Fysikklæreren

3914 Porsgrunn

Februar 1998

Meldingsblad for Norsk Fysikklærerforening

Det er viktig at Fysikklæreren blir et meldingsorgan for alle fysikklærere. Noen (få) skoler viser iver og engasjement men jeg håper på mange flere. Neste nummer kommer i mai. Deadline 1. mai. I novembernummeret ba jeg dere dele med oss deres gode og dårlige erfaringer med bruk av forskjellige former for IT i undervisningen. I dette området er de fleste av oss noviser og det er lett å trå feil, og meget kostbart.

Styret forteller at de har fått flere forespørsler om å få noen til å vurdere dataloggere, slik at de som ikke allerede har kjøpt slikt utstyr, kunne få gode råd. Både styre og redaktør finner det vanskelig, men dere, våre medlemmer og lesere, er velkomne til å komme med deres erfaringer både de gode og ikke minst, de dårlige. Som fysikklærer kunne jeg også ønske meg beskrivelse av forsøk hvor anvendelse av datalogger ga elevene et økt faglig utbytte.

Simulering og CD Rom er også et IT spørsmål. Redaktøren er av den mening at elevene lærer mer av det de gjør selv enn av det de ser på en skjerm, men det finnes ting de ikke kan gjøre. Har dere erfaringer. Del dem med oss, enten de er gode eller dårlige.

1. Fysikermøtet 1998 blir i Oslo 10. - 12. juni.

Av programmet nevner vi at det 2 økter a 3 timer skal være parallellsesjoner, der vi håper å

kunne fylle sesjonene for gruppen "Undervisning" med godt innhold. Styret tar i mot forslag

til aktuelt innhold med takk.

Under Fysikermøtet avholdes årsmøtet i Norsk Fysikklærerforening.

Foreningen har nå en del penger. Hvis det er noen som har gode ideer til kurs,

temakvelder etc. i en eller annen del av landet, så ta kontakt med den som er kontaktperson

i det aktuelle fylket ( eller med styret ) Da kan det gis økonomisk støtte til gjennomføringen

av dette.

Lars Olav Tveita på Sjøkrigsskolen har tatt ansvar for å legge oss ut på Internett, adresse http://www.hordaland.vgs.no/fysikk/. Jeg har også fått oppfordring om å utfordre dere til å gi melding om gode internettadresser. Slike kan sendes til meg, så skal jeg gi dem videre i neste nummer.

På møtet i fysikk på Ski videregående skole på den pedagogiske nettverksdagen 27. november 1997, var det fysikklærere fra Nesodden, Oppegård, Ski, Vestby og Ås videregående skoler.

Møtet drøftet to saker, utstyrssituasjonen spesielt når det gjelder IT-utstyr, og rundskriv fra Eksamenssekretariatet om eksamensordningen i 2FY. Innledere var henholdsvis Bjørn Sletbak Ski vgs og Jan-Erik Bentzen Oppegård vgs.

Følgende to uttalelser ble enstemmig vedtatt på møtet.

Den nye læreplanen i fysikk, som er tatt i bruk i 2FY og som blir tatt i bruk i 3FY neste skoleår, krever at elevene skal kunne bruke IT-utstyr i elevøvinger (mål 2, hovedmoment 2c). Departementets IT-plan krever at en skal bruke IT som hjelpemiddel i alle fag.

I fysikk er det aktuelt å bruke såkalt datalogging i elevøvinger og demonstrasjonsforsøk. Det fins også programvare på diskett og CD-ROM for simulering av fysikalske prosesser. Noen av programmene har også interaktive oppgaver. Det kan også være aktuelt å hente inn informasjon fra Internett (og andre IT-kilder) i forbindelse med prosjektarbeid i fysikk.

De fleste skolene i Follo er kommet i gang med datalogging, men de færreste har nok utstyr til å kjøre elevøvinger på en tilfredsstillende måte. Det kommer av at en må ha så mye utstyr at det blir maksimalt 4 elever på hver arbeidsgruppe. Det krever 7 arbeidsstasjoner med PC, dataloggere med sensorer og nødvendig fysikkutstyr (dynamikkbaner, vogner, fjærkanoner osv.). I alt er det snakk om et investeringsbehov på flere hundre tusen kroner i fysikk på hver skole. Det er altså slik at for å få en tidsmessig undervisning i fysikk (og andre naturfag) må fylket investere mye penger i laboratorieutstyr. Når det gjelder utstyr må naturfagene behandles på samme måte som verkstedfagene på de yrkesfaglige studieretningene. Vi kan nevne at Hordaland fylke har bevilget kr 125 000 til IT-utstyr i fysikk ved alle skolene i fylket.

