Co by měl vědět český učitel fyziky ve škole s ukrajinskými žáky

Je známo, že výuka fyziky je efektivnější, pokud se zaměřuje na pochopení obecných principů a pojmů než na memorování jednotlivých faktů. Hluboké porozumění je klíčem k praktickému využití znalostí v každodenním životě. Techniky výuky fyziky se stávají efektivnějšími a smysluplnějšími, když žáci mohou naučené poznatky aplikovat v reálných životních situacích. Je zřejmé, proč by měl student znát Newtonovy zákony, když existují pouze v testech a na stránkách učebnic? Děti se budou ochotněji učit nové poznatky, pokud si uvědomí, že je možné je uplatnit i mimo školu. Zkušení učitelé fyziky na Ukrajině učí pro hluboké porozumění, a ne jen pro zapamatování faktů, vzorců a fyzikálních pojmů. Hlavním úkolem učitele fyziky je vysvětlit žákům, jak lze poznatky z fyziky využít v praxi, a formulovat fyzikální principy z názorných fyzikálních pokusů a demonstrací, a ne naopak.

Podle ukrajinského oficiálního učebního plánu fyziky musí studenti:

• porozumět výkladu učitele a informacím z učebnic a dalších textových a mediálních zdrojů;
• slovně interpretovat fyzikální pojmy, fakta, jevy, zákony, teorie a měli by je umět zapsat;
• prezentovat textové informace ve formě stručných údajů, vzorců nebo grafů;
• popsat (ústně nebo písemně) fáze fyzikálního experimentu s použitím fyzikálních pojmů a konceptů.

Ne všechny znalosti a dovednosti si však učitel fyziky může snadno uvědomit. Při práci s ukrajinskými dětmi je třeba vzít v úvahu, že nejen nedávné ruské vojenské akce značně zkomplikovaly vzdělávací proces. V některých oblastech navíc proces výuky ve školách dokonce znemožnily. V roce 2019 začala na Ukrajině pandemie covidu-19, která rovněž zastavila vzdělávací proces. Proto spousta dětí na Ukrajině nemá od roku 2019 efektivní středoškolské vzdělání. Existují efektivní platformy distančního vzdělávání, kde se učitelé a studenti mohou seznámit s teoretickým a experimentálním materiálem z fyziky, ale ne všechny jsou pro studenty zdarma.

V našem článku předkládáme českým učitelům program z fyziky, který se žáci středních škol musí naučit v 7., 8. a 9. třídě. Porovnáme-li označení fyzikálních veličin v ukrajinských a českých školách, pak je téměř shodné, s výjimkou některých, které jsou uvedeny níže.

Fyzika na Ukrajině začíná od sedmé třídy.

V sedmé třídě ukrajinské školy jsou dvě hodiny fyziky týdně. Žáci se učí následující témata: Fyzika jako přírodní věda. Poznávání přírody. Mechanický pohyb. Vzájemné působení těles. Síly. Mechanická práce a energie.

V osmém ročníku jsou také dvě hodiny fyziky týdně. Učí se témata: Tepelné jevy. Elektrické jevy. Elektrický proud.

V deváté třídě na Ukrajině jsou tři hodiny fyziky týdně. V deváté třídě jsou zařazena témata: Magnetické jevy. Světelné jevy. Mechanické a elektromagnetické vlnění. Fyzika atomu a atomového jádra. Fyzikální základy jaderné energie. Pohyb a interakce. Zákony zachování energie.

Podrobný popis programu je uveden na webových stránkách KDF MFF UK – dostupné z: Projekt Heuréka – Fyzika se musí zažít! (cuni.cz).

Podle učebních osnov 7.–9. ročníku ukrajinští žáci řeší fyzikální problémy a používají k tomu následující fyzikální vzorce a zákony:

V sedmém ročníku

1. Závislost rychlosti na dráze a čase: s = vt a grafické znázornění pohybu
2. Úlohy na určení síly pružnosti, tíhy: F = kx a F = mg
3. Úlohy na určení tlaku: p = F/S
4. Úlohy na určení Archimedovy síly: F_a = ᵨ g V
5. Úlohy na určení práce, síly: A = Fs

V osmém ročníku studenti  aplikují získané znalosti o tepelném pohybu; vlastnosti pohybu atomů a molekul látek v různých skupenstvích látek; fyzikální vlastnosti pevných látek, kapalin a plynů. Chápou tyto pojmy, formulují definici teploty, vnitřní energie, množství tepla, skupenského tepla, tepla tavení, vypařování, hoření paliva) a znají jejich jednotky.

1. Q = cm (t – to) = cmΔt
2. Q = Lm, kde L je měrné výparné teplo
3. Q = λ m, kde λ je měrné teplo tání; m – hmotnost materiálu
4. Q = q m, kde měrné spalné teplo paliva

V devátém ročníku studenti dovedou formulovat Coulombův zákon a řešit úlohy na Ohmův zákon pro část obvodu a znají vzorec Jouleova-Lenzova zákona, Ampérovu sílu a Lorencovu sílu.

