se lahko analizirajo še podrobneje. Pravilen odgovor je npr. takšen. Tulec s silo pri obracanju pritisne na kroglice in opravi nanje delo, tako da se jim hitro poveca potencialna energija. Delo rok se namrec prenese na delo tulca, saj roke nimajo ne­posrednega stika s kroglicami. Med padanjem se poten­cialna energija kroglic pretvarja v kineticno. Ko kroglice padejo na dno, sila tulca (ali pa najnižjih kroglic na tiste, ki padejo nanje) opravlja na kroglice med njihovim hi-trim ustavljanjem negativno delo, saj je sila nasprotna zelo kratkim premikom kroglic. Zato kroglice izgubijo kineticno energijo, natancneje: ta se pretvori v notranjo in kroglice se segrejejo. 
Dodatni napotki: Temperaturna sprememba kroglic ni velika, npr. 3 K pri znacilnem poskusu. Avtorja sva pripravila poskuse s kartonskimi tulci, ki so bili zaprti na obeh koncih z dvema prilegajocima se plasticnima lonckoma. Treba je paziti, da ucenci izmerijo zacetno temperaturo šele potem, ko stresejo kroglice v enega od lonckov. Dotik z rokami namrec dodatno segreje krogli­ce. Pri merjenju koncne temperature se izognemo dotiku kroglic z rokami, saj so v enem od lonckov. Infrardeci ter­mometer je sicer v splošnem obcutljiv na razne dodatne pogoje, npr. na emisivnost snovi v IR-obmocju. Ker pa delamo z istimi kroglicami pri obeh merjenjih tempera­tur, to ni težava. Poleg tega je bolj prakticen od navadne­ga termometra, ker ga ni treba potiskati med kroglice. 
Naloga 3: Energijske pretvorbe pri nitnem nihalu 
Potrebšcine: vrvica, utež, milimetrsko ravnilo, trikotno merilo, kotomer, merilnik casa. 
Potek poskusa: Cilj poskusa je primerjati povprecno in najvecjo hitrost uteži pri nihanju na vrvici. Utež naj se zasuka iz navpicne mirovne lege za nek kot. Kotomera tu še ne potrebujemo. Za poznejši racun naj se pri tem izmerijo ustrezne dolžine: dolžina vrvice l, vodoravni odklon x0 od navpicnice ter z uporabo trikotnega meri­la še navpicni premik h navzgor glede na najnižjo lego uteži (slika 1). Dovolj bi sicer bilo izmeriti samo h poleg dolžine vrvice, vendar se x0 izmeri za dodatno preverbo (glej racun spodaj). Nihalo se spusti, da zaniha, in pri tem se izmeri nihajni cas t0 z meritvijo skupnega casa npr. 10 celih nihajev in delitvijo s številom 10. 
Racun: Potencialna in kineticna energija uteži se pre­tvarjata ena v drugo. Potencialna energija naj bo nic, ko je lega uteži najnižja. Potencialna energija je najvecja v skrajni legi (tocka C na sliki), kineticna energija pa je najvecja pri prehodu uteži skozi najnižjo lego, saj se je pri tem vsa potencialna energija pretvorila v kineticno. 
Na utež med n ihanjem delujeta dve sili: sila teže 
in sila vrvice 
. Sila vrvice ne opravlja nobenega dela, ker je ves cas pravokotna na premike uteži. Delo opravlja samo sila teže, vendar se to delo ne šteje posebej, ker imamo v enacbah potencialno energijo. Zato se ohranja vsota potencialne in kineticne energije uteži, ce zanemarimo zracni upor in trenje v pritrdišcu vrvice ter maso vrvi­ce. Tako lahko tudi pri nihanju izracunamo hitrost uteži iz spremembe njene višine kot pri navpicnem prostem padu, ceprav je nihanje bolj zapleteno gibanje. Ustrezna enacba je: 

. (6) 

