Jak w Austrii inspiruje się uczniów w czasie lekcji fizyki Inspire article

Tłumaczenie: Bogusław Malański i Szymon Malański. Samochody z żyroskopem, spadający kot, spowolnione uderzenie w policzek. Lucy Pattersonspotkała się z Rudolfem Ziegelbecker, austriackim nauczycielem fizyki, który wie, jak przyciągnąć do fizyki nawet tych opornych.

Rudolf Ziegelbecker
Zdjęcie dzięki uprzejmości
Ortweinschule Fotografie

Uczniowie niezainteresowani fizyką są wyzwaniem dla ambitnych nauczycieli. Rudolf Ziegelbecker uczy fizyki w Austrii, w szkole specjalizującej się w inżynierii cywilnej, sztuce i projektowaniuw1. W szkole o tak postawionych szeroko celach, nauczanie fizyki jest wyzwaniem. „Wielu uczniów, którzy wybierają naukę w naszej szkole nie jest za pan brat z matematyką oraz innymi przedmiotami przyrodniczymi. Mimo to, zakres studiów wymaga naukę fizyki w czasie pierwszych trzech lat z pięciu lat nauki. Wielu uczących się bardzo niechętnie podchodzi do nauki fizyki”.

Most z papieru mogący
wytrzymać ciężar około 16
000N

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Rudolf Ziegelbecker

Rudolf uwielbia dzielić się swoją pasją do fizyki ze studentami. Zachęca ich do formułowania własnych pytań/pomysłów. Doprowadziło to do zaskakujących wyników, bardzo często przy współpracy z nauczycielami innych przedmiotów. Rezultaty to: budowa mostu z papieru wytrzymującego obciążenie 16 000N, łódeczek tak lekkich, że unoszą się na poduszce gazowej CO2, „cudownych” łódeczek papierowych, które mimo iż same mają masę 10g mogą udźwignąć masę kilku kilogramów (tłum. w warunkach ziemskich), projekt elektrowni słonecznej i wodnej do ustawienia na lokalnej rzece oraz pojazd aerodynamiczny w kształcie ryby przetestowany w zrobionym domowym sposobem tunelu aerodynamicznym i wiele, wiele innych.

Samochód z żyroskopem w
czasie dni otwartych w roku
2009

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Rudolf Ziegelbecker

Jeden ze zwycięskich projektów dotyczył samochodu z żyroskopem. Wspólnie z ośmioma ochotnikami, popołudniami w klubie fizycznym Rudolf zaprojektował i zbudował zdalnie kierowany pojazd o długości 1m, który wyposażony był w żyroskop. Pojazd utrzymywał się dzięki temu tylko na dwóch kołach. Samochód ten był prezentowany w czasie konkursu Physics on Stage 2000w2. Pokazywany był również w TV w czasie Tygodnia Nauki w Austrii w roku 2003, jak przejeżdżał na szynie wzdłuż mostu na lokalnej rzece Mur w miejscowości Graz, balansując na dwóch kołach. Ten projekt był wielkim sukcesem szkoły i wszystkich biorących w nim udział uczniów: „Zobaczyłem, że niemożliwe czasami może stać się możliwym” – skomentował to jeden z uczniów.

Obracający się kot’ w czasie
spadku swobodnego

Zdjęcie dzięki uprzejmości
HTBLVA Graz Ortweinschule

W latach 2002-2003 Rudolf wraz z uczniami zrealizował inny projekt: ‘obracający się kot’ – robot symulujący spadającego kota. Można było zobaczyć, co kot robi, że zawsze spada na cztery łapy bez zmiany momentu pędu. Po wielu próbach zespół zbudował jedynego na świecie zdalnie sterowanego spadającego kota. Za pomocą sterowania radiem można kotem sterować tak, że zawsze spada bezpiecznie. Projekt ten uzyskał wiele nagród i nadal jest z dumą pokazywany w czasie każdych dni otwartych szkoły.

Rudolf opowiada historię o dziewczynie, która nie chciała się przyznać poprzedniemu nauczycielowi fizyki, że bardzo fizykę lubi. Rudolf zaproponował jej by przyłączyła się do Turnieju Austriackich Młodych Fizykóww3. RW rezultacie dziewczyna wzięła udział w międzynarodowym turnieju w Australiiw4.

Połączone sprężynami masy
dodane do konstrukcji mostu
w Graz dodane po
obserwacjach i pomiarach
wykonanych przez dwóch
uczniów Rudolfa- szkodliwy
rezonans

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Rudolf Ziegelbecker

Zainspirowana ‘telefonem sznurowym’ i zjawiskiem rezonansu przeprowadziła piękne doświadczenie, które uwieńczone zostało projektem maturalnym. „ Przechodząc przez most w Graz z kolegami zauważyła, że most wchodzi w rezonans. Wraz z kolegami i kilkoma rodzinami dokonała pomiaru rezonansu mostu. W pewnym momencie należało przerwać doświadczenie , by nie doprowadzić do zniszczenia mostu! Wyniki przekazano do władz miasta Graz. W ich wyniku inżynierowie poprawili konstrukcję mostu wprowadzając dodatkowe masy, sprężyny, dodatkowe tłumienia . Konstrukcja ta jest widoczna do dzisiaj”

Całkiem ostatnio Rudolf wraz z uczniami brał udział w roku 2010 w Konkursie Innowacyjności Młodych (Jugend innovativ’ competitionw5). Konkurs przeznaczony był dla uczniów powyżej 15 lat. „Rozpocząłem projekt w dwóch klasach” – mówi Rudolf. „Później dołączyły inne klasy.

