Љубиша Нешић • Слађана Николић Љубуиш 7 · 2016-10-12 · ФИЗИКА 7 Приручник за наставнике физике у седмом

ФИЗИКА 7

Љубиша Нешић • Слађана Николић

П Р И Р У Ч Н И К З А Н АС ТА В Н И К Е Ф И З И К ЕУ С Е Д М О М РА З Р Е Д У О С Н О В Н Е Ш КО Л Е

ФИЗИКА 7

Приручник за наставнике физике у седмом разреду основне школеДруго издање

Аутори: проф. др Љубиша Нешић, Слађана Николић Илустрације: проф. др Љубиша Нешић, архива Издавачке куће „Klett”, Wikipedia. orgФотографије: проф. др Љубиша Нешић, WikipediaРецензент: Рожа Михајловић, професор физике у ОШ „Дринка Павловић”, БеоградГрафичко обликовање: „АБРАКА ДАБРА”, Нови СадОбликовање корица: Издавачка кућа „Klett”Лектура и коректура: Штрикла

Издавач: Издавачка кућа „Klett” д.о.о.Маршала Бирјузова 3–5, 11 000 БеоградTел.: 011/3348-384, факс: 011/[email protected], www.klett.rsЗа издавача: Гордана Кнежевић ОрлићГлавни уредник: Aлександар РајковићУредник: проф. др Драгoљуб БелићРуководилац пројекта: Александра СтаменковићШтампа: Цицеро, БеоградТираж: 300 примерака

Забрањено је репродуковање, умножавање, дистрибуција, објављивање, прерада и друга употреба овог ауторског дела или његових делова у било ком обиму и поступку, укључујући и фотокопирање, штампање, чување у електронском облику, односно чињење дела доступним јавности жичним или бежичним путем на начин који омогућује појединцу индивидуални приступ делу с места и у време које он одабере, без писмене сагласности издавача. Свако неовлашћено коришћење овог ауторског дела представља кршење Закона о ауторском и сродним правима.

© Klett, 2016.ISBN 978-86-7762-681-5

Поштоване колегинице и колеге,

Приручник за наставнике физике у седмом разреду део је уџбеничког комплета за физику који чине уџбеник Марине Радојевић и збирка задата-ка с лабораторијским вежбама Марине Радојевић и Митка Николова.

Приручник чини комбинација текстова који покривају дидактику физике и представљају приказује поједине званичне документе које наставник тре-ба да познаје. У приручнику се, такође, налазе и оригинални предлози за ре-ализацију наставе. Надамо се да ће вам наше идеје помоћи у погледу захтева за савременом научном интерпретацијом градива обухваћеног програмом.

Значајан удео у садржају имају и текстови о стандардима ученичких постигнућа за крај обавезног образовања, корелацији наставних садржаја физике, компетенцијама ученика, школском експерименту и наставним средствима. Образовни конструктивизам обрађен је у посебној глави, уз анализу још неколико праваца значајних за наставу. Приручник се заврша-ва приказом уџбеничког комплета за седми разред и тестовима за проверу знања.

Списак основне литературе коришћене при писању налази се на крају приручника.

Надамо се да ће вам приручник бити од користи у раду, а сугестије, кри-тичка запажања и предлози како да га заједно учинимо бољим, биће нам веома драгоцени.

Аутори

4

САДРЖАЈ

1. ОСВРТ НА НАСТАВНИ ПРОГРАМ ФИЗИКЕ ЗА СЕДМИ РАЗРЕД ОСНОВНОГ ОБРАЗОВАЊА И ВАСПИТАЊА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.1. Наставни план и наставни програм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2. Наставни програм физике за седми разред . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.2.1. Циљ и задаци наставе физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.2. Оперативни задаци . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2.3. Садежаји програма. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3. Нека запажања у вези с наставним садржајима физике у седмом разреду . . 14

2. ПЛАНИРАЊЕ ВАСПИТНО-ОБРАЗОВНОГ РАДА У ШКОЛИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.1. Планирање наставе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2. Планирање допунске и додатне наставе и слободних активности . . . . . . . . . . . . . 172.3. Контрола извршења плана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.4. Алтернативни приступи планирању образовног процеса у школи . . . . . . . . . . . . 18

2.4.1. Садржајни приступ планирању образовног процеса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192.4.2. Процесно-развојни приступ планирању образовног процеса . . . . . . . . . . . . 202.4.3. Циљни приступ планирању образовног процеса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.5. Сличности и разлике планирања у традиционалној и савременој настави . . . . 242.6. Децентрализација образовања и национални курикулум . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.7. Законска основа планирања наставе засноване на образовним стандардима . . 262.8. Планирање наставних облика, метода и временске динамике према општим стандардима постигнућа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.9. Годишњи и оперативни план рада наставника. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

3. СТАНДАРДИ УЧЕНИЧКИХ ПОСТИГНУЋА ЗА КРАЈ ОБАВЕЗНОГ ОБРАЗОВАЊА . . 40

3.1. Искази образовних стандарда по нивоима за седми разред. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.2. Примери задатака којима се проверавају стандарди по нивоима . . . . . . . . . . . . . 43

3.2.1. Примери задатака којима се проверава основни ниво. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433.2.2. Примери задатака којима се проверава средњи ниво . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473.2.3. Примери задатака којима се проверава напредни ниво . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

4. КОРЕЛАЦИЈЕ НАСТАВНИХ САДРЖАЈА ФИЗИКЕ У СЕДМОМ РАЗРЕДУ . . . . . . . . . . 55

4.1. Врсте корелација . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564.2. Корелација наставних садржаја физике и других наставних предмета. . . . . . . . . 58

4.2.1. Физика и хемија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584.2.2. Физика и Биологија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604.2.3. Физика и географија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614.2.4. Физика и информатичко образовање . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634.2.5. Физика и историја. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644.2.6. Физика и математика. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

5

4.2.7. Физика и физичко образовање . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664.2.8. Физика и ликовна и музичка култура. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674.2.9. Физика и верска настава . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674.2.10 Физика и ваншколско искуство ученика. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 684.2.11. Физика и предмети 1–4 разреда основне школе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5. НАСТАВА ФИЗИКЕ УСМЕРЕНА ПРЕМА ОДГОВАРАЈУЋИМ КОМПЕТЕНЦИЈАМА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

5.1. Кључне међупредметне компетенције. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 735.2. Како се у школама подстиче развој кључних компетенција. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

5.2.1. Методе подучавања и учења . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 765.3. Рад на функционалној писмености ученика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6. ОБРАЗОВНИ КОНСТРУКТИВИЗАМ У НАСТАВИ ФИЗИКЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

6.1 Кратак осврт на филозофију природних наука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 806.1.1. Природа научног знања. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 816.1.2. Различити типови знања важни за наставу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 836.1.3. Поређење наивног, почетничког и експертског знања . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846.1.4. Какавом знању треба тежити у поучавању физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

6.2. Правци у филозофији природних наука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 886.3. Конструктивизам у филозофији и његов значај за наставу физике. . . . . . . . . . . . . 91

6.3.1. Различити правци у конструктивизму . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 926.4. Образовни конструктивизам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 946.5. Пијажеове идеје и методика наставе физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

6.5.1. Претконцепције у механци и начини њиховог утврђивања . . . . . . . . . . . . . . . 986.5.2. Концептуални тест из механике – пилот-истраживање у Србији . . . . . . . . . . 996.5.3. Концептуална промена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

7. ШКОЛСКИ ЕКСПЕРИМЕНТ У НАСТАВИ ФИЗИКЕ У СЕДМОМ РАЗРЕДУ . . . . . . . . .102

7.1. Основни принципи експерименталног рада у физици. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1037.1.1. Равноправност посматрача у физичким екпериментима. . . . . . . . . . . . . . . . . 1047.1.2. Репродуцибилност физичких експеримената . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

7.2. Актуелни статус школског експеримента у физици . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1067.2.1. Предњутновски приступ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.2.2. Емпиристички приступ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1077.2.3. Позитивистички приступ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1097.2.4. Конструктивистички приступ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1107.2.5. Трипартитни процес опажања . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

7.3. Демонстрациони експерименти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1117.4. Атвудова машина као уређај за демонстрацију и мерење . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

7.4.1. Провера кинематичких релација. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1147.4.2. Провера II Њутновог закона. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1167.4.3. Одређивање убрзања Земљине теже Атвудовом машином . . . . . . . . . . . . . . 117

6

7.4.4. Закључна напомена у вези с Атвудовом машином . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177.5. Потисак . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

7.5.1. Једноставна реализација картезијанског гњурца . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1187.5.2. Архимедово ведро . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

7.6. Сила трења . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1207.6.1. Развој представа о трењу . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1207.6.2. Представе о трењу у 20.веку – нанотрибологија . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1227.6.3. Модел микроскопа атомских сила погодан за додатну наставу . . . . . . . . . . 124

7.7. Закон о одржању механичке енергије . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1257.8. Нека практична упутства за успешно извођење екперимената . . . . . . . . . . . . . . . 128

7.8.1. Просторни и материјални услови . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1287.8.2. Како укључити екперимент у обраду неке наставне јединице . . . . . . . . . . . 128

7.9. Генерализација резултата школских екперимената . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1317.10. Стицање знања истраживањем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1337.11. Оквирни план часа за учење истраживањем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

8. УЏБЕНИК И УЏБЕНИЧКИ КОМПЛЕТ ЗА СЕДМИ РАЗРЕД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140

8.1. Уџбеник и његов значај . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1408.1.1. Функција уџбеника и његове основне карактеристике. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1428.1.2. Стандарди квалитета уџбеника. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1448.1.3. Стандарди квалитета електорнцких издања. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

8.2. ИКТ у настави . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1468.2.1. Зашто и како користити ИКТ у настави . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1478.2.2. ИКТ и различити начини учења/наставе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1498.2.3. Примена информационих технологија у настави физике. . . . . . . . . . . . . . . . . 152

8.3. Уџбеник и уџбенички комплет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1538.3.1. Структуралне компоненте уџбеника физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1548.3.2. Уџбенички комплет физике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

8.4. Неке препоруке за додатни рад . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1578.4.1. Сила и кретање . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1578.4.2. Кретање тела под дејством силе теже. Силе трења . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1598.4.3. Равнотежа тела. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1638.4.4. Механички рад и енергија. Снага. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1668.4.5. Топлотне појаве . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

9. ТЕСТОВИ ЗА ПРОВЕРУ ЗНАЊА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .170

10. СПИСАК КОРИШЋЕНЕ ЛИТЕРАТУРЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198

7

1. ОСВРТ НА НАСТАВНИ ПРОГРАМ ФИЗИКЕ ЗА СЕДМИ РАЗРЕД ОСНОВНОГ ОБРАЗОВАЊА И ВАСПИТАЊА

1.1. Наставни план и наставни програм

Наставни план се, са аспекта организације основне делатности школе, може сма-трати основним школским документом. Њиме су одређени предмети који ће се учити у датом типу и врсти школа, редослед којим ће се предмети учити по разредима и број часова по сваком предмету. Наставним планом предвиђени су и други облици васпит-но-образовног рада (додатна и допунска настава, слободне активности, екскурзије, културна и јавна делатност школе и др.), што све заједно дефинише структуру школске године и укупно оптерећење ученика. Наставни план доносе просветне власти, али су у савременом друштву све израженије тенденције да један део наставног плана утврђује школа према локалним потребама (или сама локална заједница), а део ученици према својим интересовањима, што се манифестује слободним избором предмета.

Потпуно упознавање с наставним планом омогућава наставницима да лакше и потпуније схвате место свог предмета у општем систему неопходних знања, уоче међу-собне везе и односе с другим предметима и њихову реализацију у складу са узрасним могућностима ученика и њиховим предзнањима.

Према наставном плану и усвојеним стандардима за крај датог образовног циклуса, састављају се наставни програми и пишу уџбеници за одговарајуће предмете. Наставни предмети представљају дидактички заснован систем чији садржаји укључују знања, умења и навике одговарајућих области наука, предвиђених за учење. Знања се односе на основне и битне елементе сваке науке. Избор научних знања у предметима решава се применом више принципа међу којима се истичу принципи научности, систематичности и примерености. Према томе, наставни предмет није једноставно преношење одређе-них сазнања неке науке, већ представља посебну синтезу тих основа, које су дидактички прерађене, распоређене и структуриране у складу са захтевима педагогије.

Креатори програма предмета и писци уџбеника морају да поседују такозвано педа-гошко познавање садржаја1 дате науке из које се изнедрио дати предмет.

Наставни програм је за сваког наставника обавезан школски документ којим се прописују обим, дубина и распоред наставних садржаја (три основне дидактичке ди-мензије) којима ученици треба да овладају током школске године. Наставни програм у том смислу представља конкретизацију наставног плана.

Обим (екстензитет) наставног програма односи се на квантитет чињеница, генера-лизација и активности које ученици треба да стекну и развију. Дубином (интензитетом) наставног програма одређују се дубина знања и квалитет способности.

Модели распоређивања садржаја у наставном програму: линијски или сукцесивни модел, подразумевају да се садржаји надовезују једни на друге; према моделу концен-тричних кругова, садржаји се из разреда у разред понављају и проширују; комбиновани 1 Овај термин увео је 1986. године амерички научник Л. Шулман (бавио се, између осталог, и психологијом

образовања). Енглески назив је Pedagogical Content Knowledge (PCK) и одомаћен је у англосаксонској литератури. Упућује на неопходно познавање садржаја датог предмета у контексту наставног програма и оних којима је намењен. Прецизније PCK обухвата три аспекта: познавање физике (у овом случају), познавање педагогије и познавање тога како треба друге учити физици. Нпр., у Америци су та три аспекта постала камен темељац образовања добрих наставника физике.

8

или спирално-узлазни модел подразумева понављање појединих делова садржаја из разреда у разред и повећање њиховог интензитета и екстензитета.

Програм указује и на путеве и начине реализовања наставних садржаја, у њему се дају основна методичка упутства намењена наставницима (сугестије за организовање лабораторијских и практичних вежбања и огледа, извођење излета и екскурзија), пре-поруке за ванредне облике рада, као и списак обавезне и допунске литературе.

У програмским захтевима указује се и на посебан значај, сложеност и тешкоће око усвајања појединих програмских садржаја (проблема, тема, наставних јединица). Програмима се не решавају само образовни већ и васпитни задаци.

Претпоставке за успешно остваривање наставних програма су следеће: 1. наставник је обавезан да добро упозна програм предмета који предаје; 2. неопходно је да познаје и програме других наставних предмета, пре свега

граничних, како би имао у виду одговарајуће корелације; 3. неопходно је да води рачуна о одговарајућем темпу рада, ритму наставе.

Израда наставних програма веома је стручан и сложен посао. У њиховом конципи-рању треба да учествују стручњаци различитих струка и профила (педагози, психолози, методичари, научници, практичари...).

Програм једног предмета треба да буде сачињен тако да јасно показује своју логичку структуру и повезаност. Уколико се више поседује смисао за структуру једног предмета, утолико више расте способност да се без тешкоћа изврши дуг и сложен пут продубљивања знања која припадају датој области.

При састављању наставних програма одређено место мора наћи и повезаност међу предметима, нарочито међу сродним предметима или граничним појмовима и пробле-мима (корелација). Корелација означава садржаје у којима су два или више предмета међусобно повезани тако да се обезбеди њихово логичко обједињавање, али без ру-шења граница које постоје међу предметима.

При избору и распореду градива узраст ученика и њихове психофизичке могућ-ности један су од битних захтева, нарочито с обзиром на њихов интелектуални и ког-нитивни развој.

1.2. Наставни програм физике за седми разред

Наставним програмом за седми разред основног образовања и васпитања су, сем садржаја обавезних и изборних предмета, дефинисани и сврха, циљеви и задаци про-грама образовања и васпитања.2 Према овом документу, сврхе програма образовања су:

– квалитетно образовање и васпитање, које омогућава стицање језичке, математич-ке, научне, уметничке, културне, здравствене, еколошке и информатичке писме-ности, неопходне за живот у савременом и сложеном друштву;

– развијање знања, вештина, ставова и вредности које оспособљавају ученика да успешно задовољава сопствене потребе и интересе, развија сопствену личност и потенцијале, поштује друге особе и њихов идентитет, потребе и интересе, уз

2 Материјал изложен у овој глави до глобалног и оперативног плана, делимично је преузет из документа: Правилник о наставном програму за седми разред основног образовања и васпитања, „Службени гласник РС – Просветни гласник”, број 6/2009, 3/2011.

9

активно и одговорно учешће у економском, друштвеном и културном животу и доприноси демократском, економском и културном развоју друштва.

Сваки наставни програм садржи циљеве и задатке. Циљ је уопштенија и сажетија формулација дидактичке интенције, а задаци су конкретизација циља.