Kolicine so: m = masa uteži, g = težni pospešek, h = vi­šinska razlika uteži v skrajni legi glede na najnižjo lego, ko je vrvica navpicna, v0 = najvecja hitrost uteži, ko gre skozi najnižjo lego. Iz enacbe (6) lahko izracunamo naj­vecjo hitrost podobno kot pri prostem padu: 

. (7) 

Ce je zacetni odmik vrvice razmeroma majhen, je vo­doravni premik uteži x0 lahko precej vecji od navpicne­ga premika h. Zato je mogoce vodoravni premik izme­riti zanesljiveje. Vendar je mogoce h tudi izracunati iz podatkov za l in x0 po Pitagorovem izreku za trikotnik 
ABC. Hipotenuza je l = AC , kateti pa sta l – h = AB in x0 = BC. Velja: 

. (8) S tem je mogoce oceniti natancnost meritve . 




Slika 1: Geometrija pri nalogi 3. 
Naslednji korak je izracun povprecne hitrosti vp med gi­banjem uteži. Za to potrebujemo podatka za nihajni cas in dolžino loka s, ki ga opiše utež med eno skrajno lego in najnižjo lego. Da izracunamo s, izmerimo najprej kot a v krogu, ki ustreza temu loku. S slike 1 in izmerjenih podatkov naj se v pomanjšanem merilu prenese trikotnik na papir, tako da je novi trikotnik ABC podoben prvo­tnemu trikotniku pri poskusu. Temu kotu in loku ustre­za cetrtina nihajnega casa. Dolžina loka je: 

.  (9)  
Povprecna hitrost je:  
.  (10)  


Zahtevnejši racun pokaže naslednje razmerje med obe­ma vrednostma hitrosti, ce odkloni vrvice od navpicne lege niso veliki: 
. (11) 
Ucenci naj doma preverijo, kako blizu tega kolicnika so prišli s svojimi poskusi sami. 
Dodatni napotki: Posebej za ta poskus, katerega mate­maticna interpretacija je zahtevnejša, je priporocljivo, da ucitelj prej pripravi ucno gradivo za ucence, vendar le z najbolj kljucnimi enacbami od zgoraj navedenih. Ce ucitelj oceni, da je racun povprecne hitrosti manj potre­ben, naj se omeji na maksimalno hitrost v0. Enacbi (7) in 
(8) za ucence devetega razreda nista prezahtevni, saj že poznajo korenjenje in Pitagorov izrek. 
Naloga 4: Energija pri »prelomu« nihanja nitnega nihala 
Potrebšcine: vrvica, utež, palica z žebljema (eden za pritrditev vrvice, drugi za prelom nihanja) milimetrsko ravnilo, trikotno merilo. 
Potek poskusa: Poskus je kvalitativen, brez racunanja. Utež z vrvico se odkloni od ravnovesne lege (slika 2). Ni-halo se spusti z lege C, da zaniha. V navpicni legi vrvica zadene ob spodnji žebelj (oznaka Ž na sliki), tako da se nihanje prelomi. V tem trenutku je utež v spodnji legi S. Spodnji, krajši del vrvice z utežjo se giblje naprej. Ce je zacetni odklon nihala dovolj velik, se spodnji del vrvice z utežjo zavrti za cel krog okrog žeblja in se zavrti še vec­krat, tako da se vrvica navije okrog žeblja. Cilj poskusa je poiskati ravno tolikšen zacetni odklon, da utež doseže zgornjo tocko G na sliki in se potem vrti naprej. Ucenci naj skušajo na osnovi sklepanja o energiji in opazovanja poskusa sami vsaj okvirno ugotoviti pogoj za to, da se spodnji del vrvice zavrti. 
Natancnejši odgovor je nekaj težji. V mejnem prime­ru, ko utež preide tocko G, mora imeti neko najmanjšo hitrost v, da ostane vrvica napeta in se utež vrti naprej okrog tocke Ž. Oznacimo razdaljo med G in Ž ali med Ž in S z r (radij kroženja; to je hkrati dolžina dela vrvice pod žebljem ali oviro, ce vrvica z utežjo prosto visi). Viši­na zacetne tocke C nad vodoravnico skozi tocko G pa naj bo h. V mejnem primeru mora 
v tocki G veljati enakost centripetalne sile in sile teže: . Iz te enacbe in iz pogoja, da je zacetna potencialna energija uteži v legi C enaka vsoti potencialne in kineticne energije v tocki G, lahko izracunamo 

. Minimalna višina zacetne tocke C mora biti vsaj za polovicno razdaljo ŽG ali ŽS nad višino tocke G, da se vrvica z utežjo v celoti zavrti okrog žeblja Ž. 

