• • 

• • Fiziku u našoj školi predaje profesor Jazid Bajrić

  • 1.      OPIS PREDMETA 

     

                   Jedna od ključnih odgojno-obrazovnih uloga moderne škole ogleda se u razvijanju prirodno-naučne pismenosti kod svih uzrasta. Pri tome se pojam prirodno-naučne pismenosti odnosi na takvo poznavanje i razumijevanje pojmova i metodologije prirodnih nauka, koje omogućava pojedincu efikasno snalaženje u savremenoj svakodnevnici, uključujući mjerodavno učešće u društvenim i ekonomskim tokovima.  

                  Fizika je fundamentalna prirodna nauka i njeno izučavanje može značajno doprinijeti razvoju prirodno-naučne pismenosti. Kroz nastavu fizike uči se o temeljnim prirodnim zakonitostima, metodama otkrivanja tih zakonitosti, te njihovoj primjeni u svakodnevnici i tehnologiji. S obzirom da naučna i tehnološka dostignuća predstavljaju neodvojiv dio kulturnog naslijeđa čovječanstva, nastava fizike značajno doprinosi općem obrazovanju i formiranju slike svijeta pojedinca. Pri tome se kroz nastavu fizike može razvijati svijest o pozitivnom utjecaju napretka fizike na privredno blagostanje, ali i o potencijalnim opasnostima naučno-tehnološkog napretka po ljudsko društvo. Osim toga, učenjem fizike stiče se dobra osnova za razumijevanje ostalih oblasti prirodnih i tehničkih nauka, čime nastava fizike direktno doprinosi razvijanju kompetencija za obavljanje širokog spektra zanimanja. Kroz nastavu fizike također možemo efikasno razvijati svijest o ogromnim potencijalima naučnog metoda i njegovoj sistematičnoj primjeni u rješavanju problema, uključujući i probleme s kojima se susrećemo u svakodnevnici. Pri tome posebna uloga pripada eksperimentalnom metodu čijom implementacijom možemo izvršiti značajno odgojno djelovanje. Tako npr. kroz samostalno planiranje eksperimenata razvija se sistematičnost i kreativnost, kroz njihovo provođenje istrajnost, preciznost i odgovornost, a kroz obradu i analizu podataka razvijaju se navike kritičkog promišljanja u svakodnevnici, čime se oslobađa slijepog vjerovanja u ustaljene naučne paradigme. Najzad, vrijedi istaknuti da se kroz izučavanje fizike potencijalno doprinosi i rješavanju ključnih problema čovječanstva, poput problema globalnog zagrijavanja, problema ograničenosti određenih energetskih resursa i zagađenja okoliša. 

           Sa određenim sadržajima fizike susrećemo se već u okviru predškolskog programa, zatim u okviru predmeta moja okolina, prije nego što fiziku počnemo učiti kao zaseban predmet u sedmom razredu osnovne škole. Pri tome vrijedi primijetiti da učenje o sadržajima fizike ima različitu funkciju na različitim odgojno-obrazovnim nivoima. U okviru predškolskog programa, zanimljivi i jednostavni eksperimenti iz fizike mogu predstavljati kvalitetan kontekst za odgojno djelovanje i razvijanje socijalnih kompetencija djeteta. Na nivou osnovnoškolskog odgoja i obrazovanja, učenje o sadržajima fizike treba da bude u funkciji razvijanja prirodno-naučne pismenosti. U okviru gimnazijske nastave, učenje fizike i dalje treba da doprinosi razvijanju prirodno-naučne pismenosti, ali i da obezbjeđuje osnove za njeno izučavanje na fakultetskom nivou. Najzad, u stručnim školama izučavanje fizike treba koncipirati upravo na način da ono bude u funkciji razvijanja kompetencija odgovarajuće struke.  

     

                       Općenito, u modernoj nastavi fizike kroz interakciju svih sudionika, treba razvijati konceptualno razumijevanje fizike, učiti o samoj prirodi fizike i njenim metodama, te razvijati svijest o poveznicama fizike, društva i tehnologije. 

