Aleš Vunjak
Sažetak
U članku su predstavljeni alternativni tipovi zadataka. To su zadaci koje obično ne nalazimo u školskim udžbenicima i zbirkama vježbi. Neki od takvih zadataka su sadržajno bogati problemi, inverzni ili obrnuti problemi i zadaci s razvrstavanjem. Rješavanjem zadataka ovog tipa učenici razvijaju dublje znanje fizike. Ti zadaci onemogućavaju im isključivo uporabu jednadžbi i put do pravilnog odgovora bez razmišljanja.
Ključne riječi: tradicionalni tipovi zadataka, alternativni tipovi zadataka, sadržajno bogati problemi, inverzni problemi, zadaci s razvrstavanjem.
1. Uvod
Nastava iz fizike obično se odvija na način da učitelj, najčešće frontalno, predaje gradivo nastavnog sata. Moguće je, ali nažalost rijetko, da učitelj pokaže i neki demonstracijski ili drugi eksperiment. Slijede računski primjeri – isprva lakši, zatim teži te domaća zadaća. Znanje iz fizike na ovaj se način provjerava i usvaja s razumijevanjem teorije i reproduciranjem rješenja računskih zadataka. Isti se više ili manje temelje na rješavanju uz pomoć nekoliko jednadžbi koje su vezane uz gradivo nastavnog sata. Često se događa da učenik dolazi do pravilnog rješenja zadatka ukoliko samo ispravno ispiše podatke i iste uvrsti na pravo mjesto u jednadžbi. Učenici, na žalost, time ne razvijaju potrebne vještine za razumijevanje fizike, budući da su načini pronalaska takvih rješenja često vrlo predvidivi.
Budući da je cilj nastave iz fizike, između ostalog, i to da učenici nauče razmišljati i rješavati probleme, čini se da im takav način učenja baš i nije od velike koristi. Jedno od rješenja je da učenici uz rješavanje tradicionalnih zadataka rješavaju i takozvane alternativne tipove zadataka. Takvi zadaci učenike primoravaju na razmišljanje i sprječavaju ih da do ispravnih rješenja dolaze uporabom šablonskih algoritamskih inverzija jednadžbi i ubacivanjem podataka. U nastavku ću predstaviti takve vrste zadataka.
2. Tradicionalni tipovi zadataka
Većina zadataka koje učenici nalaze u školskim udžbenicima i zbirkama vježbi su takozvani tradicionalni zadaci. U stranoj literaturi za takve zadatke možete naići na izraz „plug-and-chug problems”. To su zadaci, „problemi”, kod kojih su načini pronalaska rješenja predvidivi. Oni učenicima ne nude izazov udubljivanja u fiziku, nego ih potiču da ispravno ispisane podatke samo umetnu u primjerene jednadžbe. Na taj se način učenici ne uče rješavati problem, nego samo vježbaju ono što su već naučili.
Tipičan primjer takvog zadataka je sljedeći zadatak:
Početna brzina automobila iznosi 10 m/s. Automobil počinje ubrzavati i nakon prijeđenih 100 m postiže brzinu od 20 m/s. Izračunaj:
a) akceleraciju automobila,
b) vrijeme akceleracije automobila,
c) prosječnu brzinu kretanja automobila za vrijeme akceleracije.
Takav zadatak možemo jednostavno riješiti poznavanjem jednadžbi za jednoliko ubrzano gibanje po pravcu. Moraju nam biti poznate samo veličine koje se navode u tekstu zadatka i u jednadžbama. Ukoliko znamo još i preslagivati jednadžbe, zadatak smo riješili. U tom primjeru nam zapravo nije potrebno razumijevanje fizike. Naravno da rješavanje takvog zadatka nije posve uzaludno.
Sigurno je da rješavanjem takvih zadataka postižemo poznavanje osnovnih jednadžbi i veličina. Problem nastaje tek kada pred učenika postavimo problem koji od njega zahtijeva fizikalno razmišljanje. Iz tog razloga ima smisla da tradicionalne zadatke dopunimo zadacima koji učenika stavljaju pred takav izazov – naravno, ako želimo da učenici nauče rješavati fizikalne probleme.
3. Alternativni tipovi zadataka
U ovom poglavlju su predstavljena tri od mnogih tipova alternativnih zadataka:
- sadržajno bogati problemi (context-rich problems),
- inverzni ili obrnuti problemi (jeopardy problems),
- zadaci s razvrstavanjem (ranking tasks).
3.1. Sadržajno bogati problemi
Sadržajno bogati problemi ili, na engleskom, context-rich problems su zadaci za koje već i samo ime kaže da je njihov kontekst bogat. Radi se o kompleksnim problemima kod kojih je potrebno znati izdvojiti bitne informacije koje služe za rješavanje problema. Ponekad je potrebno neku od nedostajućih količina procijeniti te primijeniti i odgovarajuću pretpostavku.
Primjer takvog zadatka je:
Prijateljici veterinarki pomažeš kod manjeg kirurškog zahvata na kravi. Ona te zamoli da steriliziraš skalpel i hvataljku za zaustavljanje krvarenja prokuhavanjem 30 minuta u kipućoj vodi. Kad završiš s prokuhavanjem, brzo ćeš premjestiti oba instrumenta na dobro izoliran pladanj s 200 grama sterilizirane vode sobne temperature. Instrumenti su u cijelosti prekriveni vodom. Temperature vode i instrumenata uravnoteže se u nekoliko minuta. Veterinarka koristi kirurške gumene rukavice koje su vrlo tanke. Može li se prijateljica opeći? Skalpel mase 50 grama i hvataljka mase 70 grama izrađeni su od čelika specifične topline 450 J/kgK. Sterilizirani su u 2,0 kg vode specifične topline 4200 J/kgK. Navedite moguće pretpostavke koje ste stekli u rješavanju zadatka.