Slika 2: Prelom nihanja. 
Dodatni napotki: Namesto zabijanja žebljev v deblo lahko dva ucenca trdno tišcita dve primerno debeli palc­ki ob deblo. Tako sva izvedla poskus z ucenci avtorja. Treba je le paziti, da sta palcki cim bolj vodoravni, vzpo­redni in tocno ena pod drugo. Ucenca pa se morata po­staviti tako, da ne ovirata nihanja. Tretji drži in spusti nihalo, cetrti pa oznacuje lege zacetne tocke C. Ucencem je treba pustiti nekaj iniciative pri tem, da pokažejo iz­najdljivost. 
Naloga 5: Prosti pad z vzmetjo povezanih uteži 
Potrebšcine: dve enaki uteži, vijacna vzmet, pametni te­lefon z možnostjo snemanja v pocasnem posnetku. 
Potek poskusa: Poskus je kvalitativen. Enaki uteži v navpicni legi povežemo z vzmetjo. Zgornjo utež uce­nec drži in pocaka, da se vzmet s spodnjo utežjo umiri (slika 3). Zgornjo utež izpusti, da zacne ves sistem uteži in vzmeti prosto padati. Še pred zacetkom poskusa naj ucenci sami poskusijo uganiti, kako se bosta uteži giba­li tik po izpustitvi iz rok. Eden od ucencev naj naredi na pametnem telefonu film gibanja sistema. Potem si ga skupina skupaj ogleda. Zanimiv je predvsem zacetek gibanja sistema. Ceprav s prostim ocesom ni videti cesa posebnega, ker je gibanje prehitro, pa nam posnetek po­kaže nekaj zanimivega. V prvih trenutkih spodnja utež miruje, ceprav ves sistem prosto pada, zgornja utež pa se giblje z dvojnim težnim pospeškom. Da se to lepše primerja, morda še en ucenec drži eno samo utež tik ob zgornji uteži (na enaki višini), oba ucenca pa uteži izpu­stita hkrati. 
Rezultat poskusa je mogoce lepo razložiti s silami. Do­kler sistem miruje, na vzmet deluje spodnja utež s silo teže Fg = mg. Sila se prenese po vzmeti, saj je ta razte­gnjena, zato vzmet z enako silo deluje na zgornjo utež. Na zgornjo utež deluje še lastna teža. Zato zgornja utež cuti dvojno težo. Dokler ucenec drži zgornjo utež, sila roke uravnoveša dvojno težo. Ko pa jo izpusti, v trenutku deluje na zgornjo utež dvojna teža, zato se zacne gibati s pospeškom 2g. Nasprotno pri spodnji uteži še napeta vzmet uravnoveša njeno težo, zato je njen trenutni po­spešek enak nic. 

