Experimentální soupravy s mnoha otázkami III
Ideu „experimentálních souprav s mnoha otázkami“ jsem prezentoval už na dvou předchozích Veletrzích nápadů učitelů fyziky. Protože se mi zdá, že metoda zadávání otázek k experimentům je zajímavým zpestřením výuky fyziky, chtěl bych prezentovat další takovou soupravu.
Využití takových souprav pomůže učiteli v přípravě zajímavých opakovacích i prověřovacích hodin a také při fakultativních cvičeních. Takové soupravy mohou zpestřit práci se žáky, usnadnit pochopení a trvalost osvojovaných poznatků.
Velmi často je v soupravách kladen důraz na moment překvapení, zdánlivé nesrovnalosti s dosavadní životní zkušeností žáka. Otázky k soupravě na sebe někdy navazují. To vše má za cíl trvalejší zapamatování prezentovaného jevu nebo procesu, jeho charakteristických rysů. Výše uvedené činitelé způsobují, že nalezení správné odpovědi musí předcházet hlubší myšlenkový proces opírající se o využití známých teoretických faktů vztahujících se k problému a jejich výběru pro speciální situaci prezentovanou v pokusu.
Popisovaná experimentální souprava, stejně jako soupravy dříve prezentované, vznikla před řadou let při organizování finále Fyzikálního turnaje pro žáky středních škol. Tradicí se stala zásada, že v úzkém finále se rozhodující otázky vztahují k experimentálním soupravám. Právě pokusy připravované pro turnaj dostaly název „experimentální soupravy s mnoha otázkami“. Idea soupravy spočívá v tom, že k prezentovaným pokusům bylo možné zformulovat mnoho otázek uspořádaných do pevného logického sledu. Pokusy v soupravě se vztahují buď k tomu samému jevu a ukazují jeho různé projevy, nebo k různým fyzikálním jevům, ale majícím podobné vnější projevy. Každá otázka se týká příslušně modifikovaného pokusu. Je třeba buď předpovědět výsledek pokusu nebo objasnit pozorovaný jev při experimentu.
Experimentální souprava je prezentována stejně jako na Fyzikálním Turnaji. Pravidla turnaje omezují počet otázek na čtyři, stručný způsob popisu pokusů do poslední chvíle neprozrazuje podstatu jevu. Úkolem účastníků turnaje je dát vyčerpávající odpovědi na otázky týkající se pozorovaného jevu.
Vztlakové síly
1. Ve dvou válcích s vodou jsou ponořena dvě tělesa stejného tvaru a objemu. Výška sloupce v prvním válci je H/2 a v druhém H.
Otázka 1. (vysvětlení):
Na které z těles působí větší vztlaková síla?
2. Tři stejné nádoby jsou ponořené do akvária. Jedna plove částečně naplněná vodou, druhá je zcela ponořená, třetí plove dnem vzhůru.
Otázka 2. (vysvětlení):
Jaké jsou rozdíly ve vztlakových silách, které působí na každou nádobu?
3. Ve dvou válcích – jedním s vodou a druhým s glycerínem – jsou ponořeny prázdné zkumavky. Do zkumavky ponořené do vody nalijeme glycerín o určitém objemu a do druhé zkumavky vodu o stejném objemu.
Otázka 3. (předvídání)
U které ze zkumavek se více změní ponoření?
Odpověď:
4. Dvě skleněné baňky jsou částečně ponořené do nádob s vodou tak, že ramena vah, na kterých jsou zavěšené, jsou ve vodorovné rovnovážné poloze:
Po vyjmutí baněk z vody se ramena vah vychýlí v opačném smyslu.
Otázka 4.(vysvětlení):
Proč před vyjmutím baněk z vody byly váhy v rovnováze?
(Rozhodující roli v tomto případě hraje „přilepení” skla k povrchu vody silami přilnavosti. Je třeba si uvědomit, že rovnováha na tomto typu dvouramwenných vah je velice citlivá – je možné ji změnit malými silami.)
Při využití podobných „experimentálních souprav s mnoha otázkami“ jako je výše uvedená ve školní praxi, je možné zformulovat otázky jinak, změnit počet otázek, je také možné modifikovat experimentální soupravy.
To, že efekty pokusů v „experimentálních soupravách s mnoha otázkami“ bývají překvapivé, zvyšuje jejich atraktivnost, budí zájem žáků o jev a provokuje otázky. Stimulování takového postoje žáků je mimořádně účinným prostředkem, který ve svém důsledku vede k úspěchu ve výuce fyziky.