У програму образовања на нивоу седмог разреда циљеви и задаци су: – стицање знања о језику, књижевности и медијима релевантним за будуће образо-

вање и професионални развој; – оспособљавање ученика да користи стандардни матерњи језик, ефикасно кому-

ницира у усменом и писменом облику у различите сврхе; – оспособљавање ученика да комуницирају у усменом и писменом облику на теме

из свакодневног живота на страном језику;– развијање свести о значају вишејезичности у савременој вишекултурној заједници; – разумевање повезаности различитих научних дисциплина; – разумевање и сналажење у садашњости и у повезаности друштвених појава и

процеса у простору и времену (Србија, Европа, свет); – прихватање и уважавање другог/друге без обзира на националну, верску, родну

и друге разлике; – разумевање појава, процеса и односа у природи на основу знања физичких, хе-

мијских и биолошких закона, модела и теорија; – правилно формирање математичких појмова и стицање основних математичких

знања и вештина;– стицање способности за уочавање, формулисање, анализирање и решавање про-

блема; – овладавање информационо-комуникационим технологијама; – развијање вештина и техника уметничког изражавања; – познавање различитих техника, стилова и медија уметничког изражавања; – познавање вредности сопственог културног наслеђа и повезаности с другим кул-

турама и традицијама; – развијање одговорног односа према сопственом здрављу и здрављу других.

Када је реч о настави физике у седмом разреду, њена реализација је, као и у шес-том разреду, предвиђена са два часа недељно, односно 72 часа годишње, а програм је одређен одговарајућим правилником на следећи начин.

1.2.1. Циљ и задаци наставе физике

Циљ наставе физике јесте да се осигура да сви ученици стекну базичну језичку и научну писменост и да напредују ка реализацији одговарајућих стандарда образов-них постигнућа, да се оспособе да решавају проблеме и задатке у новим и непозна-тим ситуацијама, изразе и образложе своје мишљење и дискутују с другима, развију мотивисаност за учење и заинтересованост за предметне садржаје, као и да упознају природне појаве и основне природне законе, да се оспособе за уочавање и распозна-вање физичких појава у свакодневном животу и за активно стицање знања о физичким појавама кроз истраживање, оформе основу научног метода и усмере се према приме-ни физичких закона у свакодневном животу и раду.

10

Задаци наставе физике су: – стварање разноврсних могућности да кроз различите садржаје и облике рада

током наставе физике сврха, циљеви и задаци образовања, као и циљеви наставе физике, буду у пуној мери реализовани;

– развијање функционалне писмености; – упознавање са основним начинима мишљења и расуђивања у физици; – разумевање појава, процеса и односа у природи на основу физичких закона; – развијање способности за активно стицање знања о физичким појавама кроз

истраживање; – развијање радозналости, способности рационалног расуђивања, самосталности

у мишљењу и вештине јасног и прецизног изражавања; – развијање логичког и апстрактног мишљења; – схватање смисла и метода остваривања експеримента и значаја мерења; – решавање једноставних проблема и задатака у оквиру наставних садржаја; – развијање способности за примену знања из физике; – схватање повезаности физичких појава и екологије и развијање свести о потреби

заштите, обнове и унапређивања животне средине;– развијање радних навика и склоности ка изучавању наука о природи; – развијање свести о сопственим знањима, способностима и даљој професионалној

оријентацији.

1.2.2. Оперативни задаци

Ученик треба да: – разликује физичке величине које су одређене само бројном вредношћу од оних

које су дефинисане интензитетом, правцем и смером (време, маса, температура, рад, брзина, убрзање, сила...);

– на нивоу примене, користи основне законе механике – Њутнове законе; – стекне појам о гравитацији и разликује силу теже од тежине тела (бестежинско

стање); – упозна силу трења; – разуме да је рад силе једнак промени енергије и на нивоу примене користи тран-

сформацију енергије у рад и обрнуто; – на нивоу примене користи законе одржања (масе, енергије); – прави разлику између температуре и топлоте; – уме да рукује мерним инструментима; – користи јединице Међународног система (СИ) за одговарајуће физичке величине.

Садржаји сваког наставног предмета распоређени су у: – Предметна подручја – релативно засебни делови наставног програма истог пред-

мета. Нпр., у настави физике постоје следећа предметна подручја: динамика, термодинамика, оптика итд.

– Наставне целине – комплексни делови наставног програма у којима доминира одређена тематика.

– Наставне теме – део наставног програма у којем доминира одређена тематика, али мањег обима. У настави физике би то биле: „Сила и кретање”, „Кретање тела под дејством силе теже” итд.

– Наставне јединице – обим наставног садржаја одмерен најчешће за један наставни час.

11

1.2.3. Садржаји програма

СИЛА И КРЕТАЊЕ (9 + 14 + 2)

Обнављање дела градива из шестог разреда које се односи на равномерно право-линијско кретање, силу као узрок промене стања тела и инертност тела. (0 + 2)

Сила као узрок промене брзине тела. Појам убрзања. (1 + 1) Успостављање везе између силе, масе тела и убрзања. Други Њутнов закон. (1 + 2) Динамичко мерење силе. (0 + 1) Равномерно променљиво праволинијско кретање. Интензитет, правац и смер брзи-

не и убрзања. (1 + 1) Тренутна и средња брзина тела. (1 + 0) Зависност брзине и пута од времена при равномерно променљивом праволи-

нијском кретању. (2 + 2)Графичко представљање зависности брзине и пута од времена код равномерно

праволинијског кретања. Графичко представљање зависности брзине тела од времена код равномерно променљивог праволинијског кретања. (2 + 2)

Међусобно деловање двају тела – силе акције и реакције. Трећи Њутнов закон. Примери. (1 + 1)

Систематизација и обнављање градива. (0 + 2) Демонстрациони огледи. Илустровање инерције тела папиром и тегом. Кретање

куглице низ Галилејев жлеб. Кретање тела под дејством сталне силе. Мерење силе ди-намометром. Илустровање закона акције и реакције динамометром и колицима, коли-цима с опругом и другим огледима (реактивно кретање балона и пластичне боце).

Лабораторијске вежбе 1. Одређивање сталног убрзања при кретању куглице низ жлеб. (1) 2. Провера II Њутновог закона помоћу покретног тела (колица) или Атвудовом

машином. (1)

КРЕТАЊЕ ТЕЛА ПОД ДЕЈСТВОМ СИЛЕ ТЕЖЕ. СИЛЕ ТРЕЊА (4 + 6 + 2)

Убрзање при кретању тела под дејством силе теже. Галилејев оглед. (1 + 0) Слободно падање тела, бестежинско стање. Хитац навише и хитац наниже. (1 + 2) Силе трења и силе отпора средине (трење мировања, клизања и котрљања). Утицај

ових сила на кретање тела. (2 + 2) Систематизација и обнављање градива. (0 + 2) Демонстрациони огледи. Слободно падање тела различитих облика и маса (Њутно-

ва цев, слободан пад везаних новчића…). Падање тела у разним срединама. Бестежин-ско стање тела (огледи с динамометром, са два тега и папиром између њих, с пласти-чном чашом која има отвор на дну и напуњена је водом). Трење на столу, косој подлози и сл. Мерење силе трења динамометром.

Лабораторијске вежбе 1. Одређивање убрзања тела које слободно пада. (1) 2. Одређивање коефицијента трења клизања. (1)

12

РАВНОТЕЖА ТЕЛА (5 + 5 + 1)

Деловање две силе на тело дуж истог правца. (1 + 0) Појам и врсте равнотеже тела. Полуга, момент силе. Равнотежа полуге и њена

примена. (2 + 2) Сила потиска у течности и гасу. Архимедов закон и његова примена. Пливање и

тоњење тела. (2 + 2) Систематизација и обнављање градива. (0 + 1) Демонстрациони огледи. Врсте равнотеже помоћу лењира или штапа. Равнотежа

полуге. Услови пливања тела (тегови и стаклена посуда на води, картезијански гњурац, суво грожђе у минералној води, свеже јаје у води и воденом раствору соли, мандарина с кором и без коре у води, пливање коцке леда на води…).

Лабораторијска вежба 1. Одређивање густине чврстог тела применом Архимедовог закона. (1)

МЕХАНИЧКИ РАД И ЕНЕРГИЈА. СНАГА (6 + 7 + 2)

Механички рад. Рад силе. Рад силе теже и силе трења. (2 + 1) Квалитативно увођење појма механичке енергије тела. Кинетичка енергија тела.

Потенцијална енергија. Гравитациона потенцијална енергија тела. (2 + 2) Веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада. Закон о одржању

механичке енергије. (1 + 1) Снага. Коефицијент корисног дејства. (1 + 1) Систематизација и обнављање градива. (0 + 2)Демонстрациони огледи. Илустровање рада утрошеног на савладавање силе трења

при клизању тела по различитим подлогама, уз коришћење динамометра. Коришћење потенцијалне енергије воде или енергије надуваног балона за вршење механичког рада. Примери механичке енергије тела. Закон о одржању механичке енергије (Макс-велов точак).

Лабораторијске вежбе 1. Одређивање рада силе под чијим се дејством тело креће по различитим

подлогама. (1) 2. Провера закона одржања механичке енергије помоћу колица. (1)

ТОПЛОТНЕ ПОЈАВЕ (3 + 5 + 1)

Топлотно ширење тела. Појам и мерење температуре. (1 + 1) Количина топлоте. Специфични топлотни капацитет. Топлотна равнотежа. (1 + 1) Честични састав супстанције: молекули и њихово хаотично кретање. Унутрашња

енергија и температура. (1 + 1) Систематизација и обнављање градива. (0 + 2) Демонстрациони огледи. Дифузија и Брауново кретање. Ширење чврстих тела,

течности и гасова (надувани балон на стакленој посуди – флаши, и две посуде с хлад-ном и топлом водом, Гравесандов прстен, издужење жице, капилара...).

13

Лабораторијска вежба 1. Мерење температуре мешавине топле и хладне воде после успостављања топлотне

равнотеже. (1)

ДОДАТНИ РАД(оријентациони садржаји програма)

1. Решавање проблема у вези са слагањем и разлагањем сила и равнотеже тела. 2. Видео-запис или симулација на рачунару различитих облика слагања и разла-

гања сила, равнотеже тела и примене полуге. 3. Тела на стрмој равни. 4. Решавање проблема кретања тела с константним убрзањем. 5. Графичко решавање проблема код равномерно променљивог кретања и њихова

примена. 6. Примери за примену Њутнових закона динамике. 7. Видео-запис или симулација на рачунару различитих облика механичког кре-

тања под дејством силе теже. 8. Кеплерови закони. Кретање планета. Сунчев систем. 9. Занимљивости из астрономије. 10. Сила трења и коефицијент трења. 11. Видео-запис или симулација на рачунару различитих облика механичког рада у

свакодневном животу. 12. Принцип рада простих машина.13. Видео-запис или симулација на рачунару кинетичке и потенцијалне енергије

тела, претварања потенцијалне енергије у кинетичку и обрнуто, закона одр-жања механичке енергије и др.

14. Решавање проблема у вези с радом, енергијом тела и законима кретања. 15. Одређивање специфичног топлотног капацитета тела. Механизми преношења

топлоте с једног тела на друго (примери). Топлотна равнотежа. 16. Решавање проблема у којима се користе притисак и потисак као физичке вели-

чине. Средња густина код нехомогених тела. Архимедов закон кроз примере. 17. Видео-запис или симулација на рачунару тела и супстанција на различитим тем-

пературама, термичког ширења тела, промене агрегатних стања и сл.18. Вода на различитим температурама и њено другачије понашање у односу на

остале течности. 19. Посета некој лабораторији (кабинету) за физику на факултету, научноистражива-

чком институту, опсерваторији, електрани, фабрици, кабинету у гимназији и др. Поред понуђених садржаја, могу се реализовати и теме за које ученици покажу по-

себно интересовање.

Правилник о наставном програму за седми разред основног образовања и васпи-тања у даљем тексту садржи део о начину остваривања програма: полазна опредељења при конципирању програма физике, упутства о начину презентовања програма, метод-ска упутства о основним облицима наставе и њиховом извођењу, методска упутства за решавање задатака, извођење лабораторијских вежби, других облика рада и праћењу

14

рада ученика. У великој мери овај материјал је понављање текста који се налази у Пра-вилнику о наставном програму за шести разред основног образовања и васпитања, који се, сем тога, налази и у првој глави приручника за шести разред, па се овде неће поново наводити. Уместо тога аутори ће у наредним главама приручника дати прециз-нија и детаљнија упутства и идеје везане за ову проблематику.

1.3. Нека запажања у вези с наставним садржајима физике у седмом разреду

Програм физике у седмом разреду делом представља разраду градива физике у шестом разреду основне школе. Програм почиње рекапитулацијом основних појмова везаних за равномерно праволинијско кретање, након чега се уводи сила као узрок промене брзине тела и нова физичка величина – убрзање. Други Њутнов закон успоста-вља везу између величина релевантних за описивање промене стања кретања мате-ријалне тачке – масе, убрзања и силе. Након тога је на реду увођење кинематичких релација које описују равномерно променљиво праволинијско кретање. Графичко представљање зависности брзине и пута од времена код оваквог типа кретања вели-ки је изазов за ученике седмог разреда јер представља новину за њих и подразуме-ва велико ангажовање њихових менталних капацитета. Пошто су, према Пијажеовој теорији когнитивног развоја, ученици седмог разреда још у стадијуму конкретних ми-слилаца, графичко представљање релевантних величина треба добро поткрепити од-говарајућим примерима и експериментима. Трећи Њутнов закон – закон акције и реак-ције, као један од камена темељаца Њутнове механике, саставни је део градива.

Кретање тела под дејством силе теже важан је пример равномерно променљивог праволинијског кретања. При томе је неопходно обратити пажњу на то како се уводи појам слободног пада, о чему ће касније бити више речи. Разне варијанте хица учени-цима треба у потпуности разјаснити јер је потребно да се та знања поново мобилишу када се у 1. разреду средње школе буде учила кинематика уз неопходна продубљи-вања наученог.3 Добро разумевање основа овог типа кретања неопходно је за касније разумевање и прихватање смисла и улоге Галилејевих трансформација и равноправности инерцијалних система референце у погледу закона динамике. Сила трења која се у школама традиционално третира само на макроскопски начин и ради као део механи-ке иако има електромагнетну природу, тема је у оквиру које се може направити продор у област нанонаука, које су неизбежан део модерног друштва.

Наставна тема „Равнотежа тела” можда изгледа сасвим формално, али се на логи-чан начин надовезује на Њутнове законе и представља њихову директну примену. У оквиру ове области, сем увођења још једне нове физичке величине (момент силе), веома су важни и услови равнотеже. Оперативно познавање услова равнотеже неоп-ходно је, рецимо, за разумевање услова пливања и тоњења тела, као и за овладавање

3 Распоред наставних садржаја физике по разредима, тј. програм физике у целини, у многим аспектима је пример концентричног распореда у коме се раније научени садржаји обнављају на проширеној основи уз дубље упознавање суштине процеса (пример за то су управо садржаји кинематике и динамике којих има у 6. и 7. разреду основне школе, али и у програму 1. разреда гимназије). Такође, присутни су и елементи спиралног распореда градива, где има враћања на исто градиво, али увек на вишем нивоу логичких и методолошких операција (пример је опет градиво кинематике, које се обнавља у 1. разреду гимназије, али и продубљује узимањем у обзир векторског карактера брзине).

15

Архимедовим законом. Услови равнотеже су битни и за разумевање равномерног кретања тела, узимајући у обзир силу трења (лабораторијска вежба: Одређивање коефицијента трења клизања).

Концепти у вези с новим физичким величинама, механичким радом и енергијом, битни су јер је реч о терминима који се често употребљавају у свакодневном животу, а овде је потребно прецизирати их са становишта физике. Истовремено, овладавање овим физичким величинама умногоме повећава способност ученика да с разних аспе-ката сагледају неке уобичајене физичке проблеме. Закон о одржању механичке енергије својеврсна је круна примене ове области на конзервативне физичке системе. У оквиру ове области уводи се још једна битна физичка величина која се такође среће у свако-дневном животу. Реч је о снази, чија је стара јединица, коњска снага, управо уведена на основу искустава из свакодневног живота. У списку демонстрационих огледа за потвр-ду закона о одржању енергије налази се Максвелов точак, који је, ипак, неподесан за ову намену с обзиром на то да је битан део његове енергије везан за ротацију. Динами-ка ротације се пак ради тек у средњој школи, па стога овај оглед није могуће на овом нивоу објаснити са свим потребним детаљима. Сугестије за замену овог огледа неким другим, прихватљивијим, биће дате с више детаља у глави седам приручника.