Slika 3: Sistem dveh enakih uteži z vzmetjo in sila nanju tik po tem, ko ucenec izpusti sistem. Pika sredi vzmeti oznacuje masno središce sistema uteži, ki se giblje s težnim pospeškom. 
Težišce sistema, ki je na razpolovišcu vzmeti, pa pada s težnim pospeškom. To lahko razložimo še na nasle­dnji nacin. Na pospešek težišca sistema vec teles (v na­šem primeru dveh uteži, saj maso vzmeti zanemarimo) vplivajo samo zunanje sile. Vzmet deluje z notranjima silama na obe uteži, ki sta nasprotno enaki, zato na gi­banje težišca ne vplivata. Sklep je potem, da na skupno maso obeh uteži 2m deluje skupna sila teže 2Fg, zato se sistem kot celota res giblje s pospeškom g, obe uteži pa nihata glede na skupno težišce zaradi vzmeti. Z vidika energije povzamemo, da se potencialna energija celo­tnega sistema pretvarja v kineticno, ce gledamo samo gibanje težišca. Pri gibanju posameznih uteži glede na težišce pa se med seboj pretvarjajo potencialna, kineticna in prožnostna energija. Zadnja razlaga je primernejša za srednješolsko raven, vsekakor pa je celoten poskus zani­miv tudi za dijake. Gibanja obeh uteži ni težko posneti na pametnem telefonu, predvajanje upocasnjenega filma pa lepo pokaže, da spodnja utež na zacetku res miruje. 
Dodatni napotki: Za ta poskus je boljše, da ucitelj poda razlago in morda razdeli ucni list skupaj s sliko 3 ucen­cem šele po opravljenem poskusu. Namen poskusa je namrec tudi presenecenje, to pa vedno stimulativno vpliva na pomnjenje. Kvecjemu najbolj nadarjeni ucenci bodo vnaprej uganili, kaj se bo pri poskusu zgodilo. Po­sneti film naj se pokaže vsem ucencem: takoj po poskusu kar s telefona, pozneje pa morda v šoli prek racunalnika in projektorja. 



3 Potek ucilnice in izkušnje 

Borov gozdicek (TD) 
Ucilnice v Borovem gozdicku se je 1. 6. 2022 v okviru tehniškega dneva (TD) udeležilo 45 ucencev razredov 9. a in 9. b Osnovne šole Solkan, z njimi pa sta poleg obeh avtorjev clanka (Mojca Milone poucuje na tej šoli fiziko in tehniko) delali še uciteljica za matematiko in fiziko ter uciteljica za matematiko in tehniko, tudi s te šole. Prisotna je bila še uciteljica za biologijo in racunal­ništvo, ki je skrbela za fotografiranje dogodka. Delo je skupaj trajalo tocno dve uri, izvedli pa smo prve štiri po­skuse (brez poskusa z vzmetjo in utežema), ponekod z nekaterimi majhnimi spremembami zaradi prilagajanja naravnim okolišcinam. Omeniti velja npr., da smo upo­rabili dva termometra z infrardeco kamero in sta se izka­zala za prakticna pri prvih dveh poskusih. Pri nekaterih poskusih pa so ucenci uporabili tudi pametne telefone, npr. za posnetek vrtenja uteži pri nihanju s prelomom. Skupine ucencev so se pri poskusih izmenjevale (rota­cija), vsak od štirih vodij poskusov pa je bil zadolžen za en poskus na primernem mestu. Zaradi rotacije je bil za vsak poskus predviden enak cas: pol ure. Znotraj vsake skupine ucencev, ki je sodelovala pri danem poskusu, so se ucenci spet razdelili na manjše skupine, tako da je vsaka po kratkih uciteljevih napotkih in navodilih na listicih delala samostojno. Koliko ucencev je bilo v eni takšni podskupini, je bilo odvisno predvsem od razpo­ložljivih eksperimentalnih pripomockov. Pri prvih dveh kalorimetricnih poskusih sta bila po dva ucenca v skupi­ni, pri obeh poskusih z nihanjem pa od tri do pet. Prvi, kvalitativni vtis vodij poskusov je bil, da so ucenci delali zavzeto in z zanimanjem, bilo pa je dovolj casa, tako da so se lahko vmes tudi nekoliko pozabavali. Na splošno so izjavili, da bi moralo biti takšnih ucnih ur na prostem vec. V svojih ocenah so opozorili tudi na to, kar še manj­ka predvsem s tehnicne plati, npr. vec klopi v gozdicku za lažje delo. Da je bilo vse bolj pestro, je organizatorka TD, avtorica Mojca Milone, pripravila nekaj dodatnih stvari, npr. kratek opis poskusov na listicih, ki so bili za vsak poskus drugacne barve. Nekaj fotografij poteka te ucilnice je prikazanih na sliki 4. Ceprav petega poskusa tokrat nismo izvedli, pa ga je mogoce kot zanimivost na hitro demonstracijsko prikazati na koncu, za popestritev delavnice. 