Jakie są konsekwencje
(naukowe) uderzenia w
policzek?

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Robert Purkarthofer

Chociaż nie zdobyliśmy nagrody, to udział w konkursie był niezwykle cennym doświadczeniem dla młodzieży. Zastosowaliśmy tanią kamerę filmująca z dużą szybkością, by zarejestrować kilka ciekawych zjawisk: od drgań rozciągniętej gumy, wystrzału z dmuchawki do zarejestrowania bomby wodnej czy nawet uderzenia w policzek (dziewczyna uderza chłopca). Potem analizowaliśmy uzyskane filmy by zobaczyć, jakie zjawiska fizyczne wchodziły w grę.”

Co się stanie jeżeli kropla
wody uderzy w powierzchnię
wody? Jakob Jöbstl
przeprowadza doświadczenia
zainspirowany szkolnym
projektem

Zdjęcie dzięki uprzejmości
Jakob Jöbstl

“Projekt ten zainteresował nawet tych uczniów , którzy nie chcieli mieć nic wspólnego z fizyką – z klas projektowania, grafiki i sztuki. Zaapelowałem do ich honoru mówiąc, że uczniowie tych klas również potrafią zrobić coś o zacięciu naukowym.

Uczniowie przeprowadzali doświadczenia obserwując, co się dzieje, gdy kropla wody upada na powierzchnie wody. Wkrótce, cała klasa wciągnęła się w dyskusje naukowe, widząc, jak uderzająca kropla zamienia się w łańcuch mniejszych kropelek. Pytano o to, jaka ilość początkowej energii i objętości zawarta jest w tych drobniutkich kropelkach? Czy składają się z tej samej cieczy co kropla pierwotna? Czy efekt wywołany jest przez napięcie powierzchniowe, odbicie fali, czy może przez ciśnienie hydrostatyczne?”

“Dla dobrego projektu ważne jest by pomysły wychodziły od uczniów. Nawet ci najbardziej sceptyczni widząc narastające wyniki stawali się entuzjustami dalszych dociekań. Prowadzi to do dalszego zainteresowania fizyką i to już prawdopodobnie na stałe.”

 

Specjalny rodzaj szkoły

Po skończenie szkoły gimnazjalnej (tłum. w przybliżeniu jest to odpowiednik polskiego gimnazjum, chociaż system edukacji w Polsce jest inny), w wieku 14 lat uczniowie w Austrii mają przed sobą co najmniej jeden rok obowiązkowej edukacji. Jeżeli ktoś zamierza w przyszłości studiować na uniwersytecie, to wybiera szkołę średnią, w której nauka trwa cztery lata i kończy się maturą (obowiązkowa, jeżeli nauka ma być kontynuowana w szkole wyższej). Zamiennie można spędzić trzy do czterech lat nauki w szkole zawodowej (tłum. odpowiednik polskiej zasadniczej szkoły zawodowej) lub pięć lat w szkole kombinowanej – uczy się zawody oraz zdaje maturę (tłum. odpowiednik polskiego technikum). Szkoła HTBLVA Ortweinschulew1 w Graz jest właśnie takim typem szkoły, w której uczą się uczniowie w wieku 14-19 lat specjalizujący się w inżynierii lądowej i wodnej oraz sztuce projektowania.

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1 – Aby dowiedzieć się więcej o szkole HTBLVA Ortweinschule w Graz patrz: www.ortweinschule.at
  • w2 – Physics on Stage – obecnie Science on Stage – jest europejską inicjatywą mająca na celu zainteresowanie naukami podstawowymi w Europie, koncentrując się na najlepszych metodach nauczanie, głównie przy pomocy doświadczenia- patrz: www.scienceonstage.eu
  • w3 – Aby dowiedzieć się więcej o zawodach ‘The Austrian Young Physicists' Tournament’, patrz: www.aypt.at
  • w4 – Aby dowiedzieć się więcej o zawodach ‘The International Young Physicists' Tournament’, patrz: www.iypt.org
  • w5 – Strona The ‘Jugend innovativ’ oferuje więcej informacji o konkursach dla szkół średnich patrz: www.jugendinnovativ.at

Author(s)

Dr Lucy Patterson z wykształcenia jest biologiem, obecnie zajmuje się popularyzacja nauki. Pracuje w Max Delbrück Center for Molecular Medicine w Berlinie, Niemcy. Jest to instytut specjalizujący się w biologii molekularnej. Bada się tam przyczyny chorób, stawianie prawidłowej diagnozy i zapobieganie chorobom. Lucy pomaga w komunikacji między naukowcami a społeczeństwem.




License

CC-BY-NC-ND