Топлотне појаве представљају сасвим нову област која на неки начин одудара од осталих области које се обрађују у овом разреду, и у складу с традиционалном поде-лом физичких области, спадају у механику. Дубљи поглед у ову област, која се прво развијала потпуно независно од механике, показује да је у њеној основи поново меха-ника, али механика система с веома много честица. У оквиру ове области неопходно је на правилан начин увести унутрашњу енергију и оправдати њену везу с мерљивом макроскопском карактеристиком – температуром, која се у техничком смислу дефи-нише као физичка величина која показује „степен загрејаности тела”. У програму ове области постоји језичка непрецизност. Она се односи на назив физичке величине која је једнака количини топлоте коју мора јединица масе тела да размени с околином да би јој се температура променила за један степен. У програму се налази њен „тради-ционални” назив специфични топлотни капацитет. Прецизан назив је специфична топлотна капацитивност. Аналогија с електричним карактеристикама тела, које ће се учити у осмом разреду, лако оправдава овакво тврђење. Поменимо прво физичку појаву да тела поседују капацитет за примање наелектрисања који се квантификује њи-ховом капацитивношћу. Исто тако, тела показују електрични отпор који се изражава преко вредности електричне отпорности.4

Може се рећи да је програм физике у седмом разреду прилично захтеван за уче-нике. Много је нових концепата и физичких величина које треба јасно дефинисати и направити дистинкцију између њихове употребе у свакодневом животу и њиховог пре-цизног значења у физици. Програм који је захтеван за ученике такође је захтеван и за наставнике јер пред собом имају тежак задатак да омогуће ученицима да стекну адек-ватна знања, тј. да на прави начин усвоје одговарајуће физичке концепте, као и да оне које су усвојили на физички нетачан или макар непрецизан начин, замене правилним верзијама. Прави приступ, с највећим шансама за успех, јесте образовни конструктиви-зам, о коме ће, такође, бити речи касније.

4 Непрецизност показује да Правилнику о наставном програму, иако је званичан документ који треба поштовати и користити као основни у настави, ипак треба приступати на критички начин. Овде је то отежано и тиме што се у програмима студија на факултетима често налази и поменути језички неисправан облик. Пошто су уџбеници за основну школу писани према програму (то је и иначе један од логичних захтева које они морају да испуне) у њима се такође налази нетачан појам. Оно што наставницима може да олакша прихватање наше сугестије за замену термина капацитет термином капацитивност јесте упоређивање с програмом гимназије, где је употребљен коректан назив ове физичке величине.

16

2. ПЛАНИРАЊЕ ВАСПИТНО-ОБРАЗОВНОГ РАДА У ШКОЛИ

2.1. Планирање наставе

Планирањем наставе обезбеђује се равномерна обрада градива предвиђeног наставним програмом за једну школску годину. Притом треба имати у виду следеће: прет-ходна знања ученика, њихове могућности, услове у којима живе и раде, локалне и специфичне услове рада школе и сл. Планирањем се, такође, обезбеђује и система-тичност у раду, тј. редослед обраде градива. Од тога се понекад мора одступати, када се један предмет повезује с другим (поготову сродним), или када је познавање одређеног садржаја из неког предмета (наставног подручја, теме или наставне јединице) услов и претпоставка за разумевање градива из другог предмета. Планирање служи наставни-цима и за благовремено припремање одређених наставних средстава чија примена може утицати на ефикасност и квалитет наставе, као и разумевање и усвајање појединих наставних садржаја.

Нека од начела којих се треба придржавати приликом планирања су: 1. план треба да буде реалан и остварљив и да одговара условима у којима ће се спро-

водити, као и субјективним могућностима реализатора – наставника и ученика; 2. основе плана су наставни програм предмета (задат одговарајућим правилником)

и календар васпитно-образовног рада (дефинисан правилником о календару васпитно-образовног рада основних школа за дату школску годину);

3. треба утврдити количину и сложеност градива, обим делова програма који чине целину, као и обим појединих наставних јединица; програм из једног предмета, пред-виђен за дату школску годину, не може се механички делити на полугодишта, месе-це, седмице и дане; уместо тога, потребно је водити рачуна о томе да све наставне јединице нису једнаке по значају, сложености, тежини и обиму, па је за њихову об-раду неопходно различито време; за неке наставне теме и јединице и њихову адек-ватну припрему и обраду, потребно је знатно више времена него за обраду других.

Током планирања потребно је водити рачуна о следећем:4. Редослед којим ће се обрађивати наставно градиво. Редослед тема и наставних

јединица у програмима не подудара се баш увек с наставним захтевима и не држи се принципа поступности (пример наставне теме „Мерења” у програму шестог разреда). Мора се имати у виду како повезаност градива у оквиру једног предме-та тако и његова повезаност с другим, пре свега сродним предметима.

5. Сви месеци у току школске године нису једнако продуктивни. На пример, сеп-тембар је месец када почиње школска година, па је неопходно обновити знања из протекле године, док је јануар месец када почиње зимски распуст након кога такође треба подсетити ђаке на градиво обрађено пре њега и наново их моти-висати за физику. Такође, од јуна до септембра ученици забораве око половину наученог градива, нарочито ученици млађих разреда. Због тога током септембра и делимично и током јануара, треба обрадити мањи део новог градива. Остали месеци су, у овом погледу, знатно продуктивнији иако не сваки у истој мери.

6. Природа и специфичност наставних садржаја појединих предмета. Градиво неких предмета може се обрађивати утврђеним редоследом (нпр. природне науке),

17

док је градиво неких других предмета флексибилније и могуће је његово поме-рање без негативних последица (обрада литературе, музичка и ликовна култура и др.).

Треба предвидети да се планом прегледно прикаже ток наставног рада, и то како у глобалу тако и у појединостима, како би се могло указати на значајне елементе на које ваља обратити посебну пажњу у наставном процесу.

Успешност планирања и остваривање предвиђених мера зависе од сагледавања бројних, често сложених услова, а пре свега од способности наставника да сагледају и анализирају путеве наставног рада школе, али и појединих разреда и одељења као њених саставних делова, стручних служби и услова у којима школа живи и ради, а евен-туално и локалних услова. Одлучујући значај у планирању представља оцена квалите-та знања ученика, рада наставника, иновативних поступака, школских и ваншколских активности, социјално-животне средине, специфичног састава ученика по разредима и одељењима (важно је узети у обзир и евентуално постојање ученика с посебним образовним потребама).

У целини, школска година представља период у коме ученици треба да заврше један од разреда у основној или средњој школи. Колико ће њих прећи у следећи разред, у великој мери зависи од квалитета планирања рада за целу школску годину, а у оквиру њега и планирања за поједине периоде, па и дане (часове). Годишњи план рада омогућава увођење додатних активности (додатног рада) за најспособније ученике, допунских активности (допунског рада) за слабије ученике, за оне који зао-стају у раду и учењу, као и слободних активности за заинтересоване ученике.

2.2. Планирање допунске и додатне наставе и слободних активности

При планирању ових активности важно је водити рачуна о узрасту ученика, пред-знању, постављеним циљевима одређеног вида наставе, могућностима ученика, њихо-вој мотивисаности, техничкој опремљености школе за дате видове наставе, динамици реализације планираних садржаја...

Планови допунске наставе треба да буду у корелацији с месечним плановима рада наставника, као и с текућим наставним јединицама. При томе треба водити рачуна да се план допунске наставе заснива на могућностима и потребама ученика, појашњењу и стицању базичних знања, како би наставник омогућио ученицима каснију успешнију надоградњу знања.

Планови додатне наставе треба да буду усмерени ка развијању индивидуалних могућности ученика, њихових интересовања, способности, као и развијању самопо-уздања ученика и њихове унутрашње мотивације. Ови планови треба да буду и у скла-ду с глобалним плановима, будући да додатна настава подразумева и припрему даро-витих ученика за такмичење, и с планом стручног друштва коме одређени наставни предмет припада.

Планови слободних активности треба да буду усклађени с интересовањима и могућностима ученика, потребама текућег градива и друштвене заједнице, како би се повећала мотивација ученика за учешће у њима.

18

2.3. Контрола извршења плана

Планирање има сврху само уколико суштински утиче на ток предвиђеног рада и ако је повезано с контролом обављених активности. Акценат, међутим, не би смео да буде на формалној контроли коју обављају: разредни старешина, стручна служба школе, ди-ректор или школска управа. Потребно је да контрола буде суштинска и да се њоме про-верава у којој су мери ученици успешно усвојили одговарајуће информације, вештине и навике, и колико су оне утицале на развој њихових сазнајних способности, ставова и убеђења. Најважнија контрола плана је она коју спроводи сам наставник. Циљ ове кон-троле је провера постигнутих резултата учења и поређење с резултатима претходних планирања. Највећа вредност и значај самоконтроле огледају се у анализи обављеног рада објективним сагледавањем пропуста и недостатака, тражењем средстава и мо-гућности за побољшавање облика, поступака, метода и организације.

Поставља се питање: да ли план рада треба да буде строго поштован или се могу дозволити одступања. План се прави због ефикаснијег и рационалнијег наставног рада, његове оптималности, и представља неку врсту норми за наставнике. Њиме се регули-ше и усмерава рад наставника током одређеног периода и од њега не треба одступати ако за то нема стварних разлога. Међутим, одступања су неопходна ако се анализом одређене ситуације могу пронаћи могућности целисходнијих, рационалнијих и ефи-каснијих решења од оних која су била планом предвиђена.

Бројни истраживачи су проучавали планирања наставника применом разноврсних инструмената, метода и поступака, имајући у виду различите аспекте процеса плани-рања. У највећем броју истраживања утврђено је да се наставници у својим плановима највише баве садржајем наставе. При томе наставници су мање усмерени на структуру самог предмета, а више на селекцију садржаја и остваривање постављених циљева и задатака. Приликом планирања, наставници имају у виду информације о својим уче-ницима, њиховим претходним знањима, могућностима и интересовањима. Међутим, суштинска пажња усмерена је на активности које се одвијају током излагања лекције, тј. током наставног процеса. Ове активности се односе на утврђивање потребног вре-мена, секвенционисање, распоред времена неопходног за излагање садржаја и пред-виђених средстава и материјала током излагања. С обзиром на то да је главни циљ наставе стицање знања и умења, препорука је да при планирању највећа пажња буде посвећена планирању активности ученика.

2.4. Алтернативни приступи планирању образовног процеса у школи

У образовном процесу учествују ученици и наставници, а карактер образовног про-цеса и односе међу њима одређују: циљ, садржај и метода учења. Циљ учења даје одго-вор на питање – зашто се учи; садржај – шта се учи; а методе – како се учи.

За све образовне системе карактеристично је да имају те основне елементе и да у планирању наставе решавају та три основна питања, а разликују се према томе које се

19

од ових питања сматра најважнијим – од чега се полази у планирању наставе. На осно-ву тога разликују се три основна приступа планирању образовног процеса:

• садржајно планирање – полази од садржаја учења (шта се учи),• процесно-развојно планирање – полази од метода учења (како се учи),• циљно планирање – полази од циљева учења (зашто се учи).

2.4.1. Садржајни приступ планирању образовног процеса

Садржајни приступ планирању образовног процеса. Образовни процес у нашој земљи углавном почива на садржајном приступу планирању наставе. Према томе, у основи бихевиористичком моделу, знање и културни развој детета настају као последица директног подучавања и зависе искључиво од спољашњих чинилаца – од садржаја и наставника. У свим варијантама трансмисивна настава почива на прет- поставци да се знање може, у готовом и унапред припремљеном облику, непосредно преносити од наставника на ученика, па су у центру наставе садржај и наставник, а теорија наставе тражи одговоре на два за њу кључна питања: који садржаји су вредни учења и како наставник најуспешније може да пренесе те садржаје. У овој подели, друштво брине о томе шта треба да се учи, а наставник предавањем подучава дете таквим когнитивним информацијама и моралним правилима. Учење је схваћено тако да наставник представља материјал који треба научити и подстиче (награђује) тачне одговоре ученика.

Описани приступ учењу даље се преноси на све његове важне аспекте: на обра-зовни програм и његову структуру; садржај иницијалног образовања наставника; на то како наставник разуме сопствену улогу у школи; припрему наставника за час; улоге и активности ученика и наставника на часу; односе у учионици; начин проверавања и оцењивања знања ученика; и коначно, на начин евалуације наставног процеса.

Наставни програм написан по овом моделу садржи листу тема (лекција) и говори о томе шта наставник у настави треба да обради. Циљеви, а ни исходи учења, често нису довољно операционализовани у програму. Циљеви су дати у форми универ-залних, општељудских вредности, попут свестраног развоја, и више говоре о жеље-ном него о реално могућем постигнућу ученика у школи. Најчешће нигде у програ-му нису дефинисани исходи учења и није јасно шта ће ученик на крају учења знати, па је праћење и вредновање образовног процеса практично сведено на праћење и вредновање реализације наставе (да ли је наставник испредавао све програмом предвиђене лекције). Методе учења и принципи на којима учење треба да се засни-ва, нису дефинисани у програму. Они се виде као део опште дидактичко-методичке обуке наставника и препуштени су појединачној иницијативи и индивидуалном схва-тању наставе сваког наставника.

Садржајни приступ планирању наставе препознаје се и у начину припремања наставника за рад у школи. У иницијалном оспособљавању наставника доминантно је његово стручно образовање (образовање за садржај). У школи наставник себе доживљава као представника струке, бави се математиком, физиком, хемијом итд., а мање је педагог и мање се интересује за ученика и његов однос према дисципли-ни коју учи.

20

Планирање образовног процеса са становишта садржаја има следеће карактеристи-ке:

• Програм доминантно одговара на питање шта се учи. Садржи листу тема и гово-ри о томе шта наставник у настави треба да предаје. Циљеви учења су уопштени, нису јасно истакнути и реално нису помоћ наставнику приликом организовања наставе.

• Када је реч о припремању наставе, наставник планира своју активност – преда-вање. Полази од конкретне теме из програма и планира начин на који најбоље може да је представи (пренесе) ученику.

• На часу је доминантна активност наставника. Наставник предаје, показује, обја-шњава, систематизује тему о којој је реч, док је ученик, с друге стране, мање-више пасиван прималац информација (слуша, памти, записује, понавља итд.).

• Под мером реализације програма сматра се да је наставник реализовао, све теме које су програмом предвиђене. Шта су стварни исходи, тј. стварни резултати наставе, остаје мање-више непознато.

• Наставник себе доживљава као стручњака за област коју предаје. Његов задатак је предавање и тумачење садржаја програма, а задатак ученика је учење.

2.4.2. Процесно-развојни приступ планирању образовног процеса

Процесно-развојни приступ планирању образовног процеса. За процесно– -развојни приступ основно питање није садржај, већ начин учења. Разлике између ова два приступа учењу производ су различитог схватања природе и порекла знања. У првом случају порекло знања се види као резултат активности наставника, а у другом случају оно је последица активности ученика. Док је за прве најважније шта ће на часу радити наставник, за друге је пресудно шта на часу ради ученик. Први пример подразумева одвијање наставе у виду предавања, тј. представљања наставног градива ученику, док је у другом примеру одређена проблемским ситуацијама и реакцијама ученика на те проблеме. Кључна разлика између наставе схваћене као процеса преношења знања и наставе схваћене као процеса конструкције знања јесте у томе што ова друга наставна концепција поистовећује циљ образовања са самим процесом образовања. У првом случају није се схватило да је оно што дете ради на часу, то како учи, узидано и у резултат учења. Учење је истовремено процес стицања знања и процес развијања способности за стицање знања (развојни приступ). Током учења ученик пролази кроз оне интелектуалне процесе кроз које је наука већ прошла. Учећи тако, стиче знање, али истовремено и овладава продуктивним техникама за самостално стицање знања (усваја технике и развија способност учења). Корени теорије конструктивизма сежу до почетка прошлог века и налазе се у радовима: Џ. Дјуија, Ж. Пија-жеа, Џ. Брунера и Л. Виготског, а у овом приручнику биће обрађени у посебном поглављу.

Неке од основних карактеристика процесно-развојног приступа планирању су: – Истакнута улога активности ученика у процесу учења. Знање није могуће

непосредно преносити (трансферисати) у готовом и унапред изграђеном облику. Учење је пре акт „открића” онога који учи него што је акт преузимања готових знања.

21

– Истакнута вредност процеса учења – како се учи. Учење је истовремено про-цес стицања знања и процес развијања способности за стицање знања (развојни приступ). Приликом тога, као што је напоменуто, ученик пролази кроз исте проце-се кроз које је наука већ прошла. Тако стиче знање, али истовремено и овладава продуктивним техникама за самостално стицање знања (усваја технике и развија способност учења).