     

                   Fizika sa drugim prirodnim naukama dijeli isti predmet izučavanja (priroda), metode spoznavanja stvarnosti, te slične ključne koncepte poput koncepata energije, interakcije i tvari. Slijedi da kroz povremeno implementiranje interdisciplinarnih projekata možemo doprinostiti razvijanju svijesti o jedinstvu prirode, kao i o značaju jezika matematike u opisivanju prirodnih pojava. Najzad, ne treba zanemariti ni poveznice fizike sa filozofijom (npr. historijski značaj za formiranje slike svijeta u kojem živimo), maternjim jezikom (npr. različitost značenja termina u jeziku fizike i jeziku svakodnevnice), likovnom i muzičkom kulturom (npr. estetika i akustika), tjelesnim i zdravstvenim odgojem (npr. biomehanika), te predmetima iz tehničkog i društvenog odgojno-obrazovnog područja (npr. utjecaj naučno-tehnološkog napretka na društvene i ekonomske tokove). 

• • OPĆI CILJEVI PREDMETA

  • Neovisno o nivou obrazovanja, u nastavi fizike treba stremiti ka ostvarivanju sljedećih ciljeva: 

     

    1)      Razvijanje učeničkog konceptualnog razumijevanja o fizikalnim pojavama: Uključuje usvajanje ključnih fizikalnih pojmova, te njihovih međusobnih veza i odnosa izraženih kroz fizikalne zakone i principe. Osim toga, podrazumijeva i korištenje konceptualnog znanja u raznovrsnim kontekstima, a posebno u kontekstu svakodnevnice, kao kontekstu koji često zahtijeva integriranje znanja iz različitih oblasti prirodnih nauka.

    2)      Razvijanje razumijevanja prirode fizike i vještine korištenja prirodno-naučnog metoda spoznavanja stvarnosti:  Podrazumijeva sticanje znanja o prirodi fizike i njenim metodama spoznavanja stvarnosti, te razvijanje pozitivnih crta ličnosti situirano u kontekst primjene tih metoda. Uključuje identificiranje problemskih situacija koje se mogu rješavati metodoma fizike, te razvijanje vještina prikupljanja informacija, postavljanja i eksperimentalnog provjeravanja hipoteza, i evaluacije provedenog eksperimenta. Također obuhvata i kompetentno korištenje matematičkog metoda radi rješavanja praktičnih problema.

    3)      Ovladavanje komunikacijskim vještinama u kontekstu fizike: Pored usvajanja fizikalnih pojmova i njihovog kombiniranja u složenije strukture (zakone, teorije), ovladavanje jezikom fizike također uključuje interpretiranje i korištenje različitih reprezentacija fizikalnog znanja (npr. formule, tabele, grafikoni, dijagrami, riječi). Podrazumijeva razvijanje vještina prevođenja jednih reprezentacija u druge, pismeno i usmeno izvještavanje o provedenom eksperimentu/projektu, te razvijanje navike argumentovanog diskutovanja o temama koje se dotiču fizike.

    4)      Razvijanje razumijevanja o poveznicama između fizike, društva i tehnologije: Podrazumijeva shvatanje povratne sprege na relaciji fizika-društvo-tehnologija, uz poseban akcent na razumijevanje kako prednosti, tako i potencijalnih opasnosti naučno-tehnološkog razvoja po ljudsko društvo. Uključuje razumijevanje značaja fizikalnih otkrića unutar odgovarajućih historijskih i društvenih konteksta, te shvatanje potencijala fizike u rješavanju ključnih problema sa kojima se suočava čovječanstvo. Također uključuje mogućnost kompetentne procjene određenih tehnoloških rješenja s obzirom na fizikalne, ekonomske, društvene i ekološke aspekte. 

• • 

OPIS OBLASTI PREDMETA FIZIKA

• • Priroda fizike i naučni metod

  • Specifičnost oblasti Priroda fizike i naučni metod ogleda se u činjenici da se upravo kroz ovu oblast učenici-ce uvode u svijet fizike, te da samim tim ova oblast značajno utječe na učeničko formiranje stavova u odnosu na predmet Fizika.