1. I = U/R
2. Q = IUt
3. F_а = I B l (jen pro úhel 90°)
4. Fɩ = q v B

Věnujme nyní pozornost formalizaci fyzikálních úloh v ukrajinských školách, jak úlohu zapsat a vyřešit. Podívejme se na několik příkladů.

Řešení fyzikálních problémů obvykle zahrnuje tři fáze činnosti žáků:

1) analýza fyzikálního problému nebo popis fyzikální situace;

2) hledání fyzikálních zákonů a matematických metod pro analýzu a popis fyzikálního modelu problému;

3) realizace řešení a analýza získaných výsledků.

Úkol № 1

Ledovec plave ve vodě. Objem části ledovce nad vodou je 500 m³. Zjistěte objem celého ledovce, jestliže hustota ledu je 900 kg/m³ a hustota vody je 1 000 kg/m³. Zjistěte, jaký je objem ledovce nad vodou.

Autor díla: Nataliya Kazachkova

Úkol № 2

Zahřátý kámen o hmotnosti 10 kg, který se ochladí ve vodě o 1 °C, předá 4,2 kJ energie. Jaká je měrná tepelná kapacita kamene?

Autor díla: Nataliya Kazachkova

Vzhledem k tomu, že další studium fyziky na střední škole bude probíhat v závislosti na zvoleném profilu studia, je úkolem výuky v 7. až 9. ročníku vytváření představ o fyzikálních jevech a fyzice jako vědě. Na konci základního kurzu fyziky (9. ročník) je tematický celek „Pohyb a interakce. Zákony zachování“, který zdůrazňuje univerzální povahu a zásadnost zákonů zachování a celistvost fyzikálního obrazu světa.

Důležité je odhalit vliv fyziky na společenský rozvoj a vědeckotechnický pokrok, uplatnění výdobytků fyziky pro racionální využívání přírody a prevenci jejich škodlivých účinků na životní prostředí a lidský organismus.

Vytváření experimentální dovednosti je dlouhodobý proces, který vyžaduje systematickou práci učitelů a žáků ve výuce. Demonstrační pokusy a laboratorní práce uvedené v programu jsou požadavky Státního standardu základního a úplného středního všeobecného vzdělávání. Ukrajinské školy však většinou nejsou tak vybavené jako české školy. Podle podmínek a dostupné materiální základny fyzické učebny může učitel nahradit laboratorní práce nebo demonstrační pokusy ekvivalentními.

Seznam laboratorních prací v 7. třídě

№ 1. Úvod do měřicích přístrojů. Stanovení dělení stupnice přístroje

№ 2. Měření pevných látek, kapalin a sypkých materiálů

№ 3. Měření velikosti malých těles různými způsoby

№ 4. Určení periody otáčení tělesa

№ 5. Vyšetřování kmitů matematického kyvadla

№ 6. Měření tělesné hmotnosti

№ 7. Stanovení hustoty látek (pevných látek a kapalin)

№ 8. Výzkum pružných vlastností těles

№ 9. Určování součinitele smykového tření

№ 10. Zjišťování podmínek plavání těles

№ 11. Studium rovnovážného stavu páky

№ 12. Určení účinnosti jednoduchého mechanismu

Seznam laboratorních prací v 8. třídě

№ 1. Studium tepelné bilance v podmínkách mísení vody o různých teplotách

№ 2. Stanovení měrného tepla látky

№ 3. Měření odporu vodiče pomocí ampérmetru a voltmetru

№ 4. Vyšetřování elektrického obvodu se sériovým zapojením vodičů

№ 5. Vyšetřování elektrického obvodu s paralelním zapojením vodičů

Seznam laboratorních prací v 9. třídě

№ 1. Montáž a testování elektromagnetu

№ 2. Pozorování jevu elektromagnetické indukce

№ 3. Zkoumání odrazu světla pomocí plochého zrcadla

№ 4. Zkoumání lomu světla

№ 5. Určení ohniskové vzdálenosti a optické mohutnosti tenké čočky

№ 6. Výzkum zvukových kmitů různých zdrojů zvuku pomocí moderních digitálních prostředků

№ 7. Studium zákona zachování mechanické energie

V procesu výuky fyziky jsou základem vzdělávací a poznávací činnosti žáků fyzikální pojmy, zákony a fakta. Na konci základního kurzu fyziky v 7.–9. ročníku žáci:

• mají základní znalosti o mechanických, tepelných, elektrických, magnetických, světelných a jaderných jevech a jejich využití v životě člověka; jsou schopni řešit fyzikální problémy; mají experimentální a badatelské dovednosti; kriticky myslí, aplikují získané znalosti v praxi a mají představu o fyzikální struktuře světa.