– Истакнута важност односа: активност учења – циљ учења. Оно што ученик ради на часу и то како учи (активност учења), саставни је део резултата учења. Основна веза у планирању наставног процеса јесте веза: циљ учења – метода (активност учења). Ако је циљ учења, на пример, развој критичког мишљења, онда и актив-ности учења морају бити одређене тим циљем.

Док се трансмисивна настава бавила питањем садржаја учења, конструктивизам се бави питањима која се тичу природе процеса учења. Док је у центру трансмисивне наставе подучавање, конструктивизам се интересује за процес учења. Док традицио-нална дидактика настоји да пропише активности наставника, конструктивизам се интересује за активности ученика.

2.4.3. Циљни приступ планирању образовног процеса

Циљни приступ планирању образовног процеса. За циљно планирање образо-вног процеса најважније питање је циљ – тј. разлог делатности учења у школи. Циљ учења се с временом мењао и у различитим периодима друштвеног развоја у школу се ишло због различитих разлога. Оспособљавање за рад, живот у заједници, лични раз-вој итд., представљају различите изразе тренутка у коме се неко школовао.

Циљни приступ као полазиште има потребу актуелног тренутка и живота човека у реалном окружењу. У први план истичу се знања, вештине и вредности које су неоп-ходне за успешан лични, друштвени, али и професионални развој појединца. Једна од основних порука Унесковог извештаја Способност учења – наше скривено благо односи се на питање циљева образовања.5 Основна улога школе, каже се у тој књизи, није само да деци преноси знање. Савремена школа почива на четири стуба: учење ради сти-цања знања, учење да би се живело у заједници, учење за практичну примену наученог, целоживотно учење.

Марта 2000, у Лисабону, Савет Европе је поставио нови стратешки циљ за Европску унију: да постане најконкурентнија и што се знања тиче најдинамичнија економија на свету. Радна група која је том приликом формирана имала је два задатка: да идентифи-кује кључне компетенције које су данас (и сутра) потребне човеку и да предложи мере како се оне могу интегрисати у образовне системе земаља ЕУ. Идентификовано је осам тзв. кључних компетенција. Кључне компетенције представљају „минималан пакет” не-опходан сваком појединцу за лични развој, запослење и активно учешће у друштвеном животу заједнице.

5 Основни елементи овог документа могу се наћи на веб-страни http://www.dadalos.org/frieden_sr/grundkurs_1/unesco-bericht.htm.

22

Кључне компетенције Опис

Језичка писменост – комуникација на матерњем језику

Подразумева способност да се изразе своје и протумаче туђе мисли, осећања и чињенице усменим или писменим путем (слушање, говор, читање и писање) на матерњем језику.

Комуникација на страном језику

Подразумева способност да се изразе своје и протумаче туђе мисли, осећања и чињенице усменим или писменим путем (слушање, говор, читање и писање) на страном језику.

Математичка писменост и основне компетенције у науци (научна писменост) и технологији (технолошка писменост)

Математичка писменост је способност да се користи сабирање, одузимање, множење и дељење напамет или писмено да би се решио низ задатака у свакодневним ситуацијама. Научна писменост односи се на способност и вољу да се користи корпус знања и метода у објашњавању света природе. Технолошка писменост огледа се у способности разумевања и примене технологије у природном и друштвеном окружењу

Дигитална (компјутерска) писменост

На најосновнијем нивоу компјутерска писменост подразумева способност проналажења, процене, обраде, чувања, произвођења и размене информација помоћу компјутера. На вишем нивоу подразумева логичко и критичко размишљање, вештине управљања информацијама и вештине комуникације.

Учење учења Подразумева способност организовања и управљања сопственим учењем индивидуално или у групама.

Интерперсоналне и грађанске компетенције

Интерперсоналне компетенције подразумевају све облике понашања којима се мора овладати како би појединац био способан да учествује на ефикасан и конструктиван начин у социјалном животу и да конфликте решава на ефикасан начин.

Предузетништво Предузетништво има активну и пасивну компоненту. Обухвата спремност да се покрене и реализује одређена идеја, али и да се прилагоде и подрже иновације које долазе од других.

Културолошка експресија

Културолошка експресија подразумева цењење важности креативног изражавања идеја, искустава и емоција у разним медијима укључујући и музику, изражавање покретима, књижевност и уметност.

Свака од осам кључних или основних компетенција представљена је као сплет спе-цифичних знања, вештина и вредности које током школовања треба развијати код уче-ника. Нпр., учење учења, једна од најважнијих компетенција савременог човека, укљу-чује следећа знања, вештине и вредности.

23

Знање Вештине Вредности

– познавање циљева и разлога учења

– познавање различитих метода учења

– познавање различитих могућности прикупљања и обраде информација у вези с учењем

– способност критичког размишљања о разлозима и сврси учења

– способност самосталног управљања учењем и развојем

– способност коришћења различитих приступа учењу

– способност самопосматрања у вези с учењем

– способност слушања и разумевања порука исказаних у различитим формама (вест, реклама, говор и слично)

– способност да се читају и тумаче графикони, прегледници, хистограми и слично

– способност да се раздвоје битне од небитних информација

– способност самосталног прикупљања, обраде и интерпретације знања и информација током учења...

– позитиван став према учењу и спремност на самоусавршавање

– спремност самоспознаје – да се упознају властите снаге и слабости

– самопоуздање при јавним наступима

– самопоуздање у индивидуалне могућности при предузимању акција – иницијатива

– спремност улагања напора – истрајност

Кључне компетенције нису замишљене као садржаји појединачних предмета, већ је очекивање да се оне развијају кроз све предмете у школи. На пример, језичка писме-ност један је од основних циљева наставе језика, али то не значи да се настава језика може одрећи циљева као што су: учење учења, културолошка експресија, дигитална писменост итд. Исто тако, предмети математика, физика, ликовна уметност итд. не могу се дистанцирати од намере да утичу на развој језичке писмености код ученика. Дакле, реч је о интеркурикуларним циљевима који су обавеза школе, сваког наставника и садржај свих предмета.

Друга препорука, важна за образовне системе, произлази из саме природе развоја компетенција. Компетенције су производ знања, вештина и вредности и није их могуће директно преносити, нити претежно зависе од садржаја предавања наставника. Ком-петенције настају у процесу учења и углавном зависе од активности учења (процесно- -развојни приступ).

Ова препорука се препознаје у: померању нагласка с подучавања (онога шта ради наставник на часу) на учење (оно шта ради ученик на часу); промени улоге ученика у настави (од пасивне у активну улогу); проширеном репертоару метода у настави

24

(с нагласком на активне методе). Поменуте промене представљају кључне одреднице савремене наставе.

Основне карактеристике циљног планирања су:– Полазиште за планирање наставе су циљеви учења (зашто се учи) и исходи учења

(шта ће ученик на крају знати/моћи).– Циљеви учења укључују три компоненте: знање (информативна улога школе);

вештине (формативна улога школе); вредности (социјализацијска улога школе); важно је да школа истовремено делује на све три компоненте циља. Уколико се занемари једна од њих, не може се говорити о остварености циљева школе.

– Припремајући наставу, наставник полази од циља учења и не планира своју актив-ност на часу већ ученичку. Садржај припреме часа у суштини подразумева пове-зивање циља учења с активностима ученика. Наставник полази од циља и плани-ра активности учења које обезбеђују остваривање предвиђеног циља.

– На часу је доминантна активност ученика. Улога наставника је да ствара прилике за учење, осмишљава активности учења, води и усмерава ученикову активност учења.

– Праћење и вредновање образовног процеса подразумева праћење и вредно-вање исхода учења.

– Како би реализовао наставу, наставник поред познавања садржаја треба да по-знаје и методе учења – треба да зна које активности учења обезбеђују оствари-вање предвиђених циљева/исхода образовања.

2.5. Сличности и разлике планирања у традиционалној и савременој настави

Ранији програми су углавном припадали тзв. садржајном приступу планирања наставе, док савремени заступају циљни и процесно-развојни приступ. Ранији об-разовни програми доминантно су одговарали на питање шта наставник треба да предаје, док нови говори о томе зашто и како ученик треба да учи. У ранијем образовном програму навођени су садржаји учења, а у новом циљеви и активности учења, корелације и исходи.

Традиционална настава Савремена настава

– Настава оријентисана на реализацију садржаја програма.

– Нагласак је на наставнику и процесу подучавања.

– Праћење и вредновање квалитета образовања своди се на праћење и вредновање реализације програма.

• Настава оријентисана на реализацију циљева и исхода образовања.

• Нагласак је на ученику и процесу учења (активна настава).

• Праћење и вредновање квалитета образовања усмерено је на мерење степена остваривања исхода образовања.

25

Савремени образовни програм треба да дâ одговар на четири основна питања:

• шта су циљеви учења одређеног предмета,• шта је садржај учења,• како треба учити дати предмет,• шта су очекивани исходи учења (стандарди знања и начин вредновања).Сваки од основних елемената новог програма има посебну намену и важну

улогу приликом планирања и припремања наставе у школи. Програм одговара на сва кључна питања која би наставник себи требало да постави када припрема час. На питање шта је циљ часа, одговарају општи и оперативни циљеви програма. На питање садржаја учења, одговарају теме и појмови програма. На питање како треба учити дати предмет и шта ученици већ знају о ономе што се учи, одговарају дидактичке препоруке и корелације програма. И коначно, на питање како знамо да су остварени циљеви часа, одговарају стандарди, тј. исходи програма.

На основу ове анализе може се рећи да програм физике по многим аспектима данас одговара програмима савремене наставе. У будућности ће вероватно доживети садр-жајне и неке друге промене, али је његова данашња структура задовољавајућа. Оно што треба очекивати у будућности јесу активности на децентрализацији образовања.

2.6. Децентрализација образовања и национални курикулум

Смисао децентрализације састоји се у давању аутономије, али и у преношењу одго-ворности за квалитет образовања на школу, наставника и локалну заједницу. На нацио-налном нивоу доноси се тзв. оквирни курикулум,6 а свака школа доноси свој, школски курикулум. На националном нивоу доноси се тзв. отворени курикулум,7 а наставници имају аутономију и професионалну слободу у његовој реализацији.

Појам курикулум обухвата све садржаје, процесе и активности који су усмерени на реализацију циљева и исхода образовања и који су прописани и регулисани како на општем – националном нивоу тако и на школском – локалном нивоу. На националном нивоу прописано је оно што је заједничко за све школе, а на нивоу школе оно што је карактеристично и специфично за сваку од појединачних школа.

Садржај националног (општег) курикулума:• општи циљеви и исходи образовања;• образовне области с циљевима и исходима образовања;• обавезни предмети у појединим разредима и циклусима образовања;• изборни предмети за поједине разреде и циклусе образовања;• обавезујући (минимални) и максимални фонд часова за сваки предмет и сваки разред.

6 Реч курикулум има корен у латинској речи currere, која значи трчати, трчати трку, трка, тркалиште (у облику овалне стазе на којој су се одвијале трке римских борних кола). Кључни параметри који су одредили значење касније изведене речи курикулум јесу време, путања, правила, норме и критеријуми (трчања). Отуда је у свом првобитном облику реч курикулум имала значење тока и редоследа учења, серије „препрека и препона” (предмета) у учењу које се морају савладати за одређено време.

7 Република Србија и даље нема усвојен документ под овим насловом већ се он налази у процесу израде у оквиру IPA 2011 пројекта Подршка развоју људског капитала и истраживању – развој општег образовања и људског капитала (http://www.razvionica.edu.rs/).

26

Школски курикулум је лична карта школе. У његовој изради учествују наставници, стручни сарадници, управа школе, а подразумева активно учешће родитеља и учени-ка. У процесу његове израде полази се од испитивања и анализирања потреба и инте-ресовања ученика, родитеља и локалне заједнице, као и од могућности саме школе.

Део курикулума који креира школа:– део програма (циљеви и исходи) у оквиру сваког од обавезних предмета (види:

отворени део програма);– изборни предмети с листе изборних предмета;– организација и реализација факултативне наставе;– организација и реализација додатне, допунске наставе и слободних активности

ученика у школи.

Наставник полази од циљева програма, бира методе, облике, поступке и начин остваривања предвиђених исхода образовања (аутономија наставника).

Део курикулума који креира наставник:– организација и реализација наставних садржаја кроз предмете или интегралне

теме (тематски приступ);– избор дидактичко-методичке концепције наставног рада (избор метода, облика и

поступака наставног рада);– избор организације наставног рада уз могућност превазилажења ограничења

предметно-часовне организације.

2.7. Законска основа планирања наставе засноване на образовним стандардима

При планирању наставе наставник мора да води рачуна и о стандардима постиг-нућа. Обавеза је садржана у бројним прописима (закону и подзаконским актима):

– Правилник о стандардима квалитета рада установе („Сл. гласник РС”, 7/2011). У области 1 (школски програм и годишњи план рада) налазе се следећи искази:„Годишњи планови наставних предмета садрже образовне стандарде.”• 1.3.3. „У годишњим плановима наставних предмета предвиђена је провера ост-

варености прописаних образовних стандарда или циљева учења наставних предмета наведених у наставном програму.”

– Закон о основама система образовања и васпитања, чл. 76, тачка 4: школски програм садржи „...начин остваривања принципа и циљева образовања и стандарда постигнућа, начин и поступак остваривања прописаних наставних планова и програма...”

– Правилник о образовним стандардима за крај првог циклуса обавезног образо-вања, „Просветни гласник РС”, бр. 5, 7. јун 2011.

– Стандарди компетенција за професију наставника и њиховог професионалног развоја (2011).

Наставник треба да припрема програм рада тако да уважава стандарде постигнућа, наставни план и програм и индивидуалне разлике ученика, и водећи рачуна о садржај-ној и временској усклађености, планира проверу остварености прописаних образов-них стандарда и циљева учења наставног предмета.

27

2.8. Планирање наставних облика, метода и временске динамике према општим стандардима постигнућа

Наставне активности, облици, методе рада и образовни стандарди. Приликом планирања наставе, према образовним стандардима, неопходно је имати у виду аспек-те поменуте у наслову. При томе је кључно питање које наставне активности (наставника и ученика), облике и методе рада треба применити да би ученици остварили постиг-нућа описана у стандардима.

Временска динамика и образовни стандарди су у великој мери одређени стан-дардима. Кључнa питања су:

1. Колико времена (и када) треба посветити појединим деловима наставног програ-ма како бисмо били сигурни да ће ученици остварити жељена постигнућа?

2. Како направити најоптималнији распоред рада у току године узимајући у обзир стандарде?

Годишњи план може на више начина садржати податке који су у вези с образовним стандардима:

• на постојећој листи стандарда наставник обележава/издваја стандарде чијем ће остваривању посветити посебну пажњу у одређеном разреду; наставник може да дода одређене напомене за остваривање ових стандарда;

• наставник може писати стандарде/шифре стандарда чијем ће остваривању посве-тити посебну пажњу у оквиру наставне теме;

• ако се неки стандарди односе на више тема/области у неком предмету, може се уопштити ова веза и бележити на једном месту.

У годишњем плану рада наставници могу и на неки други начин да опишу или пред-ставе стандарде које ће посебно остваривати у одређеном разреду.

Оперативни план рада наставника такође би требало да садржи стандарде којима ће се актери наставног процеса највише бавити у том месецу, на различите начине, на пример у напомени или поред наставних јединица.

Оцењивање ученика. Иако су образовни стандарди у тесној вези с праћењем по-стигнућа ученика, не би требало да се поистовећују. То значи да се не може успоставити директна веза између нивоа образовних стандарда и висине оцене (на пример, основ-ни ниво не одговара аутоматски оцени довољан (2)). Разлог је у томе што је оцењи-вање много комплекснији процес (оцењивање других аспеката рада, контекст у коме се оцењује, мотивација и лични развој ученика) и не сме се свести на једноставну везу између стандарда и неке од оцена.

У наставку је дат пример могућег изгледа глобалног и оперативног плана наставних тема предвиђених програмом физике у седмом разреду. Када се раду о иницијалном тесту, не постоји универзално решење за његово место у оперативном плану, те стога није ни унет. Пракса показује да решења нису код свих наставника иста, па је предлог да им сваки наставник, према сопственом нахођењу, пронађе адекватно место у плану за септембар. Иницијалном тесту треба посветити део часа или цео час.

28

2.9. Годишњи и оперативни план рада наставника

ОШ ___________________ Наставник:__________________________

Наставни предмет: физика Разред: VII Школска година: _________________

ЦИ

ЉЕВ

И И

ЗА

ДА

ЦИ

ПРЕ

ДМ

ЕТА

Општи циљ наставе физике јесте да се осигура да сви ученици стекну базичну jeзичку и научну писменост и да напредују ка реализацији одговарајућих стандарда образовних постигнућа, оспособе се да решавају проблеме и задатке у новим и непознатим ситуацијама, да изразе и образложе своје мишљење и дискутују с другима, развију мотивисаност за учење и заинтересованост за предметне садржаје, као и да упознају природне појаве и основне природне законе, оспособе се за уочавање и распознавање физичких појава у свакодневном животу и за активно стицање знања о физичким појавама истраживањем, да оформе основу научног метода и усмере се према примени физичких закона у свакодневном животу и раду.