    Unutar oblasti Priroda fizike i naučni metod predviđeno je učenje o prirodi fizike, te o njenim najznačajnijim metodama spoznavanja prirode, poput eksperimentalnog metoda, matematičkog metoda i metoda crne kutije.

    Učenje fizike značajno ovisi o učeničkim stavovima o prirodi fizike. Tako recimo shvatanje fizike kao skupa međusobno nepovezanih, gotovih formula dovodi do toga da učenici-ce i ne pokušavaju povezivati znanje stečeno u različitim lekcijama što rezultira fragmentiranim znanjem. Zbog navedenog, bitno je tokom prvih formalnih susreta sa predmetom Fizika dobro upoznavanje sa prirodom fizike i njenim metodama za spoznavanje prirode. Pri tome je naročito bitno fiziku shvatiti kao djelatnost čovjeka koja se ogleda u kreiranju i korištenju naučnih modela o prirodnim pojavama. Također je značajno shvatiti izrazitu razvojnost fizike, tj. kontinuirano usavršavanje naučnih modela o prirodnim pojavama čime zakoni fizike sve bolje odražavaju zakone prirode.

    Prilikom kreiranja i korištenja naučnih modela, fizičari kombiniraju raznovrsne metode. Unutar ove oblasti, predviđeno je učeničko upoznavanje sa najbitnijim metodama koje će koristiti tokom svog obrazovanja iz fizike. Naročitu pažnju treba posvetiti ciklusu spoznavanja u fizici čijim izučavanjem se dodatno razvijaju i razumijevanja o samoj prirodi fizike.

• • Mehanika

  • Oblast mehanika zauzima posebno mjesto u strukturi fizike. Mnogi smatraju da izučavanje mehanike predstavlja izvrstan kontekst za ulazak u svijet sadržaja i metoda fizike, tj. za upoznavanje fizikalnog pristupa spoznavanju prirode. Naime, u oblasti mehanike se na zoran način uvode mnogi ključni pojmovi (npr. kretanje, interakcija, energija), metode i reprezentacije sadržaja fizike, te se u skladu s tim često predlaže da formalno učenje fizike otpočinjemo upravo u kontekstu sadržaja mehanike. 

    U okviru mehanike uči se opisivati kretanja tijela (kinematika), povezuju stanje kretanja i deformacije tijela sa odgovarajućim uzrocima i pojmom energije (dinamika i statika), te se uči o pojmu pritiska i njegovoj primjeni u kontekstima mirovanja i kretanja fluida (pritisak i mehanika fluida). 

    Planiranje učenja i poučavanja iz oblasti mehanike zaslužuje značajnu pažnju, jer se pokazuje da je dobro razumijevanje mehanike preduslov za učenje drugih oblasti fizike. Pored toga, znanje mehanike ima značajnu primjenu u inženjerstvu (npr. statika građevina), medicini (npr. krvotok i mehanika fluida), sportu (npr. obrtanje tijela i džudo) i drugim oblastima ljudske djelatnosti.  

    Kod učenja i poučavanja mehanike nužno je imati na umu da mehanika predstavlja svojevrsnu kolijevku ustaljenih učeničkih miskoncepcija, te u skladu s tim treba obratiti značajnu pažnju na identificiranje miskoncepcija i proces konceptualne promjene. U tom smislu, preporučuje se korištenje ogleda sa lako pristupačnim materijalima i kombiniranje velikog broja reprezentacija sadržaja fizike, uključujući i za mehaniku specifične reprezentacije poput dijagrama kretanja (stroboskopskih snimaka) i dijagrama sila. 

    m egestas rutrum. Vestibulum

• • Molekularna fizika i termodinamika

  • Molekularna fizika proučava model, fizikalna svojstva i stanja tvari polazeći od molekularno-kinetičke teorije prema kojoj su tvari sastavljene od mikroskopskih čestica (molekula, atoma i jona) koje se nalaze u neprekidnom nasumičnom kretanju. Ona u korelaciji sa drugim prirodnim naukama, prije svega sa hemijom, omogućava cjeloviti uvid u moguće modele strukture tvari i predstavlja osnovu za dublje razumijevanje makroskopskih procesa. Važno mjesto unutar ove oblasti zauzima upravo učenje o modelu čestične građe tvari, pri čemu se očekuje procjenjivanje osnovne postavke o građi tvari i  korištenje znanja o molekularnim silama radi analiziranja fizikalnih svojstava, stanja i pojava. Izučavanje čestičnog modela građe tvari može predstavljati odličan kontekst za razvijanje učeničkog razumijevanja o pojmu i značaju modela u prirodnim naukama.