For at nytt utstyr skal bli effektivt utnyttet i undervisningen er det nødvendig at lærerne er fortrolige med bruken av utstyret. Det er derfor avgjørende at lærerne får opplæring.

Det må bli gitt ekstrabevilgninger til IT-utstyr for fysikkundervisning: PCer, dataloggere med nødvendige sensorer og annet utstyr, CD-ROM-spillere og pedagogisk programvare. Bevilgningene må ha en størrelsesorden som gjør at alle skoler kommer skikkelig i gang med en gang, og førstegangsbevilgningen må følges opp til alle skolene har fullgodt utstyr til elevøvingsformål.

Lærerne må få tilstrekkelig etterutdanning (over flere dager) i bruk av IT-utstyr i fysikkundervisningen.

Det er positivt at Eksamenssekretariatet kommer med eksempler på eksamensoppgaver til lokalt gitt eksamen. Noen av eksemplene (med kommentarer) inneholder nyttige forslag. Vi har merket oss at eksemplene bare er eksempler og illustrasjoner på hvordan eksamen kan være. Likevel er det noen sider ved eksemplene vi reagerer på.

I læreplanen for fysikk heter det i Vedlegg 2: «Elevene kan trekkes ut til muntlig eksamen med eksperimentelt innslag. Eksamensoppgavene utarbeides lokalt etter sentrale retningslinjer.» Vi oppfatter eksemplene som en praktisk eksamen med teoretisk innslag. Det er altså for stor vekt på den praktiske delen - i strid med læreplanen.

Et annet spørsmål er knyttet til bruk av forberedelsestid. Vi har ingen prinsipielle motforstillinger mot individuell forberedelsestid på 45 minutter. Det gjør imidlertid avviklingen av eksamen mer omstendelig, og merarbeidet for lærerne og skolene blir betydelig. Slik forslagene er utformet - med stor vekt på eksperimentelt arbeid i forberedelsestida - stiller ordningen også krav til mer eksperimentelt utstyr enn skolene har. To av eksempeloppgavene har en forberedelsestid på 2 døgn - individuell og i gruppe med alle hjelpemidler tilgjengelige. Dette er vi prinsipielt imot. Det gir klare fordeler til elever fra ressursrike familier eller med ressursrike venner.

I forbindelse med eksempeloppgavene med forberedelsestid på to dager er det også oppgitt tema for eksamen. Dette innsnevrer «pensum» og forsterker dermed innvendingene foran. Det kan virke som om Eksamenssekretariatet vil kompensere dette ved å sette større krav til elevenes «kreativitet». Vår erfaring er at de aller fleste elever har nok med få tak i de grunnleggende ideene i faget og kunne anvende disse på oversiktlige problemer. Noen mer krevende spørsmål kan stilles for å avgjøre om en kandidat skal få karakteren 6. Ellers vil vi sterkt advare mot urealistiske forestillinger om elevenes kreativitet. På møtet ble det opplyst at liknende eksamensformer har vært brukt i USA med kjøp av besvarelser som resultat.

For fysikklærerne i Follo

Jan-Erik Bentzen Bjørn Sletbak

Fra fysikklærere ved Porsgrunn videregående skole har vi mottatt følgende:

Vi er bekymret. Frem til i dag har eksamensoppgavenes form i høy grad styrt undervisningen, særlig i fag med sentralgitte oppgaver. For oss vil det si 3 Fy. Det har hatt både fordeler og ulemper. Gode eksamensoppgaver har krevet undervisning med høy grad av faglig oversikt og forståelse. Samtidig har både elever og lærere visst hva de kunne vente seg og har innrettet seg etter det. Ulempen er antagelig først og fremst at de til en hver tid eksisterende fagplaner, har hatt mindre innflytelse på undervisningen.

En av hensiktene med Reform 94 har vært at læreplanene skal bli styringsredskap. Greitt det, men når læreplanen skal munne ut i eksamensoppgaver, blir spørsmålet for oss menige fysikklærere: Hva slag? Det er faktisk et aktuelt spørsmål allerede i disse dager når våre elever i 2 Fy velger neste års fag. Hvor store krav vil det bli stillet? Kommer oppgavene fortsatt til å bli slik at relativt svake elever kan velge 3 Fy uten at det resulterer i en katastrofe? Hva med muligheten for god karakter for de flinke?