Že iz štirih fotografij je razvidnih nekaj dodatnih po­drobnosti in posebnosti. Pri prvem poskusu smo za merjenje prostornine vode uporabili menzuro, kar je najbolj prakticno. Z njo so ucenci zajeli vodo iz bajer­ja in jo nalili v plasticno posodico, kjer se je segrevala. Temperaturna razlika je bila le nekaj kelvinov zaradi majhne površine soncnim žarkom izpostavljene gladine. Zato priporocamo širšo in plitvejšo posodico. Za merje­nje temperature bi seveda lahko uporabili tudi navaden termometer. Pri drugem poskusu s tulci in kroglicami smo ucencem narocili, naj skušajo držati sredino tulca med obracanjem cim bolj pri miru. Vendar tudi ce jim to ni tocno uspevalo, kvalitativnih sprememb pri izidu poskusa ni pricakovati. Kot je že omenjeno v prejšnjem razdelku, je temperaturna razlika nekaj kelvinov, na­tancnost pa po pricakovanju ni bila velika. Že zato je pri­porocljivo, da za primerjavo naredi poskus vec ucencev. Ta poskus se jim je zdel najbolj zabaven, morda zaradi nekoliko »rekreacije«. Pri poskusu z merjenjem nihajne­ga casa so ucenci našli razne nosilce, npr. vejico, kot je videti na sliki. Pri cetrtem poskusu (cetrta fotografija) se vidi uporaba palck: ene za pritrdišce nihala in druge za oviro. Debla niso vsa navpicna, zato je treba toliko bolj paziti na poravnanost palck. Zgornja je na sliki trenutno nagnjena, vendar so jo ucenci poravnali. Za kvalitativ­ne ugotovitve je dovolj ravnilo. Nekateri ucenci pa so se znašli in lego palck ter nihala pred spustom fotografirali. S slike je mogoce potem ugotoviti zacetni naklonski kot vrvice. Ucenci so intuitivno ugibali, da je kljucni podatek prav ta kot. Zato jih je bilo treba opozoriti, naj izmerijo tudi dolžino vrvice in razmik med palckama. 


Venišce (Tabor) 
Ucilnice v Venišcah v okviru tabora preživetja v naravi so se udeležili nekateri ucenci Osnovne šole Rence. Po oceni je pri fizikalnih poskusih sodelovalo med 40 in 50 ucencev, to pa je bila prostovoljna dejavnost med odmo­rom. Tabor je sicer trajal od petka do nedelje, fizikalna popestritev pa je bila v soboto, 11. 6., zvecer. Pri poskusih je bilo poleg obeh avtorjev clanka tudi nekaj uciteljev OŠ Rence, med njimi ucitelja fizike in matematike. Ker je bilo na voljo manj casa, kako uro, smo izvedli tri dru­gacne dejavnosti: (1) obravnavo iz lepenke že narejenih Platonovih teles, (2) zgoraj opisano nalogo z obracanjem tulcev s kroglicami, (3) ugotavljanje lege težišc iz lepen­ke izrezanih poljubnih likov. Ucenci so po skupinah so­delovali v vseh treh dejavnostih. 
Nekaj dodatne razlage zahtevajo tu le Platonova tele­sa. Teh je pet: tetraeder, kocka, oktaeder, dodekaeder in ikozaeder. Naloga ucencev je bila, da vsaka skupina za svoje telo prešteje robove (število R), ploskve (P) in oglišca (O) ter preveri enacbo R = P + O – x, kjer je x = 2, kar so morali ugotoviti sami. Vse skupine so prišle do pravilnega rezultata. Da se posebej pri dodekaedru in ikozaedru ne bi zmotili pri štetju, so preštete robove, ploskve in oglišca oznacevali s pisali. To je bila navezava na pomembnost simetrije v naravi in znanosti, npr. na tetraedrsko simetrijo pri molekuli CH4, pokazali pa smo jim tudi model molekule C60, ki jih je takoj spomnil na nogometno žogo. 
Povratna informacija s tega tabora je bila pozitivna: tako ucenci kot ucitelji so bili s fizikalno delavnico zadovoljni, prijetno presenecenje pa so jim pomenila tudi Platonova telesa. Tudi uciteljem se je zdelo štetje pri teh telesih za­bavno in so se pridružili ucencem. Avtorja domnevava, da je to tudi zaradi zapletene strukture predvsem dode­kaedra in ikozaedra, ker ima prvi 12, drugi pa 20 ploskev. Avtor Ambrožic, ki je pripravil plašce teh teles, ugotavlja, da je potrebne dovolj natancnosti in potrpežljivosti, da se ploskve v prostoru lepo ujamejo. Da ni prevelikega zvija­nja in morda meckanja, je lepenka boljša od navadnega papirja, robovi pa se povežejo z lepilnim trakom. 