Остали циљеви и задаци наставе физике су:• стварање разноврсних могућности да кроз различите садржаје и облике рада

током наставе физике сврха, циљеви и задаци образовања, као и циљеви наставе физике, буду у пуној мери реализовани;

• развијање функционалне писмености;• упознавање са основним начинима мишљења и расуђивања у физици;• разумевање појава, процеса и односа у природи на основу физичких закона;• развијање способности за активно стицање знања о физичким појавама

истраживањем;• развијање радозналости, способности рационалног расуђивања,

самосталности у мишљењу и вештине јасног и прецизног изражавања;• развијање логичког и апстрактног мишљења;• схватање смисла и метода остваривања експеримента и значаја мерења;• решавање једноставних проблема и задатака у оквиру наставних садржаја;• развијање способности за примену знања из физике;• схватање повезаности физичких појава и екологије и развијање свести о

потреби заштите, обнове и унапређивања животне средине;• развијање радних навика и склоности ка изучавању наука о природи; • развијање свести о сопственим знањима, способностима и даљој

професионалној оријентацији.

Оперативни задаци Ученик треба да:• разликује физичке величине одређене само бројном вредношћу од оних

дефинисаних интензитетом, правцем и смером (време, маса, температура, рад, брзина, убрзање, сила...);

• на нивоу примене, користи основне законе механике – Њутнове законе;• стекне појам о гравитацији и разликује силу теже од тежине тела (бестежинско

стање);• упозна силу трења;• разуме да је рад силе једнак промени енергије и на нивоу примене користи

трансформацију енергије у рад и обрнуто;• на нивоу примене користи законе одржања (масе, енергије);• прави разлику између температуре и топлоте;• уме да рукује мерним инструментима;• користи јединице Међународног система (SI) за одговарајуће физичке

величине.

29

ЛИ

ТЕРА

ТУРА

ЗА

УЧ

ЕНИ

КЕ

• Марина Радојевић, Физика 7, уџбеник за седми разред основне школе, Klett, Београд, 2013.

• Марина Радојевић, Митко Николов, Физика 7, збирка задатака са лабораторијским вежбама за седми разред основне школе, Klett, Београд, 2013.

• Митко Николов, Интерактивна збирка задатака из физике за 7. разред, Klett, Београд, 2014.

30

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

СИЛ

А И

КРЕ

ТАЊ

Е

Нас

тавн

е је

дини

це1.

Сил

а ка

о уз

рок

пром

ене

брзи

не т

ела.

П

ојам

убр

зањ

а2.

Усп

оста

вљањ

е ве

зе и

змеђ

у си

ле,

мас

е те

ла и

убр

зањ

а. Д

руги

Њут

нов

зако

н3.

Дин

амич

ко м

ерењ

е си

ле4.

Рав

ном

ерно

про

мен

љив

о пр

авол

иниј

ско

кре т

ање.

Инт

ензи

тет,

прав

ац и

см

ер б

рзин

е и

убрз

ања

5. Т

рену

тна

и ср

едњ

а бр

зина

тел

а 6.

Зав

исно

ст б

рзин

е и

пута

од

врем

ена

при

равн

омер

но п

ром

енљ

ивом

пр

авол

иниј

ском

кре

тањ

у 7.

Граф

ичко

пре

дста

вљањ

е за

висн

ости

бр

зине

и п

ута

од в

рем

ена

код

равн

омер

но п

раво

лини

јско

г кре

тањ

а8.

Граф

ичко

пре

дста

вљањ

е за

висн

ости

бр

зине

тел

а од

вре

мен

а ко

д ра

вном

ерно

про

мен

љив

ог

прав

олин

ијск

ог к

рета

ња

9. М

еђус

обно

дел

овањ

е дв

а те

ла –

сил

е ак

ције

и р

еакц

ије.

Тре

ћи Њ

утно

в за

кон

Лаб

орат

ориј

ске

веж

бе

1. О

дређ

ивањ

е ст

ално

г убр

зањ

а пр

и кр

етањ

у ку

глиц

е ни

з ж

леб

2. П

рове

ра II

Њут

ново

г зак

она

пом

оћу

по

крет

ног т

е лa

(кол

ица)

или

Ат

вудо

вом

маш

ином

.

913

12

25

ФИ

.1.2

.1.

ФИ

.1.2

.2.

ФИ

.1.2

.3.

ФИ

.1.4

.1.

ФИ

.1.4

.2.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.1.4

.5.

ФИ

.1.4

.6.

ФИ

.1.7

.1.

ФИ

.1.7

.2.

ФИ

.2.1

.1.

(ФИ

.2.1

.4.)

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.4

.4.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.2.6

.2.

ФИ

.2.6

.3.

ФИ

.2.7

.1.

ФИ

.2.7

.2.

ФИ

.2.7

.3.

ФИ

.3.2

.1.

ФИ

.3.4

.1.

ФИ

.3.4

.3.

ФИ

.3.7

.1.

ФИ

.3.7

.2.

– ус

мен

а пр

овер

а зн

ања

– пи

смен

а пр

овер

а зн

ања

– из

вође

ње

де-

мон

стра

цион

их

огле

да–

изво

ђењ

е ла

-бо

рато

ријс

ких

веж

би

– оц

ена

ак

тивн

ости

на

часу

– до

маћ

и за

даци

31

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

КРЕТ

АЊ

Е ТЕ

ЛА

ПО

Д Д

ЕЈСТ

ВОМ

СИ

ЛЕ

ТЕЖ

Е. С

ИЛ

Е ТР

ЕЊА

.Н

аста

вне

једи

нице

1. У

брза

ње

при

крет

ању

тела

под

де

јств

ом с

иле

теж

е. Га

лиле

јев

огле

д2.

Сло

бодн

о па

дањ

е те

ла, б

есте

жин

ско

стањ

е. Х

итац

нав

ише

и на

ниж

е3.

Сил

е тр

ења

и си

ле о

тпор

а ср

един

е 4.

Ути

цај о

вих

сила

на

крет

ање

тела

Лаб

орат

ориј

ске

веж

бе1.

Одр

еђив

ање

убрз

ања

тела

кој

е сл

обод

но п

ада

2. О

дређ

ивањ

е ко

ефиц

ијен

та т

рењ

а кл

изањ

а

45

12

12

ФИ

.1.1

.1.

ФИ

.1.2

.1.

ФИ

.1.4

.1.

ФИ

.1.4

.2.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.1.4

.5.

ФИ

.1.4

.6.

ФИ

.1.7

.1.

ФИ

.1.7

.2.

ФИ

.2.1

.1.

ФИ

.2.1

.2.

(ФИ

.2.1

.4.)

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.4

.4.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.2.6

.2.

ФИ

.2.6

.3.

ФИ

.2.7

.1.

ФИ

.2.7

.2.

ФИ

.2.7

.3.

ФИ

.3.2

.1.

ФИ

.3.4

.1.

ФИ

.3.4

.3.

ФИ

.3.7

.1.

ФИ

.3.7

.2.

– ус

мен

а пр

овер

а зн

ања

– пи

смен

а пр

ове-

ра з

нањ

а –

изво

ђењ

е д

е-м

онст

раци

оних

ог

леда

– из

вође

ње

ла-

бора

тори

јски

х ве

жби

–

oцен

а ак

тив-

ност

и на

час

у –

дом

аћи

зада

ци

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

СИЛ

А И

КРЕ

ТАЊ

Е

Нас

тавн

е је

дини

це1.

Сил

а ка

о уз

рок

пром

ене

брзи

не т

ела.

П

ојам

убр

зањ

а2.

Усп

оста

вљањ

е ве

зе и

змеђ

у си

ле,

мас

е те

ла и

убр

зањ

а. Д

руги

Њут

нов

зако

н3.

Дин

амич

ко м

ерењ

е си

ле4.

Рав

ном

ерно

про

мен

љив

о пр

авол

иниј

ско

кре т

ање.

Инт

ензи

тет,

прав

ац и

см

ер б

рзин

е и

убрз

ања

5. Т

рену

тна

и ср

едњ

а бр

зина

тел

а 6.

Зав

исно

ст б

рзин

е и

пута

од

врем

ена

при

равн

омер

но п

ром

енљ

ивом

пр

авол

иниј

ском

кре

тањ

у 7.

Граф

ичко

пре

дста

вљањ

е за

висн

ости

бр

зине

и п

ута

од в

рем

ена

код

равн

омер

но п

раво

лини

јско

г кре

тањ

а8.

Граф

ичко

пре

дста

вљањ

е за

висн

ости

бр

зине

тел

а од

вре

мен

а ко

д ра

вном

ерно

про

мен

љив

ог

прав

олин

ијск

ог к

рета

ња

9. М

еђус

обно

дел

овањ

е дв

а те

ла –

сил

е ак

ције

и р

еакц

ије.

Тре

ћи Њ

утно

в за

кон

Лаб

орат

ориј

ске

веж

бе

1. О

дређ

ивањ

е ст

ално

г убр

зањ

а пр

и кр

етањ

у ку

глиц

е ни

з ж

леб

2. П

рове

ра II

Њут

ново

г зак

она

пом

оћу

по

крет

ног т

е лa

(кол

ица)

или

Ат

вудо

вом

маш

ином

.

913

12

25

ФИ

.1.2

.1.

ФИ

.1.2

.2.

ФИ

.1.2

.3.

ФИ

.1.4

.1.

ФИ

.1.4

.2.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.1.4

.5.

ФИ

.1.4

.6.

ФИ

.1.7

.1.

ФИ

.1.7

.2.

ФИ

.2.1

.1.

(ФИ

.2.1

.4.)

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.4

.4.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.2.6

.2.

ФИ

.2.6

.3.

ФИ

.2.7

.1.

ФИ

.2.7

.2.

ФИ

.2.7

.3.

ФИ

.3.2

.1.

ФИ

.3.4

.1.

ФИ

.3.4

.3.

ФИ

.3.7

.1.

ФИ

.3.7

.2.

– ус

мен

а пр

овер

а зн

ања

– пи

смен

а пр

овер

а зн

ања

– из

вође

ње

де-

мон

стра

цион

их

огле

да–

изво

ђењ

е ла

-бо

рато

ријс

ких

веж

би

– оц

ена

ак

тивн

ости

на

часу

– до

маћ

и за

даци

32

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

РАВН

ОТЕ

ЖА

ТЕЛ

АН

аста

вне

једи

нице

1. Д

елов

ање

две

силе

на

тело

дуж

ис

тог п

равц

а 2.

Пој

ам и

врс

те р

авно

теж

е те

ла3.

Пол

уга,

мом

ент

силе

. Рав

ноте

жа

полу

ге и

њен

а пр

имен

а4.

Сил

а по

тиск

а у

течн

ости

и га

су.

Арх

имед

ов з

акон

и њ

егов

а пр

имен

а5.

Пли

вањ

е и

тоњ

ење

тела

Лаб

орат

ориј

ске

веж

бе1.

Одр

еђив

ање

густ

ине

чврс

тих

тела

пр

имен

ом А

рхим

едов

ог з

акон

а

54

11

11

ФИ

.1.1

.1.

ФИ

.1.4

.1.

ФИ

.1.4

.2.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.5.

ФИ

.1.4

.6.

ФИ

.1.7

.1.

ФИ

.1.7

.2.

ФИ

.2.1

.1.

ФИ

.2.1

.2.

ФИ

.2.1

.3.

ФИ

.2.1

.4.

ФИ

.2.1

.5.

ФИ

.2.1

.6.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

:2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.4

.4.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.2.6

.2.

ФИ

.2.6

.3.

ФИ

.2.7

.1.

ФИ

.2.7

.2.

ФИ

.2.7

.3.

ФИ

.3.1

.1.

ФИ

.3.1

.2.

ФИ

.3.1

.4.

ФИ

.3.4

.1.

ФИ

.3.4

.3.

ФИ

.3.7

.1.

ФИ

.3.7

.2.

– ус

мен

а пр

ове-

ра з

нањ

а –

писм

ена

пр

овер

а зн

ања

– из

вође

ње

де

мон

стра

-ци

оних

ог

леда

– из

вође

ње

ла-

бора

тори

јски

х ве

жби

–

оцен

а

акти

внос

ти н

а ча

су

– до

маћ

и

зада

ци

33

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

МЕХ

АН

ИЧ

КИ Р

АД

И Е

НЕР

ГИЈА

. СН

АГА

Нас

тавн

е је

дини

це1.

Мех

анич

ки р

ад. Р

ад с

иле

2. Р

ад с

иле

теж

е и

силе

тре

ња

3. К

вали

тати

вно

увођ

ење

појм

а

мех

анич

ке е

нерг

ије

тела

. Ки

нети

чка

енер

гија

тел

а4.

Пот

енци

јалн

а ен

ерги

ја.

Грав

итац

иона

пот

енци

јалн

а

енер

гија

тел

а 5.

Вез

а из

међ

у пр

омен

е м

ехан

ичке

ен

ерги

је т

ела

и из

врш

еног

рад

а.

Зако

н о

одрж

ању

мех

а нич

ке

енер

гије

6. С

нага

. Кое

фиц

ијен

т ко

рисн

ог

дејс

тва

Лаб

орат

ориј

скe

веж

бe1.

Одр

еђив

ање

рада

сил

е по

д

чији

м с

е де

јств

ом т

ело

крећ

е по

ра

злич

итим

под

лога

ма

2. П

рове

ра з

акон

а од

ржањ

а м

ехан

ичке

ене

ргиј

е по

моћ

у

коли

ца

66

12

15

ФИ

.1.1

.1.

ФИ

.1.4

.1.

ФИ

.1.4

.2.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.1.4

.5.

ФИ

.1.4

.6.

ФИ

.1.7

.1.

ФИ

.1.7

.2.

ФИ

.2.1

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.4

.4.

ФИ

.2.5

.1Ф

И.2

.5.3

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.2.6

.2.

ФИ

.2.6

.3.

ФИ

.2.7

.1.

ФИ

.2.7

.2.

ФИ

.2.7

.3.

ФИ

.3.4

.1.

ФИ

.3.4

.3.

ФИ

.3.5

.1Ф

И.3

.7.1

.Ф

И.3

.7.2

.

– ус

мен

а пр

ове-

ра з

нањ

а –

писм

ена

пр

овер

а зн

ања

– из

вође

ње

де

мон

стра

-ци

оних

огл

еда

– из

вође

ње

ла

бора

то-

ријс

ких

веж

би

– оц

ена

акти

в-но

сти

на ч

асу

– до

маћ

и за

даци

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

РАВН

ОТЕ

ЖА

ТЕЛ

АН

аста

вне

једи

нице

1. Д

елов

ање

две

силе

на

тело

дуж

ис

тог п

равц

а 2.

Пој

ам и

врс

те р

авно

теж

е те

ла3.

Пол

уга,

мом

ент

силе

. Рав

ноте

жа

полу

ге и

њен

а пр

имен

а4.

Сил

а по

тиск

а у

течн

ости

и га

су.

Арх

имед

ов з

акон

и њ

егов

а пр

имен

а5.

Пли

вањ

е и

тоњ

ење

тела

Лаб

орат

ориј

ске

веж

бе1.

Одр

еђив

ање

густ

ине

чврс

тих

тела

пр

имен

ом А

рхим

едов

ог з

акон

а

54

11

11

ФИ

.1.1

.1.

ФИ

.1.4

.1.

ФИ

.1.4

.2.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.5.

ФИ

.1.4

.6.

ФИ

.1.7

.1.

ФИ

.1.7

.2.

ФИ

.2.1

.1.

ФИ

.2.1

.2.

ФИ

.2.1

.3.

ФИ

.2.1

.4.

ФИ

.2.1

.5.

ФИ

.2.1

.6.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

:2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.4

.4.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.2.6

.2.

ФИ

.2.6

.3.

ФИ

.2.7

.1.

ФИ

.2.7

.2.

ФИ

.2.7

.3.

ФИ

.3.1

.1.

ФИ

.3.1

.2.

ФИ

.3.1

.4.

ФИ

.3.4

.1.

ФИ

.3.4

.3.

ФИ

.3.7

.1.

ФИ

.3.7

.2.

– ус

мен

а пр

ове-

ра з

нањ

а –

писм

ена

пр

овер

а зн

ања

– из

вође

ње

де

мон

стра

-ци

оних

ог

леда

– из

вође

ње

ла-

бора

тори

јски

х ве

жби

–

оцен

а

акти

внос

ти н

а ча

су

– до

маћ

и

зада

ци

34

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

ТОП

ЛО

ТНЕ

ПО

ЈАВЕ

Нас

тавн

е је

дини

це1.