Vi er bekymret. Vi har dårlige erfaringer fra 2 Mx og 3 Mx. Her er pensum stort og til dels vanskelig. Det blir liten tid på hvert område og liten, om noen, tid til oppgavetrening. Dette ryktes nedover i klassene og gir utslag på elevenes fagvalg.

Bønn til eksamenssekretæriat og oppgavenemnd: Ikke foreta vesentlige endringer i oppgavetyper og innhold. De oppgavene vi har nå, fyller alle krav Reformen stiller, både til innhold, taksonomi og vanskelighetsgrad. De har gått fra det helt enkle til oppgaver som krever at elevene skal anvende de kunnskaper de måtte ha, fra å kunne bruke enkle lover til å vise oversikt i mer teoripregede oppgaver. Vi har også hele tiden hatt oppgaver hvor alle spørsmål fra de lette i begynnelsen til de vanskelige på slutten, hentes fra et tema. De viser også om elevene har nådd målene.

Vi regner med at elevene vil få formelsamling også i fysikk? Vi er alle enige om at dette ikke nødvendigvis må forandre oppgavene slik at de lette spørsmålene forsvinner.

Arbeidsmengden er også allerede mer enn stor nok.

PKE. AL. BS.

Fysikk er et morsomt og interessant fag som mange vil ha glede av, mener vel alle Fysikklærerens lesere. Likevel var det vel flere enn redaktøren som undret seg da Bjørn Bjørneng på Hafjellkonferansen, kunne fortelle om vellykket fysikkundervisning av barnehagebarn.

Jeg ba ham skrive litt om eksperimentet i Fysikklæreren. Nå har jeg fått bilde og rapport fra elever i 2 Fy som først valgte prosjektet fysikklærer for en dag i en barneskole og senere inviterte en barnehage til fysikkrommet til undringstime hvor de enkleste forsøkene ble gjentatt.

I brevet som fulgte skrev han: «Skal til Otta i helgen og holde et kurs i astronomi for lærere på barnetrinnet. Jeg tror det kan være lurt av oss sjeldne fysikklærere å orientere oss mot våre kolleger i grunnskolen.»

Jeg har lest elevenes prosjektrapport. Det som slår meg er to ting. De har selv hatt det veldig morsomt, både med å forberede enkle forsøk som barna kunne ha glede av og delvis utføre selv, og som de kunne forstå ut fra sine forutsetninger, og etterpå med å gjennomføre opplegget. Det skinner også gjennom at det var svært vellykket, både ungene og lærerene deres var fornøyd.

Konklusjon: a) Den skal tidlig krøkes som god fysiker skal bli og b) Dette må da være en ide til prosjekt andre steder enn på Dokka? Er det flere som har gjort liknende erfaringer?

Ohms lov med amperemeter og termometer.

Begrepet elektrisk spenning er i fysikkteorien avledet av energi, men blir ofte forklart ved analogier som nivåer i tyngdefeltet eller vanntrykk forårsaket av en pumpe. Ved vår skole lar vi elevene bestemme spenningen over en motstandstråd kalorimetrisk for at innlæringen skal baseres på begrepets definisjon: Overført energi per ladning.

Utstyr for hvert elevlag:

Varmetråd av konstantan, 2 - 3 ohm. Den er viklet opp på isolerende materiale slik at motstandens lengde 3 - 4 cm og får plass nede i et begerglass. I hver ende festes en krokodilleklemme. Begerglass, 400 ml. Spenningskilde, 12 volt, 2 stk. labledninger. Universalinstrument. Termometer, 0 - 100 ^oC. Klokke.

Utstyr for hele klassen:

En bøtte isvann. Digitalvekt, 1/1 gram.

Det er på forhånd gjort et innledende forsøk slik at elevene har vært gjennom prosedyren med å bestemme spenningen kalorimetrisk. Når nå gyldigheten av Ohms lov skal etterprøves, må denne prosedyren gjentas gang på gang, og vi mener derved å sikre at elevene får innarbeidet relasjonen mellom spenning og øvrige begreper i elektrisitetslæren som er lettere å fatte. Det er altså spenningsbegrepet som er viktig i denne øvelsen og egentlig ikke Ohms lov.

Våre spenningskilder har automatsikring på 8 ampere, og vi tilsikter å få strømmen opp mot denne verdien. Derfor utstyres hvert elevlag med to spenningskilder som kobles i serie. For å eliminere feil p.g.a. varmeveksling med omgivelsene, brukes kaldt vann. Oppvarmingen avsluttes når sluttemperaturen er like mange grader over romtemperaturen som begynnelsestemperaturen var under romtemperaturen. Første måleserie tas med strømmen regulert til en størst mulig verdi uten at automatsikringen slår ut. Så foretas nye måleserier hvor strømmen settes ned ca en ampere fra gang til gang. Nytt kaldt vann tas i for hver gang.