4 Sklep 
V okviru obcinskega participativnega proracuna smo vzpostavili ucilnico na prostem (v Borovem gozdicku v Novi Gorici). Prve izkušnje so obetavne, saj je bil od­ziv ucencev nanjo pozitiven. Doslej sva avtorja izvedla le dve takšni delavnici oziroma tri, ce štejemo tista dne­va v letu 2021 dvakrat. Avgusta 2022, po teh delavnicah, je bila ucilnica na prostem tudi dokoncno opremljena: z nepremicno opremo (nosilec za prenosno tablo, dve mizi, nizka podlaga za postavljanje poskusne opreme itd.) in veliko dodatnimi ucili. Ta so shranjena v obcinski stavbi, da jih ni treba prinašati iz šol. Med njimi so kom­pasi, daljnogledi, povecevalna stekla, komplet za preuce­vanje prsti, Ph-meter, tablice z imeni dreves, ki rastejo v Borovem gozdicku, lesene podlage, ki si jih lahko ucenci naslonijo na kolena za pisanje namesto mize, itd. Avtor­ja sva sicer pri prijavi projekta podala samo nekaj kon­kretnih predlogov za teme pri razlicnih predmetih, da besedilo ne bi bilo predolgo. Vendar pa so med plodni­mi dogovarjanji z nekaterimi obcinskimi uslužbenci in predvsem z vec ucitelji OŠ Solkan sproti nastajale nove zamisli. Tako je vsaj za naravoslovne predmete z novimi ucili postal nabor tem zelo pester. Na primer, veliko je možnosti za delo z ucenci tudi v nižjih razredih, ne le v zadnjem triletju. Avtorja predlagava uciteljem fizike npr. naslednje poskuse v naravi poleg zgoraj opisanih: (1) merjenje nihajnih casov nitnega in vzmetnega nihala za razlicne parametre nihal, (2) kotaljenje kroglice po žlebu z majhnim nagibom in ugotavljanje pospeška, (3) nav­picni met majhne žoge in merjenje casa njenega gibanja, 
(4) racun centripetalne sile, ce en ucenec na napeti vrvi hitro kroži okrog drugega, (5) spušcanje dveh razlicno težkih kamnov iz rok in ugotavljanje socasnosti padca na tla itd. Možnosti je zelo veliko, za razlicne stopnje, odvisno tudi od domišljije uciteljev. Zacela se je graditi Seveda ima takšna ucilnica na prostem tudi slabosti. tudi spletna stran za to ucilnico: za informacije v zvezi Predvsem je odvisna od vremena. Na primer, za konec z organizacijo, rezervacijo terminov, za razna gradiva in septembra smo nacrtovali uradno odprtje z novinarji, pa opis izkušenj ter drugo. S tem clankom pa hoceva avtorja je bila zaradi dežja preložena. Drugic, zanjo je zaradi opozoriti tudi ravnatelje šol po Sloveniji, da je mogoce z prihoda in odhoda iz šole potrebnega vec casa in tudi organiziranim sodelovanjem in z nekaj navdušenja kaj spremstvo uciteljev. podobnega mogoce izpeljati tudi v njihovem okolju. 