Топ

лотн

о ш

ирењ

е те

ла. П

ојам

и

мер

ење

тем

пера

туре

2. К

олич

ина

топл

оте.

Спе

циф

ични

то

плот

ни к

апац

итет

. Топ

лотн

а ра

внот

ежа

3. Ч

ести

чни

саст

ав с

упст

анци

је:

мол

екул

и и

њих

ово

хаот

ично

кр

етањ

е. У

нутр

ашњ

а ен

ерги

ја и

те

мпе

рату

ра

Лаб

орат

ориј

ске

веж

бе1.

Мер

ење

тем

пера

туре

меш

авин

е то

пле

и хл

адне

вод

е по

сле

успо

став

љањ

а ра

внот

еже

34

11

9

ФИ

.1.4

.1.

ФИ

.1.4

.2.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.5.

ФИ

.1.4

.6.

ФИ

.1.5

.1.

ФИ

.1.5

.2.

ФИ

.1.7

.1.

ФИ

.1.7

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.4

.4.

ФИ

.2.5

.4.

ФИ

.2.5

.5.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.2.6

.3.

ФИ

.2.7

.1.

ФИ

.2.7

.2.

ФИ

.2.7

.3.

ФИ

.3.4

.1.

ФИ

.3.4

.3.

ФИ

.3.5

.2.

ФИ

.3.7

.1.

ФИ

.3.7

.2.

– ус

мен

а пр

овер

а зн

ања

– пи

смен

а пр

ове-

ра з

нањ

а –

изво

ђењ

е де

-м

онст

раци

оних

ог

леда

– из

вође

ње

ла-

бора

тори

јски

х ве

жби

–

оцен

а ак

тив-

ност

и на

час

у –

дом

аћи

зада

ци

35

Нас

тавн

е те

ме

Број

час

ова

Укуп

но

часо

ва

Стан

дард

и ко

ји с

е од

носе

на

дату

тем

у8

Нач

ини

пр

овер

е ос

твар

енос

ти

стан

дард

аО

брад

аУт

врђи

вањ

е,

пона

вљањ

еи

уопш

тава

ње

Про

вера

вањ

е и

оцењ

ивањ

е(к

онтр

олне

ве

жбе

)

Утвр

ђива

ње

знањ

а и

сти-

цањ

е ум

ења

(лаб

. веж

бе)

УКУП

НО

2732

58

72

I ПО

ЛУГО

ДИ

ШТЕ

1317

13

34

II П

ОЛУ

ГОД

ИШ

ТЕ14

154

538

8

8 Ста

ндар

ди п

омен

ути

у ов

ој к

олон

и би

ће д

етаљ

но о

брађ

ени

у по

глав

љу

3.

36

ОП

ЕРАТ

ИВН

И П

ЛА

Н Н

АСТ

АВН

ОГ

ГРА

ДИ

ВА И

З Ф

ИЗИ

КЕРА

ЗРЕД

7.

МЕС

ЕЦ 9

.

НАС

ТАВН

А Т

ЕМА

РЕД

НИ

БР

ОЈ

НАС

ТАВН

А

ЈЕД

ИН

ИЦ

АТИ

П Ч

АСА

НАС

ТАВН

А

МЕТ

ОД

АО

БЛИ

ЦИ

РА

ДА

НАС

ТАВН

А

СРЕД

СТВ

АKO

РЕЛА

ЦИ

ЈАС

ТАН

ДА

РДИ

1. С

ИЛ

А И

КРЕ

ТАЊ

Е

1.Ра

вном

ерно

пр

авол

иниј

ско

крет

ање

Пон

ављ

ање

Диј

алош

каФ

ронт

ални

Диј

афил

мов

иГе

огра

фиј

а,

биол

огиј

а,

техн

ичко

ФИ

.1.2

.1.

ФИ

.1.2

.2.

ФИ

.1.2

.3.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.3.4

.1.

2.

Сила

као

уз

рок

пром

ене

стањ

а те

ла.

Ине

ртно

ст

тела

.

Пон

ављ

ање

Диј

алош

каФ

ронт

ални

Граф

офол

ија,

по

крет

на

табл

а

ФИ

.2.1

.1.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.6

.2.

3.

Сила

као

уз

рок

пром

ене

брзи

не т

ела.

П

ојам

убр

зањ

а.

Обр

ада

Мон

олош

ка,

дија

лош

ка,

дем

онст

раци

она

Фро

нтал

ниП

ано,

сли

ке,

коли

цаМ

атем

атик

а

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.6

.1.

4.Уб

рзањ

е –

зада

циУт

врђи

вањ

еМ

онол

ошка

, ди

јало

шка

Фро

нтал

ни,

инди

виду

ални

Збир

каМ

атем

атик

а

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.3.4

.1.

37

ОП

ЕРАТ

ИВН

И П

ЛА

Н Н

АСТ

АВН

ОГ

ГРА

ДИ

ВА И

З Ф

ИЗИ

КЕРА

ЗРЕД

7.

МЕС

ЕЦ 9

.

НАС

ТАВН

А Т

ЕМА

РЕД

НИ

БР

ОЈ

НАС

ТАВН

А

ЈЕД

ИН

ИЦ

АТИ

П Ч

АСА

НАС

ТАВН

А

МЕТ

ОД

АО

БЛИ

ЦИ

РА

ДА

НАС

ТАВН

А

СРЕД

СТВ

АKO

РЕЛА

ЦИ

ЈАС

ТАН

ДА

РДИ

1. С

ИЛ

А И

КРЕ

ТАЊ

Е

1.Ра

вном

ерно

пр

авол

иниј

ско

крет

ање

Пон

ављ

ање

Диј

алош

каФ

ронт

ални

Диј

афил

мов

иГе

огра

фиј

а,

биол

огиј

а,

техн

ичко

ФИ

.1.2

.1.

ФИ

.1.2

.2.

ФИ

.1.2

.3.

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.3.4

.1.

2.

Сила

као

уз

рок

пром

ене

стањ

а те

ла.

Ине

ртно

ст

тела

.

Пон

ављ

ање

Диј

алош

каФ

ронт

ални

Граф

офол

ија,

по

крет

на

табл

а

ФИ

.2.1

.1.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.6

.2.

3.

Сила

као

уз

рок

пром

ене

брзи

не т

ела.

П

ојам

убр

зањ

а.

Обр

ада

Мон

олош

ка,

дија

лош

ка,

дем

онст

раци

она

Фро

нтал

ниП

ано,

сли

ке,

коли

цаМ

атем

атик

а

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.6

.1.

4.Уб

рзањ

е –

зада

циУт

врђи

вањ

еМ

онол

ошка

, ди

јало

шка

Фро

нтал

ни,

инди

виду

ални

Збир

каМ

атем

атик

а

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.1.4

.4.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.2

.2.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.3.4

.1.

ОП

ЕРАТ

ИВН

И П

ЛА

Н Н

АСТ

АВН

ОГ

ГРА

ДИ

ВА И

З Ф

ИЗИ

КЕРА

ЗРЕД

7.

МЕС

ЕЦ 9

.

НАС

ТАВН

А Т

ЕМА

РЕД

НИ

БР

ОЈ

НАС

ТАВН

А

ЈЕД

ИН

ИЦ

АТИ

П Ч

АСА

НАС

ТАВН

А

МЕТ

ОД

АО

БЛИ

ЦИ

РА

ДА

НАС

ТАВН

А

СРЕД

СТВ

АKO

РЕЛА

ЦИ

ЈАС

ТАН

ДА

РДИ

1. С

ИЛ

А И

КРЕ

ТАЊ

Е

5.

Успо

став

љањ

е ве

зе и

змеђ

у си

ле, м

асе

те

ла и

уб

рзањ

а.

Дру

ги Њ

утно

в за

кон.

Обр

ада

Дем

онст

ра-

цион

аФ

ронт

ални

Дин

амом

етар

Мат

емат

ика

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.3.4

.1.

6.Д

руги

Њут

нов

зако

н –

за

даци

Утвр

ђива

ње

Мон

олош

ка,

дија

лош

каФ

ронт

ални

, ин

диви

дуал

ниЗб

ирка

Мат

емат

ика

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.3.4

.1.

7.

Успо

став

љањ

е ве

зе и

змеђ

у си

ле, м

асе

тела

и

убрз

ања.

Д

руги

Њут

нов

зако

н.

Пон

ављ

ање

Мон

олош

ка,

дија

лош

ка,

дем

онст

ра-

цион

а

Фро

нтал

ни,

груп

ниЗб

ирка

, ди

јаф

илм

ови

Мат

емат

ика

ФИ

.1.4

.3.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.4

.1.

ФИ

.2.4

.2.

ФИ

.2.4

.3.

ФИ

.2.6

.1.

ФИ

.3.4

.1.

38

ОП

ЕРАТ

ИВН

И П

ЛА

Н Н

АСТ

АВН

ОГ

ГРА

ДИ

ВА И

З Ф

ИЗИ

КЕРА

ЗРЕД

7.

МЕС

ЕЦ 9

.

НАС

ТАВН

А Т

ЕМА

РЕД

НИ

БР

ОЈ

НАС

ТАВН

А

ЈЕД

ИН

ИЦ

АТИ

П Ч

АСА

НАС

ТАВН

А

МЕТ

ОД

АО

БЛИ

ЦИ

РА

ДА

НАС

ТАВН

А

СРЕД

СТВ

АKO

РЕЛА

ЦИ

ЈАС

ТАН

ДА

РДИ

1. С

ИЛ

А И

КРЕ

ТАЊ

Е

8.

Равн

омер

но

пром

енљ

иво

прав

олин

ијск

о кр

етањ

е.

Инт

ензи

тет,

прав

ац и

см

ер

брзи

не и

уб

рзањ

а.

Обр

ада

Мон

олош

ка,

дија

лош

каФ

ронт

ални

Уџбе

ник

и зб

ирка

, ра

чуна

р,

прој

екто

р, P

PT

през

ента

ција

Мат

емат

ика,

те

хнич

ко

ФИ

.1.2

.1.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.6

.2.

Пре

дмет

ни н

аста

вник

: ___

____

____

____

____

____

_

39

ПРОЦЕНА ОСТВАРЕНОСТИ ПЛАНА У ПРЕТХОДНОМ МЕСЕЦУ (септембру)ОДСТУПАЊА И РАЗЛОЗИ ОДСТУПАЊА / VII разред

Образовни стандарди Начин провере остварености стандарда

ФИ.1.2.1.ФИ.1.2.2. ФИ.1.2.3.ФИ.1.4.1.ФИ.1.4.2.ФИ.1.4.3.ФИ.1.4.4.ФИ.1.4.5.ФИ.1.4.6.ФИ.1.7.1.ФИ.1.7.2.ФИ.2.1.1.

(ФИ.2.1.4.)ФИ.2.2.1.ФИ.2.2.2.ФИ.2.4.1.ФИ.2.4.2.ФИ.2.4.3.ФИ.2.4.4. ФИ.2.6.1.ФИ.2.6.2.ФИ.2.6.3.ФИ.2.7.1.ФИ.2.7.2.ФИ.2.7.3.ФИ.3.2.1.ФИ.3.4.1.ФИ.3.4.3.ФИ.3.7.1.ФИ.3.7.2.

– усмена провера знања

– писмена провера знања

– извођење демонстрационих огледа

– извођење лабораторијских вежби

– оцена активности на часу

– домаћи задаци

Предметни наставник: ________________________

ОП

ЕРАТ

ИВН

И П

ЛА

Н Н

АСТ

АВН

ОГ

ГРА

ДИ

ВА И

З Ф

ИЗИ

КЕРА

ЗРЕД

7.

МЕС

ЕЦ 9

.

НАС

ТАВН

А Т

ЕМА

РЕД

НИ

БР

ОЈ

НАС

ТАВН

А

ЈЕД

ИН

ИЦ

АТИ

П Ч

АСА

НАС

ТАВН

А

МЕТ

ОД

АО

БЛИ

ЦИ

РА

ДА

НАС

ТАВН

А

СРЕД

СТВ

АKO

РЕЛА

ЦИ

ЈАС

ТАН

ДА

РДИ

1. С

ИЛ

А И

КРЕ

ТАЊ

Е

8.

Равн

омер

но

пром

енљ

иво

прав

олин

ијск

о кр

етањ

е.

Инт

ензи

тет,

прав

ац и

см

ер

брзи

не и

уб

рзањ

а.

Обр

ада

Мон

олош

ка,

дија

лош

каФ

ронт

ални

Уџбе

ник

и зб

ирка

, ра

чуна

р,

прој

екто

р, P

PT

през

ента

ција

Мат

емат

ика,

те

хнич

ко

ФИ

.1.2

.1.

ФИ

.2.2

.1.

ФИ

.2.6

.2.

Пре

дмет

ни н

аста

вник

: ___

____

____

____

____

____

_

40

3. СТАНДАРДИ УЧЕНИЧКИХ ПОСТИГНУЋА ЗА КРАЈ ОБАВЕЗНОГ ОБРАЗОВАЊА9

Образовни стандарди представљају квалитативан и квантитативан опис знања и вештина које ученици треба да задовоље на одређеном нивоу постигнућа и у одређеној фази свог образовања.10 Постојећи стандарди конкретизују и диференцирају ученичка постигнућа по нивоима (основни, средњи и напредни), а степен њихове остварености може се емпиријски проверавати и на основу тога, по потреби, ревидирати у одређеним интервалима времена (четири до пет година). Успостављање и унапређење стандарда јесте континуиран процес и у блиској је вези с положајем и улогом образовања у друштву, а све ради његовог напретка. Стандарди су од значаја како наставном кадру тако и ученицима и родитељима. Нaставницима пружају основу за одређивање садржаја који ће се изучавати, као и метода и облика рада које ћемо примењивати како би њихово остваривање било што потпуније. У исто време, они су и основ за вредновање ученичког успеха и напредовања. Ученицима пружају јасну и конкретну слику о томе шта морају знати на крају сваке наставне теме, разреда, односно образовног циклуса, а родитељима праћење напредовања њиховог детета тиме што имају увид у врсту и ниво знања и вештина које њихова деца стичу у школи. Образовни стандарди односе се на све ученике, међутим у раду с децом с посебним потребама наставник треба да користи своје професионално искуство при доношењу одлуке које стандaрде може и треба да примени.11

Значај стандарда огледа се и у развоју рада школе и боље комуникације између свих учесника у наставном процесу, као и у стручном усавршавању запослених у образовању. Аутори наставних програма и уџбеника физике руководе се, такође, и образовним стандардима како би наставни материјали били квалитетна подршка како наставницима тако и ученицима.

Примена стандарда омогућава да планирање у области образовања буде што квалитетније и ефикасније, а вредновање резултата поузданије и објективније. Тако долазимо до података да ли је тренутни систем образовања дао одговарајуће резултате. То нам истовремено помаже и да одредимо каквим капацитетима тренутно располажемо, што нам даје смернице како можемо да унапредимо образовање.

3.1. Искази образовних стандарда по нивоима за седми разред

Стандарди за физику одређени су за крај обавезног образовања, тј. осмог разреда основне школе, на три нивоа постигнућа: (1) основном, (2) средњем и (3) напредном.

9 Образовни стандарди за крај обавезног образовања развијани су од 2005. до 2006. године у оквиру пројекта Развој школства у Републици Србији – пројектна компонента Развој стандарда и вредновање. Национални просветни савет донео је 19. 5. 2009. године Одлуку о усвајању Образовних стандарда за крај обавезног образовања (број: 401-00-13/71/2009-06).

10 Општа прича о стандардима већ је дата у Приручнику за шести разред (С. Николић, Љ. Нешић,Физика 6, приручник за наставнике у шестом разреду основне школе, Издавачка кућа Klett, 2013.)

11 Додатна упутства за рад с децом с посебним потребама у: С. Николић, Љ. Нешић, Физика 6, приручник за наставнике у шестом разреду основне школе, Издавачка кућа Klett, Београд 2013, поглавље 6.

41

• Стандарди за основни ниво описују минимални прихватљиви ниво знања и вешти-на за ученике који завршавају осми разред. Очекује се да 80% и више ученика оствари овај ниво постигнућа.

• Стандарди на средњем нивоу описују знања и вештине којима овлада ученик про-сечног постигнућа на крају осмог разреда. Очекује се да задатке овог нивоа учени-ци реше са успешношћу од 50%.

• Стандарди за напредни ниво описују знања и вештине неопходне за успешно даље учење у оквиру овог предмета и сродних области. Очекује се да приближно 25% ученика постигне овај ниво.