Prvo što čitatelj kod takvog zadatka primjećuje je bitno duži tekst nego što smo inače navikli kod zadataka. Isto tako, u ovom zadatku je dosta međusobno povezanih podataka, iako su navedeni raspršeno. To čitatelja može smesti i primorava ga na istinsko razumijevanje događanja u zadatku. Također ga uči iz zadatka izdvojiti primjerene podatke koje će kod pronalaženja odgovora na pitanje upotrijebiti smisleno i ispravno.
3.2. Inverzni ili obrnuti problemi
Inverzni ili obrnuti problemi ili, na engleskom, jeopardy problems, su zadaci koji ne sadrže tipičnu fizikalnu uputu. Umjesto toga je zadana jednadžba koja sadržava već umetnute fizikalne veličine. Može biti prikazan i samo grafikon koji opisuje neki od fizikalnih procesa. Zadatak učenika je da osmisli fizikalnu situaciju koja bi mogla odgovarati zadanoj jednadžbi ili grafikonu.
Primjer zadatka je:
Opiši fizikalnu situaciju (zapiši fizikalni problem) na osnovu sljedeće jednadžbe:
Savjet: Situacija može biti povezana sa okomitim hitcem.
Zadatak na kraju sadržava savjet, iako ga učitelj ne mora uključiti. Ukoliko učenik dobro poznaje osnovne jednadžbe jednoliko ubrzanog i usporenog gibanja po pravcu, zadatak za njega neće biti tvrd orah. Neki učenici mogu se kod rješavanja oslanjati na veličine, odnosno jedinice koje se nalaze u jednadžbi. Takvim načinom rješavanja mogu zaključivati o tekstu zadatka i na drugačiji način. Pretpostavlja se da će učenici prilikom samostalnog rješavanja takvog zadatka sastaviti različite tekstove zadataka. To je, naravno, dobrodošlo. Kasnije mogu iste zajedno s učiteljem pregledati i razgovarati o njima.
3.3. Zadaci s razvrstavanjem
Zadaci s razvrstavanjem ili, na engleskom, ranking tasks, primjereni su za poboljšanje konceptualnog načina razmišljanja i procjene ciljeva. Učenici kod takvih zadataka razvrstavaju fizikalne situacije, sisteme i količine s obzirom na različite kriterije. Rješavanjem ovog tipa zadataka učenici utvrđuju usvojene fizikalne pojmove. Također ponavljaju relacije između fizikalnih veličina.
Primjer zadatka:
Školski kolega Miran nacrtao je tri sklopa u koje je spojio jednake žarulje na različite načine. Priključio ih je na jednako pune baterije sa zanemarivim otporom. Razvrstaj žarulje u odnosu na svjetlost od najjače do najslabije svjetleće.
Zadatak nudi podosta razmatranja. Potrebno je razumijevanje Kirchhoffovog zakona, poznavanje serijskog i paralelnog povezivanja trošila i poznavanje jednadžbe za električnu snagu. Posebno je zanimljivo da se kod ovog zadatka ništa ne računa, barem ne u klasičnom, brojčanom smislu. Zadatak ni u jednom primjeru ne omogućava način rješavanja u kojem se podaci iz teksta mogu samo umetnuti u jednadžbu. Zahtijeva dublje razmišljanje o svim veličinama koje ovdje nastupaju.
4. Zaključak
U članku je predstavljeno nekoliko tipova alternativnih fizikalnih problema. Kao što im već samo ime govori, dobra su alternativa tradicionalnim zadacima s kojima se susrećemo u svim udžbenicima i zbirkama vježbi. Uz pomoć takvih tipova zadataka učenika potičemo da fiziku ne uči napamet. Učimo ga da razmišlja, zaključuje, stvara pretpostavke i time rješava probleme.
Učitelj treba takve tipove zadataka uvoditi postupno i promišljeno. Ne bi imalo smisla početi učiti uz pomoć takvih tipova zadataka. Zasigurno učenici trebaju najprije usvojiti osnovne pojmove, fizikalne veličine, njihove međusobne odnose i matematičke ovisnosti. Tek nakon toga učenicima možemo ponuditi izazove u obliku alternativnih tipova zadataka. Učitelj na ovaj način ne samo da potiče učenikovo razmišljanje, nego ga može i provjeriti. Zadatke učenici mogu rješavati kao domaću zadaću, a o njima mogu zajednički raspravljati i u razredu. Uz dovoljno vježbe, učitelj takav tip zadataka može uključiti i u pismeno i usmeno ocjenjivanje znanja.
5. Literatura
- Shekoyan, Vazgen. Using multiple-possibility physics problems in introductory physics courses. Diss. Rutgers University-Graduate School-New Brunswick, 2009.
- Zabukovšek, Nataša. Študija priljubljenosti fizike in vključevanja dijakov in dijakinj k pouku predmeta v povezavi z izbiro in uspešnostjo reševanja treh tipov nalog: magistrsko delo. Diss. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za matematiko in fiziko, 2016.
- Shekoyan, Vazgen, and Eugenia Etkina. “Introducing Ill‐Structured Problems in Introductory Physics Recitations.” AIP Conference Proceedings. Vol. 951. No. 1. American Institute of Physics, 2007.
- Van Heuvelen, Alan. “Learning to think like a physicist: A review of research‐based instructional strategies.” American Journal of physics 59.10 (1991): 891-897.
Pogled kroz prozor 