Viri 

[1] Newman, W. J., Abell, S. K., Hubbard, P. D., McDonald, J., Otaala, J., in Martini, M. (2004). Dilemmas of teaching inquiry in elementary science methods. Journal of Science Teacher Education, 15 (4), 257-279. 
[2] Jarvis, T., Pell, A., in Hingley, P. (2011). Variations in Primary Teachers’ Responses and Development during Three Major Science In-Service Programmes. CEPS Journal, 1 (1), 67-92. 
[3] Robic, D. (2017). Motivacija ucencev v procesu vnašanja sodobnih znanstvenih dognanj v pouk fizike osnovne šole. Magistrsko delo. Univerza v Mariboru, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, Od­delek za fiziko, Maribor. 
[4] Razvoj naravoslovnih kompetenc. Univerza v Mariboru, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, Maribor. Dostopno na: http://kompetence.uni-mb.si/ 
[5] Grubelnik, V. (ur.). (2010). Opredelitev naravoslovnih kompetenc (znanstvena monografija projekta RNK). Maribor: Fakulteta za naravoslovje in matematiko. 
[6] Minner, D. D., Levy, A. J., & Century, J. (2010). Inquiry-based science instruction – what is it and what does it matter? Results from a research synthesis years 1984 to 2002. Journal of Research in Science Teaching, 47 (4), 474-496. 
[7] Jones, L. L., MacArthur, J. R., & Akaygün, S. (2011). Using Technology to Engage Preservice Elemen­tary Teachers in Learning about Scientific Inquiry. CEPS Journal, 1 (1), 113-131. 
[8] Marentic Požarnik, B. (2004). Konstruktivizem v šoli in izobraževanje uciteljev. Center za pedagoško izobraževanje Filozofske fakultete, Ljubljana. 
[9] Kline, J. (2010). Konstruktivisticni pristop pri poucevanju fizikalnih vsebin – tlak in vzgon. Diplomsko delo. Univerza v Mariboru, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, Oddelek za fiziko, Maribor. 
[10] Repnik, R. (2012). Uspešnost tradicionalnih ucnih metod pri vnašanju sodobnih znanstvenih dognanj v osnovnošolski pouk fizike. Doktorska disertacija. Univerza v Mariboru, Fakulteta za naravoslovje in matematiko, Oddelek za fiziko, Maribor. 
[11] Osnovna šola Solkan (2017). Fizika je zakon. Dostopno na: http://sola-solkan.splet.arnes. si/2017/09/29/fizika-je-zakon/ 
[12] Repnik, R., Ambrožic, M. (2018). Practical School Experiments with the Centre of Mass of Bodies. CEPS Journal, 8 (1), 97-116. 
[13] Milone, M., Ambrožic, M., Batagelj, O., Batagelj, A. (2018). Tehnicni dan Fizika v šoli. Fizika v šoli, 23 (2), 16-24. 
[14] Repnik, R., Osrajnik, D., Klemencic, E. (2020). Terensko delo pri pouku fizike. Fizika v šoli, 25 (1/2), 8-15. 
[15] Borov gozdicek - ucilnica na prostem. Predlog projekta v okviru programa Odlocamo skupaj (Me­stna obcina Nova Gorica). Dostopno na: Odlocamo skupaj - Mestna obcina Nova Gorica (nova­-gorica.si) 
[16] Borov gozdicek - ucilnica na prostem. Prispevki maticne šole. Dostopno na: Borov gozdicek – ucilnica na prostem (sola-solkan.si) 
[17] Delovni listi (Ucilnica Borov gozdicek). Dostopno na: https://ucilnicaborovgozdicek.splet.arnes.si/ delovni-listi/ 
[18] Fizikalni poskusi, BG, ucilnica na prostem. Dostopno na: https://ucilnicaborovgozdicek.splet.ar­
nes.si/658-2/