Образовни стандарди дефинисани су, у виду исказа, за следеће кључне области: • СИЛЕ,• КРЕТАЊЕ,• ЕЛЕКТРИЧНА СТРУЈА,• МЕРЕЊЕ,• ТОПЛОТА И ЕНЕРГИЈА,• МАТЕМАТИЧКЕ ОСНОВЕ ФИЗИКЕ,• ЕКСПЕРИМЕНТ.С обзиром на то да су стандарди дефинисани на кумулативан начин и за крај ос-

новног образовања, у табелама које следе дати су само они искази стандарда који се односе на теме чији се садржаји реализују у седмом разреду.12

Искази стандарда за предмет физика означени су словима ФИ и бројевима. Реч је о три исказа која представљају: ниво стандарда, област и редни број у оквиру области. Тако се, на пример, стандард ФИ.2.2.1. односи на други ниво (средњи) у области два („Кретање”), и представља први стандард.

Табела 3.1. Прегледни приказ исказа образовних стандарда основног нивоа

Област На основном нивоу ученик/ученица:

СИЛЕ ФИ.1.1.1. уме да препозна гравитациону силу и силу трења које делују на тела која мирују или се крећу равномерно.

КРЕТАЊЕ ФИ.1.2.1. уме да препозна врсту кретања према облику путање.ФИ.1.2.2. уме да препозна равномерно кретање.ФИ.1.2.3. уме да израчуна средњу брзину, пређени пут или протекло време

ако су му/јој познате друге две величине.

МЕРЕЊЕ ФИ.1.4.1. уме да чита мерну скалу и зна да одреди вредност најмањег подељка.

ФИ.1.4.2. уме да препозна мерила и инструменте за мерење дужине, масе, запремине, температуре и времена.

ФИ.1.4.3. зна да користи основне јединице за дужину, масу, запремину, температуру и време.

ФИ.1.4.4. уме да препозна јединице за брзину.ФИ.1.4.5. зна основна правила мерења, нпр. нула ваге, хоризонтални положај,

затегнута мерна трака.ФИ.1.4.6. зна да мери дужину, масу, запремину, температуру и време.

ЕНЕРГИЈА И ТОПЛОТА

ФИ.1.5.1. зна да агрегатно стање тела зависи од његове температуре.ФИ.1.5.2. уме да препозна да се механичким радом може мењати

температура тела.

ЕКСПЕРИМЕНТ ФИ.1.7.1. поседује мануелне способности потребне за рад у лабораторији.ФИ.1.7.2. уме да се придржава основних правила понашања у лабораторији.

12 Погледати годишњи план рада наставника физике у оквиру главе 2 овог приручника.

42

Табела 3.2. Прегледни приказ исказа образовних стандарда средњег нивоа

Област На средњем нивоу ученик/ученица:СИЛЕ ФИ.2.1.1. уме да препозна еластичну силу, силу потиска и особине инерције.

ФИ.2.1.2. зна основне особине гравитационе и еластичне силе и силе потиска.ФИ.2.1.4. разуме како односи сила утичу на врсту кретања.ФИ.2.1.5. разуме и примењује концепт густине.ФИ.2.1.6. зна да хидростатички притисак зависи од висине стуба флуида.

КРЕТАЊЕ ФИ.2.2.1. уме да препозна убрзано кретање.ФИ.2.2.2. зна шта је механичко кретање и које га физичке величине

описују.МЕРЕЊЕ ФИ.2.4.1. уме да користи важније изведене јединице SI и зна њихове ознаке.

ФИ.2.4.2. уме да препозна дозвољене јединице мере изван SI, нпр. литар или тону.

ФИ.2.4.3. уме да користи префиксе и претвара бројне вредности физичких величина из једне јединице у другу, нпр. километре у метре.

ФИ.2.4.4. зна када мерења понављамо више пута.ЕНЕРГИЈА И ТОПЛОТА

ФИ.2.5.1. зна да кинетичка и потенцијална енергија зависе од брзине, односно висине на којој се тело налази.

ФИ.2.5.3. уме да препозна појмове рада и снаге.ФИ.2.5.4. зна да унутрашња енергија зависи од температуре.ФИ.2.5.5. зна да запремина тела зависи од температуре.

МАТЕМАТИЧКЕ ОСНОВЕ ФИЗИКЕ

ФИ.2.6.1. разуме и примењује основне математичке формулације односа и законитости у физици, нпр. директну и обрнуту пропорционалност.

ФИ.2.6.2. уме да препозна векторске физичке величине, нпр. брзину и силу.

ФИ.2.6.3. уме да користи и интерпретира табеларни и графички приказ зависности физичких величина.

ЕКСПЕРИМЕНТ ФИ.2.7.1. уме табеларно и графички да прикаже резултате посматрања или мерења.

ФИ.2.7.2. уме да врши једноставна уопштавања и систематизацију резултата.

ФИ.2.7.3. уме да реализује експеримент по упутству.

Табела 3.3. Прегледни приказ исказа образовних стандарда напредног нивоа

Област На напредном нивоу ученик/ученица:СИЛЕ ФИ.3.1.1. разуме и примењује услове равнотеже полуге.

ФИ.3.1.2. зна какав је однос сила које делују на тело које мирује или се равномерно креће.

ФИ.3.1.4. разуме и примењује концепт притиска у флуидима.КРЕТАЊЕ ФИ.3.2.1. уме да примени односе између физичких величина које

описују равномерно променљиво праволинијско кретање.МЕРЕЊЕ ФИ.3.4.1. уме да претвара јединице изведених физичких величина у

одговарајуће јединице SI система.ФИ.3.4.3. зна шта је грешка мерења.

ЕНЕРГИЈА И ТОПЛОТА

ФИ.3.5.1. разуме да се укупна механичка енергија тела при слободном паду одржава.

ФИ.3.5.2. уме да препозна карактеристичне процесе и термине који описују промене агрегатних стања.

ЕКСПЕРИМЕНТ ФИ.3.7.1. уме да донесе релевантан закључак на основу резултата мерења.ФИ.3.7.2. уме да препозна питање на које можемо да

одговоримо посматрањем или експериментом.

43

3.2. Примери задатака којима се проверавају стандарди по нивоима13

3.2.1. Примери задатака којима се проверава основни ниво

ФИ.1.1.1. Ученик/ученица уме да препозна гравитациону силу и силу трења које делују на тела која мирују или се крећу равномерно.

Заокружи слово испред тачног исказа. По искакању из авиона падобранац пада због деловања:

а) гравитационе силе;б) инерције;в) силе отпора ваздуха.

Решење: а)

ФИ.1.2.1. Ученик/ученица уме да препозна врсту кретања према облику путање.

Заокружи слово испред тачног исказа. Који од наведених примера представља криволинијско кретање:

а) спуштање низ тобоган у аква-парку (слика а);б) кретање лифта (слика б);в) трка спринтера на 100 метара (слика в)?

Решење: а)

ФИ.1.2.2. Ученик/ученица уме да препозна равномерно кретање.

Заокружи слово испред тачног исказа. Које је од наведених кретања равномерно:

а) кретање покретних степеница;б) кретање аутомобила при кочењу; в) кретање лопте бачене увис?

Решење: а)

13 Примери задатака садрже питања из Збирке задатака са лабораторијским вежбама за шести разред и Збирке задатака са лабораторијским вежбама за осми разред, ауторке Марине Радојевић, а делом примере које је један од аутора примењивао претходних година у настави.

44

ФИ.1.2.3. Ученик/ученица уме да израчуна средњу брзину, пређени пут или протекло време ако су му/јој познате друге две величине.

На датој линији упиши одговор. Моторни чамац је крећући се брзином од 5 m/s прешао пут од 1.500 m. Одреди време за које је чамац прешао тај пут ако се кретао равномерно праволинијски.

Показати поступак. Одговор:_______________________

Решење: t = 300 s

ФИ.1.4.1. Ученик/ученица уме да чита мерну скалу и зна да одреди вредност најмањег подељка.

1) На датој линији упиши одговор. Колика је вредност најмањег подељка на скали брзиномера са слике?

Одговор:_______________________

2) Заокружи слово испред тачног одговора.

Коју брзину показује дати брзиномер:а) 105 km/h,б) 110 km/h,в) 115 km/h?

Решење: 1) 5 km/h; 2) б)

ФИ.1.4.1. Ученик/ученица уме да чита мерну скалу и зна да одреди вредност најмањег подељка.

На датим линијама упиши одговоре.

На слици је приказано мерење дужине завртња лењиром (скала лењира је у центиметрима).

а) Одреди вредност најмањег подељка лењира.

Одговор:_______________________

б) Очитај дужину завртња.

Одговор:_______________________

Решење: а) 1 mm; б) l = 6,5 cm

45

ФИ.1.4.2. Ученик/ученица уме да препозна мерила и инструменте за мерење дужине, масе, запремине, температуре и времена.

Заокружи слово испред тачног исказа. Уз сваку слику написати називмерног уређаја.

Решење: а) лењир с нонијусом (помично мерило); б) хронометар; в) микрометарски завртањ

ФИ.1.4.3. Ученик/ученица зна да користи основне јединице за дужину, масу, запремину, температуру и време.

Заокружи слово испред тачног исказа.Дужину косе која израсте за месец дана најпогодније је изразити у:

а) метрима;б) дециметрима;в) центиметрима.

Решење: в)

ФИ.1.4.3. Ученик/ученица зна да користи основне јединице за дужину, масу, запремину, температуру и време.

Попуни табелу уписивањем одговарајуће мерне јединице (m3, min, kg, m, °C).

Измерена физичка величина Мерни број Мерна јединицаДужина учионице 6Трајање полувремена фудбалске утакмице 45Собна температура 22Маса гајбе јабука 25Запремина цистерне 10.000

Решење: m, min, °C, kg, m3

ФИ.1.4.4. Ученик/ученица уме да препозна јединице за брзину.

Заокружи слово испред тачног исказа.

Основна мерна јединица за брзину је:а) dm/s;б) m/min;в) km/s;г) m/s.

Решење: г)

46

ФИ.1.4.5. Ученик/ученица зна основна правила мерења, нпр. нула ваге, хоризонтални положај, затегнута мерна трака.


Ученик је на часу физике мерио масу коцке вагом. Закочио је теразије и поставио коцку на један тас, а на други тас је ставио тегове за које је претпоставио да имају приближно једнаку масу. Откочио је теразије и приметио да тасови нису у равнотежи. Тас на коме је била коцка имао је већу масу (нижи ниво него тас с теговима).

Да би маса тела била једнака маси тегова, неопходно је да:а) дода тегове на тас на коме су тегови;б) одузме тегове с таса на коме су тегови;в) дода тегове на тас на коме је коцка.

Решење: а)

ФИ.1.4.6. Ученик/ученица зна да мери дужину, масу, запремину, температуру и време.

На датој линији упиши одговор.

На слици је приказано мерење запремине прстена мензуром. Мерна скала је у cm3. Oчитавањем нивоа воде пре и после спуштања прстена у воду одреди његову запремину. Одговор:_______________________

Решење: V = 0,8 cm3

ФИ.1.5.1. Ученик/ученица зна да агрегатно стање тела зависи од његове температуре.


Жива очвршћава на температури од –39 °C, а кључа на 357 °C. На којој је од понуђених температура жива у течном стању:

а) –100 °C, б) 90 °C, в) –70 °C, г) 380 °C?

Решење: б)

ФИ.1.5.2. Ученик/ученица уме да препозна да се механичким радом може мењати температура тела.


При кретању бицикла долази до загревања његових гума. Загревање гума је последица:

а) рада гравитационе силе; б) отпора ваздуха; в) трења с подлогом.

Решење: в)

47

3.2.2. Примери задатакa којима се проверава средњи ниво

ФИ.2.2.1. Ученик/ученица уме да препозна убрзано кретање.


На слици су приказани положаји два аутомобила током прве три секунде кретања.

Који се од њих креће већим убрзањем?

а) Сиви аутомобил се креће већим убрзањем.б) Наранџасти аутомобил се креће већим убрзањем.в) Убрзања аутомобила су једнака нули, али су брзине различите.г) На основу датих података не може се судити о убрзањима аутомобила.

Решење: а)

ФИ.2.2.1. Ученик/ученица уме да препозна убрзано кретање.


Које је од наведених променљивих кретања убрзано?а) Аутомобил се зауставља на семафору.б) Воз полази из станице.в) Бицикл се креће на равном путу после

престанка окретања педала.

Решење: б)

ФИ.2.2.2. Ученик/ученица зна шта је механичко кретање и које га физичке величине описују.

Заокружи слово испред тачног исказа. Убрзање је физичка величина неопходна за описивање:

а) мировања тела; б) равномерног праволинијског кретања тела;в) промене брзине кретања тела.

Решење: в)

48

ФИ.2.2.2. Ученик/ученица зна шта је механичко кретање и које га физичке величине описују.


Ако се тело креће сталним убрзањем од 2 m/s2, онда се његова брзина током сваке секунде повећава за:

а) 1 m/s2;б) 2 m/s2;в) 3 m/s2.

Решење: б)

ФИ.2.4.1. Ученик/ученица уме да користи важније изведене јединице SI и зна њихове ознаке.


Носивост активних магнетних лежајева, за које се сматра да ће допринети смањењу потрошње енергије у будућности, у зависности од врсте креће се и до 25 kN. Колика им је носивост изражена у њутнима:

а) 2.500.000 N,б) 250.000 N,в) 25.000 N,г) 2.500 N?

Решење: в)

ФИ.2.4.2. Ученик/ученица уме да препозна дозвољене јединице мере изван SI, нпр. литар или тону.


Запремина цистерне за гориво је 10.000 m3.

а) Колико литара горива стаје у ту цистерну?

Одговор:_______________________

б) Колико буради запремине од по 200 l може да се напуни горивом из ове цистерне уколико је она напуњена у потпуности?

Одговор:_______________________

Решење: а) V = 10.000.000 l; б) n = 50.000

ФИ.2.4.3. Ученик/ученица уме да користи префиксе и претвара бројне вредности физичких величина из једне јединице у другу, нпр. километре у метре.


Вредност најмањег подељка скале лењира је 1 mm и он представља апсолутну грешку мерења. Колика је та грешка, изражена у метрима?Одговор:_______________________

Решење: 0,001 m

49

ФИ.2.5.1. Ученик/ученица зна да кинетичка и потенцијална енергија зависе од брзине, односно висине на којој се тело налази.

Заокружи слово испред тачног исказа. Три куглице једнаких маса крећу се различитим брзинама (v3 > v2 > v1). Која од њих има највећу кинетичку енергију?

а) Највећу кинетичку енергију има куглица 1. б) Највећу кинетичку енергију има куглица 2. в) Највећу кинетичку енергију има куглица 3. г) Све три куглице имају једнаке кинетичке

енергије јер су им масе једнаке.

Решење: в)

ФИ.2.5.1. Ученик/ученица зна да кинетичка и потенцијална енергија зависе од брзине, односно висине на којој се тело налази.

Заокружи слово испред тачног исказа. Три тела различитих маса (m3 > m2 > m1) налазе се на једнаким висинама од подлоге. Које тело има најмању гравитациону потенцијалну енергију?

а) Најмању гравитациону потенцијалну енергију има тело 1.

б) Најмању гравитациону потенцијалну енергију има тело 2.

в) Најмању гравитациону потенцијалну енергију има тело 3.

г) Гравитационе потенцијалне енергије сва три тела су једнаке јер се она налазе на истој висини.

Решење: а)

ФИ.2.5.3. Ученик/ученица уме да препозна појмове рада и снаге.

Заокружи слово испред тачног исказа. Колики се рад изврши при померању стола за четири метра ако се делује силом од 50 N:

а) 200 Ј; б) 12,5 Ј; в) 0,08 Ј?

Решење: а)

ФИ.2.5.3. Ученик/ученица уме да препозна појмове рада и снаге.

Заокружи слово испред тачног исказа. Човек подиже предмет с пода на полицу за две секунде. Ако би исти предмет подигао на исту полицу за 1,5 секунди, дошло би до промене вредности:

а) извршеног рада; б) снаге; в) потенцијалне енергије.

Решење: б)

50

ФИ.2.5.4. Ученик/ученица зна да унутрашња енергија зависи од температуре.

Заокружи слово испред тачног исказа. С повећањем температуре тела:

а) повећава се и његова унутрашња енергија; б) смањује се његова унутрашња енергија;в) унутрашња енергија остаје непромењена.

Решење: а)

ФИ.2.5.5. Ученик/ученица зна да запремина тела зависи од температуре.

Заокружи слово испред тачног исказа. Ширење при загревању:

а) јавља се само код чврстих тела; б) исто је за све материјале;в) повећава тежину тела;г) повећава запремину тела.

Решење: г)

ФИ.2.5.5. Ученик/ученица зна да запремина тела зависи од температуре.

На датим линијама упиши одговоре. Поред наведених примера металних предмета упиши Л ако при њиховом загревању долази до линеарног ширења, односно З ако долази до запреминског ширења.