Fra forsøk gjort inneværende skoleår i min 2Fy-gruppe gjengis her alle målingene og beregnede verdier fra ett av elevlagene og sluttresultatene fra de øvrige elevlagene.

serie

m_v (g)

m_g (g)

t₁ (^oC)

t₂ (^oC)

t (s)

I (A)

Q (kJ)

q (C)

U (V)

R=U/I (W )

1

150

160

13

40

340

3,4

20,6

17,8

5,2

2

150

160

13

30

300

2,6

12,9

16,6

6,4

3

150

160

11

33

180

4,1

16,8

22,7

5,5

4

150

160

9

40

150

5,0

23,6

27,8

5,6

Elevene har her bestemt spenningen som overført energi per ladning i tråd med definisjonen på spenning. Alternativt kan elevene bestemme spenningen som forholdet mellom effekt og strømstyrke. Da brukes de hverdagslige enhetene watt og ampere som kjennes igjen fra komfyren og fra sikringsskapet. Den sistnevnte beregningsmåten kan med fordel brukes i naturfag på grunnkurs.

Så til Ohms lov: Er strøm og spenning proporsjonale? Hvis vi vil si at U/I er konstant, innenfor hvor stor usikkerhet kan vi påstå at det er tilfelle? Som det fremgår av verdiene er usikkerheten akseptabel, og det kan anbefales også å gjøre det vågestykket å måle resistansen med universalinstrumentet brukt som ohmmeter. To av elevlagene som gjorde denne kontrollen, fikk ohmmeterverdien til å ligge innenfor usikkerhetsområdet.

Som nevnt er det spenningsbegrepet som er sentralt i dette forsøket og ikke Ohms lov. Vi vil stille spørsmålet om Ohms lov bør være med i læreplanen for 2 Fy. Det er et dilemma i undervisningen at loven som har et begrenset gyldighetsområde, tilsynelatende gir en relasjon som kan brukes generelt. Relasjonen innføres likevel ved definisjonen av resistans.

Geir Arge og Håkon Theisen

Nesbru videregående skole

Forum For Miljøfysikk ved NLH på Ås holder forelesninger i februar og mars som burde interessere våre lesere. De begynte allerede 11. februar, men det gjenstår mange interessante emner. Siden mange av dere sikkert har mulighet for å være til stede, gjengir vi den gjenstående del av programmet:

kl. 14.00

Egil Mollestad

En oversikt over el-bil teknologi og miljømessige vurderinger. Status og planer for PIVCOs elektriske bilprosjekt. (Med PIVCOs el-bil i auditoriet!!)

kl. 14.00

Olav K. Isachsen

Forelesningen er støttet av Norges forskningsråd

Situasjonen for anvendelse av bioenergi i dagens industrisamfunn. Fremtidige utviklingsmuligheter og aktuelle forskningsområder

kl. 14.00

Petter Hieronymus Heyerdahl

Norges landbrukshøgskole - NLH

Aktiviteter innen avfallsforbrenning, Stirling-teknologi og el-produksjon er i gang. Utviklingsperspektiver.

kl. 14.00

Lars Vallander

Statens Energimyndighet, Stocholm

Hva gjør svenske forskere og svenske bedrifter når de får 9 milliarder kroner til forskning og utvikling innen fornybar energi?

TID

STED

Auditoriet

Institutt for tekniske fag

NLH, Ås

«Forum for miljøfysikk» er en seminarserie ved Institutt for tekniske fag, Norges Landbrukshøgskole - NLH. Forelesningsserien arrangeres hvert vårsemester og har som målsetting å formidle resultater fra vitenskap generelt og miljøfysikk spesielt til studenter og ansatte i fagmiljøene på Ås og til den interesserte allmennhet i regionen. Som forelesere inviteres landets fremste spesialister på fagområder under paraplyen miljøfysikk. Seminarene har en uformell sosial form med enkel servering før forelesningen og god tid til spørsmål og diskusjon i salen etter forelesningen.

Idet dette nummer skal «gå i trykken», kommer telefon og E-post fra våre initiativrike kolleger på NLH. De ber meg gjøre oppmerksom på et brev som er sendt alle medlemmer i Fysikklærerforeningen. De åpner for mulighet til å undersøke en del fysikkdidaktisk programvare på Virtuelt Fysikklaboratorium. Les brevet!