    Oslanjajući se na molekularnu-kinetičku teoriju, termodinamika se bavi makroskopskim sistemima proučavajući uslove transformacije energije iz jednog u drugi oblik unutar sistema. Učenjem o toploti i termodinamičkim sistemima kombinuju se znanja o temperaturi, toploti i mehanizmima prijenosa toplote, radi analiziranja toplotnih pojava, te koriste temeljni zakoni termodinamike radi objašnjavanja procesa u prirodi i tehnici.

    U sklopu termodinamike omogućeno je razumijevanje principa procesa  proizvodnje i potrošnje energije kao svjetskog resursa, čime se potencijalno doprinosi promišljanju o ključnim problemima čovječanstva i mogućim rješenjima tih problema.

• • Elektricitet i magnetizam

  • U okviru ove oblasti stiču se znanja i vještine potrebne za razumijevanje elektromagnetnog međudjelovanja kao jednog od fundamentalnih međudjelovanja u prirodi.  Izučavanje elektriciteta i magnetizma predstavlja osnovu za razumijevanje mnogih civilizacijskih tekovina i osnovu za njihovo unapređenje, jer su u globalnom kontekstu na konceptu elektromagnetnog polja i saznanja o elektromagnetnim zakonitostima najčešće utemeljene naučne i tehnološke inovacije.

    Elektromagnente sile određuju fizička i hemijska svojstva tvari od atoma i molekula, do živih ćelija. U nastavi fizike elektricitet i magnetizam pojedinačno se izučavaju, da bi se stekao jasniji uvid i razumijevanje ovih koncepata, nakon čega su objedinjeni u elektromagnetizam. 

    Imajući u vidu da su električni uređaji sve više dio svakodnevnice, značajan aspekt nastave elektromagnetizma treba da budu električna kola u domaćinstvu, te razmatranje zaštite od strujnog udara. Na ovaj način nastava fizike doprinosi razvijanju tjelesno-zdravstvene kompetencije.

• • Optika i moderna fizika

  • Poznavanje optike omogućava bolje razumijevanje pojava (npr. pojava duge) i objekata (npr. naočale) iz svakodnevnice. Također, optika ima brojne primjene u industriji i medicini (npr. mikroskopi).

    U okviru optike se proučava priroda svjetlosti i svjetlosni efekti kroz fotometriju, geometrijsku i talasnu optiku. Nakon toga prilika je, upoznati se sa specijalnom i općom teorijom relativnosti.  U okviru moderne fizike će se izučavati razvoj atomske fizike od klasične do kvantne mehanike, zatim kroz nuklearnu fiziku upoznati struktura atomske jezgre, procesi unutar jezgre, elementarne čestice, standardni model. Na kraju se izučava astrofizika nudeći objašnjenja o sastavu, strukturi, nastanku i evoluciji  svemira. 

    Učenje o modernoj fizici je između ostalog bitno i zbog razvijanja moderne slike svijeta, tj. zbog formiranja naučno utemeljenih stavova o svijetu koji nas okružuje.

    Kod učenja i poučavanja optike bitno je u različitim kontekstima objašnjavati kako vidimo objekte iz svoje okoline, uključujući i njihovu boju. Preporučuje se korištenje ogleda sa lako pristupačnim materijalima. Kada je u pitanju talasna optika, potrebno je u što većoj mjeri kombinirati različite vizualizacije talasnog kretanja, poput talasnih fronti, sinusoida i fazorskih dijagrama. Kada je u pitanju moderna fizika, akcenat treba da je na konceptualnom nivou i razmatranju filozofskih implikacija fizikalnih teorija.