а) жица б) коцка в) кугла г) сајла д) штап ђ) игла

Решење: а) Л; б) З; в) З; г) Л; д) Л; ђ) Л.

ФИ.2.6.1. Ученик/ученица разуме и примењује основне математичке формулације односа и законитости у физици, нпр. директну и обрнуту пропорционалност.

Заокружи слово испред тачног исказа. Ако се сила која делује на тело повећа два пута, а маса смањи два пута:

а) убрзање ће се повећати два пута;б) убрзање ће се повећати четири пута; в) убрзање ће се смањити два пута;г) убрзање ће остати непромењено.

Решење: б)

51

ФИ.2.6.1. Ученик/ученица разуме и примењује основне математичке формулације односа и законитости у физици, нпр. директну и обрнуту пропорционалност.

Заокружи слово испред тачног исказа. Какво је убрзање камиончића пуног песка у односу на убрзање истог камиончића када је празан ако их вуче исти тег?

а) Убрзање је веће. б) Убрзање је мање. в) Убрзање је једнако.

Решење: б)

ФИ.2.6.3. Ученик/ученица уме да користи и интерпретира табеларни и графички приказ зависности физичких величина.

Повежи линијама одговарајуће појмове из различитих колона. У наредним табелама дата је зависност брзине од времена при различитим типовима кретања тела. Повежи линијама табелу из колоне А с одговарајућим кретањем које је њоме приказано из колоне Б.

Табела 1

t (s) 0 1 2 3 4v (m/s) 5 5 5 5 5

Табела 2

t (s) 0 1 2 3 4v (m/s) 0 4 8 12 16

Табела 3

t (s) 0 1 2 3 4v (m/s) 20 15 10 5 0

Табела 4

t (s) 0 1 2 3 4v (m/s) 3 6 9 12 15

А Б1) табела 1 а) равномерно успорено кретање2) табела 2 б) равномерно праволинијско кретање3) табела 3 в) равномерно убрзано кретање без почетне брзине4) табела 4 г) равномерно убрзано кретање с почетном брзином

Решење: 1) б); 2) в); 3) а); 4) г).

52

ФИ.2.6.3. Ученик/ученица уме да користи и интерпретира табеларни и графички приказ зависности физичких величина.


а) Колика је почетна брзина тела чији је графикон зависности брзине од времена дат на слици?

б) После колико ће се времена посматрано тело зауставити?

Решење: a) 5 m/s; б) 6 s

3.2.3. Примери задатакa којима се проверава напредни ниво

ФИ.3.1.1. Ученик/ученица разуме и примењује услове равнотеже полуге.

На линијама напиши одговарајући однос дужина l1 и l2 за клацкалице приказане на слици:

l1 = l2, l1 < l2 , l2 = 2 · l1, l1 = 2 · l2 или l1 > l2.

а)

б)

в)

Решење: а) l1 = l2; б) l1 < l2 ; в) l2 = 2 · l1 .

ФИ.3.1.1. Ученик/ученица разуме и примењује услове равнотеже полуге.


На једном крају полуге делује сила интензитета 32 N.Колика је тежина терета окаченог за други крајполуге ако се полуга налази у равнотежи? Дужина крака силе износи 44 cm, а дужина крака терета 11 cm.

Показати поступак.

Одговор:_______________________

Решење: Q = 128 N

53

ФИ.3.1.2. Ученик/ученица зна какав је однос сила које делују на тело које мирује или се равномерно креће.

На датој линији упиши одговоре. У надвлачењу конопца једна екипа делује силом интензитета 450 N улево, а друга силом интензитета 390 N удесно. Одреди интензитет и смер резултујуће силе на конопац.


Одговор:_______________________

Решење: FR = 60 N, смер улево

ФИ.3.2.1. Ученик/ученица уме да примени односе између физичких величина које описују равномерно променљиво праволинијско кретање.

Hа датој линији упиши одговор.

Кутија је одгурнута тако да започиње клизање по глатком паркету брзином од 1,5 m/s. Колико ће се секунди кретати ако њено убрзање износи 0,5 m/s2?

v = v0 - a t


Одговор:_______________________

Решење: t = 3 s

ФИ.3.2.1. Ученик/ученица уме да примени односе између физичких величина које описују равномерно променљиво праволинијско кретање.


Тело се креће равномерно убрзано без почетне брзине. Израчунај пут који тело пређе за пет секунди ако се креће с убрзањем 2 m/s2.

s = v0 t + a t2/2


Одговор:_______________________

Решење: s = 25 m

54

ФИ.3.5.1. Ученик/ученицa разуме да се укупна механичка енергија тела при слободном паду одржава.


Тело је пуштено слободно да пада с висине од 10 m (слика).Колика ће бити брзина тела у тренутку када се изједначевредности његове потенцијалне и кинетичке енергије?


Одговор:_______________________

Решење: v1 = 10 m/s

ФИ.3.5.2. Ученик/ученицa уме да препозна карактеристичне процесе и термине који описују промене агрегатних стања.

На датим линијaма напиши како се називају одговарајући процеси који се одвијају при преласку супстанције из једног агрегатног стања у друго агрегатно стање.

а) чврсто – течно ______________________б) гасовито – течно ____________________в) течно – гасовито ____________________г) течно – чврсто ______________________

Одговор: а) топљење; б) кондензација; в) испаравање; г) очвршћавање

ФИ.3.5.2. Ученик/ученицa уме да препозна карактеристичне процесе и термине који описују промене агрегатних стања.


Капљице росе настају током фазног прелаза који се зове:

а) топљење;б) испаравање;в) кондензовање;г) очвршћавање.

Одговор: в) кондензовање

55

4. КОРЕЛАЦИЈЕ НАСТАВНИХ САДРЖАЈА ФИЗИКЕ У СЕДМОМ РАЗРЕДУ

Корелација се помиње и у Правилнику о стандардима компетенција за професију наставник и њиховог професионалног развоја (Службени гласник РС – Просветни гласник бр. 5/2011). Овај документ препознаје компетенције за: наставну област, предмет и методику наставе; поучавање и учење; подршку развоју личности ученика и комуникацију и сарадњу. У оквиру компетенције за наставну област, предмет и методику наставе физике, у листи онога што наставник треба да зна записано је да треба да познаје одговарајућу област и наставни план и програм предмета који реализује, као и његову корелацију с другим областима или предметима. У оквиру исте компетенције у вези с планирањем пише да треба да планира и програмира садржаје наставе водећи рачуна о корелацији како хоризонталној тако и вертикалној.

Реч корелација честа је у упутствима о методичкој реализацији наставног програма; па ипак њено значење махом остаје нејасно и неодређено. Тако се указивање на корелацију често своди само на навођење назива предмета између којих постоји (корелација: физика – хемија, физика – математика, математика – ликовно...).

Међутим, смисао корелативног објашњавања света око нас много је дубљи и заслужује више пажње. Према речнику страних речи, релација (латински relatio) јесте однос, веза између одређених предмета, док ко, као предметак у многим речима означава спајање, друштво. Корелација се стога дефинише као међусобни суоднос, узајамна зависност, повезаност у хармоничну целину. Једна од важнијих карактеристика корелативности јесте структуралност.14

Корелација у настави јесте функционално повезивање и усклађивање наставних садржаја и различитих активности које су сличне или се међусобно допуњују. Другим речима, познавање наставне материје једног предмета помаже и доприноси квалитетнијем усвајању наставних садржаја другог предмета. Добро осмишљене корелативне активности интегришу садржаје различитих области и подручја, при чему ученици стичу целовита, трајна и суштинска знања о неком феномену који се не посматра парцијално, кроз призму различитих наставних предмета. Наставне активности се прожимају, преплићу и допуњују, тако да се њиховом потпуном реализацијом остварују наставни циљеви две или више наставних области. Тако се стичу активна и трајна знања која су практично применљива у разним областима.

Међусобно прожимање знања постоји и унутар садржаја једног истог предмета. Тада се обично говори о унутарпредметној корелацији. Уколико је реч о међусобном коришћењу, усаглашавању и повезивању знања из различитих предмета, говори се о међупредметној корелацији или повезаности наставе/садржаја. Добро осмишљена реализација овог концепта у васпитно-образовном раду омогућује ученицима формирање целовитог система знања. Тиме се стичу и способности да се стечено искуство примени у решавању сличних проблема.

Могућност да се неком наставном проблему приђе с разних страна доприноси бољем трансферу знања, али и подстиче и развија стваралачко мишљење и омогућује квалитетније разумевање теоријских поставки и њихову практичну примену.

Могуће је, такође, говорити и о корелацији наставних метода. На основу њихове класификације, тј. њихових општих особина, методе се могу груписати у три основне категорије. То су: вербално-текстуалне методе (метода усменог излагања, метода разговора,

14 Структура означава „унутрашњи” принцип који се налази у основи нечега, често попут невидљивог везива које својим смислом држи на окупу разне аспекте посматране појаве.

56

метода рада на тексту), демонстративно-илустративне методе (метода демонстрација и илустрација) и лабораторијско-експерименталне методе (метода лабораторијских радова). Тако груписане, наставне методе у настави физике представљају одређен методички систем који се примењује у корелацији с типом физичких наставних садржаја. Све методе су у систему корелације и свака је вредна онолико колико корелативних односа може да успостави с другим методама у настави физике на конкретном часу (слика 4.1).

Слика 4.1. Корелација наставних метода

Међусобна кореспонденција превасходно ће зависити од врсте наставног садржаја и методичке обучености наставника. Наставник физике треба да развија те корелатив-не везе и примењује их у наставној пракси. Осавремењивање система наставних метода у настави физике може се постићи спровођењем различитих истраживања која тре-ба да резултирају перманентним развојем корелација (повећањем броја и квалитета). Тиме ће се истовремено постићи систематизација, функционалност и рационализација васпитно-образовног процеса физике.

4.1. Врсте корелација

Слично идеји повезивања наставних метода, значајно је повезивати и наставне садржаје предмета. Повезивање градива могуће је на више начина како у различитим областима тако и на различитим нивоима. На основу тога следи да се, у принципу, могу разликовати:

– хоризонтална, – вертикална и – дијагонална корелација.

57

Хоризонтална корелација јесте повезивање градива које се учи у оквиру истог предмета у истом разреду. Вертикална корелација јесте повезивање делова градива истог предмета, али из различитих разреда, док је дијагонална корелација повезивање градива различитих предмета из истог или из различитих разреда. Важна је и корела-ција градива физике с ваншколским искуством ученика. Корелација градива је, такође, саставни део образовних стандарда за наставни предмет физика.

Хоризонталну корелацију наставних садржаја физике релативно је лако уочити, разумети и ученицима указати на њу. Њени оквири су већ постављени програмом са-мог предмета и уџбеником написаним према њему. Наставник који реализује наставни програм стручно је оспособљен15 да може лако уочити да ли је ова корелација напра-вљена на прави начин и да је, по потреби, побољша и учини ефикаснијом. Повезивање градива неопходно је ради постизањa бољег квалитета наставног процеса и очекива-них исхода знања код ученика.

Неки од примера хоризонталне корелације су:– маса тела – II Њутнов закон,– убрзање – II Њутнов закон,– равномерно променљиво праволинијско кретање – кретање тела под дејством

силе теже,– II Њутнов закон – силе трења и силе отпора средине,– II Њутнов закон – деловање две силе дуж истог правца,– II Њутнов закон – сила потиска у течности и у гасу,– слободно падање тела – гравитациона потенцијална енергија,– силе трења – коефицијент корисног дејства,– убрзано кретање – брауновско кретање.

Вертикална корелација је, такође, јасна и лако уочљива. Изразито је битна јер је настава физике, од шестог разреда, па до завршетка средње школе, у великој мери замишљена тако да се садржаји излажу спиралним системом.

Примери вертикалне корелације:– II Њутнов закон преко масе тела и убрзања – II Њутнов закон преко промене импулса

у јединици времена,– равномерно променљиво праволинијско кретање – равномерно променљиво

кружно кретање, – зависност брзине и пута од времена при равномерно променљивом праволинијском

кретању – једначине трајекторије, механичка енергија,– убрзање при кретању тела под дејством силе теже – једнакост инерцијалне и

гравитационе масе, принцип еквиваленције, – слободно падање тела, бестежинско стање – неинерцијални системи референце,

гравитационо поље, јачина гравитационог поља, – хитац навише и хитац наниже – Галилејеве трансформације и инерцијални системи

референце, – силе трења и силе отпора средине (трење мировања, клизања и котрљања), утицај

ових сила на кретање тела – неконзервативне силе,– слагање две силе које делују дуж истог правца – слагање сила које делују дуж

различитих праваца, спрег сила,

15 Гарант његове стручне оспособљености јесте диплома о завршеним адекватним студијама на којима је овладао потребним знањима.

58

– појам и врсте равнотеже тела – стабилност механичког система, динамичка равнотежа,

– сила потиска у течности и гасу – услови пливања и тоњења тела,– закон о одржању механичке енергије – откриће неутрина,– топлотно ширење тела – атомска структура материје,– честични састав супстанције: молекули и њихово хаотично кретање – расподела

молекула по брзинама, притисак гаса и температура, једначина идеалног гасног стања, изопроцеси и гасни закони,

– количина топлоте – први принцип термодинамике,– појам и мерење температуре – гасни термометар,– унутрашња енергија и температура – унутрашња енергија и њена промена.

4.2. Корелација наставних садржаја физике и других наставних предмета

С обзиром на то да је фундаментална природна наука, физика се налази у основи свих осталих наука. Стога су и корелације с хемијом, биологијом и географијом веома јаке и изражене.

4.2.1. Физика и хемија

Када је реч о корелацији физике и хемије у програму наставе хемије у седмом разреду основне школе, на самом почетку се истиче: „Циљ наставе хемије јесте да се осигура да сви ученици стекну базичну jeзичку и научну писменост и да напредују ка реализацији одговарајућих Стандарда образовних постигнућа...” Физика и хемија су веома повезане с обзиром на то да су по предмету, садржају и методама веома блиске једна другој. У обе науке (а тиме и оба наставна предмета) користе се исти модели, теорије и закони (нпр. модел идеалног гаса, кинетичка теорија, гасни закони, термодинамика, модели атома, спектар електромагнетних таласа...). Због тесне повезаности ове две науке с временом се развила и посебна научна дисциплина – физичка хемија.

Постоји такође низ (физичких) величина које су „заједничке”, тј. користе се у оба предмета:

– маса,– густина,– концентрација,– унутрашња енергија,– количина топлоте,– температура...

У свим другим наукама користе се величине које се уводе у физици, при чему се неке од њих много чешће користе у другим наукама него у самој физици (на пример енталпија, која је једна од значајнијих величина за термодинамички третман хемијских реакција и одређивање да ли се одвијају с утрошком или ослобађањем топлоте).

59

Табела 4.2.1. Примери корелације појмова који се обрађују у физици и хемији у шес-том и седмом разреду основне школе

Физика (6. разред) Хемија (7. разред)

Физика као природна наука и методе којима се служи

Материја и супстанца. Физичка и хемијска својства супстанци

Основне и изведене физичке величине и њихове јединице. Међународни систем мера

Количина супстанце. Мол. Моларна маса. Израчунавања у хемији


Топлотно ширење телаВежба IV: физичке и хемијске промене (топљење леда, савијање магнезијумове траке)

Честични састав супстанције: молекули и њихово хаотично кретање

Атом. Молекул

Закон о одржању енергије Закон о одржању масе16


Топлотне појавеИспитивање проводљивости топлоте и електрицитета, као и магнетичности неких метала

Количина топлоте. Специфични топлотни капацитет. Топлотна равнотежа

Вежба: физичка својства неметала,испитивање физичких својстава неметала (агрегатно стање, растворљивост у води и неполарном растварачу)


Физичка својства соли (агрегатно стање, растворљивост)


Загађивачи ваздуха, воде и земљишта. Мере заштите

Иако је о овоме било речи у приручнику за шести разред, због њиховог општег зна-чаја за све природне науке, у табели 4.2.1. наведени су кључни примери корелације појмова физике и хемије. Како је реч о сличностима у методологији свих природних наука и о међународном систему мера који је заједнички за све природне науке, ова корелација је општијег карактера од наведеног у табели.

16 Код ове корелације треба бити опрезан јер је закон о одржању масе само приближан закон. Наиме, у Ајнштајновој теорији релативности претпостављено је, а затим у експериментима показано, да постоји релација еквиваленције између масе и енергије. Реч је, наравно, о чувеној једначини E = mc2, чија је последица, између осталог, и да је закон о одржању енергије егзактан и да на неки начин обухвата закон о одржању масе и објашњава границе његовог важења на мале брзине кретања честица.

60

Занимљиво је рецимо то да је у програму хемије први оперативни задатак везан за то да ученик треба да разуме разлику између супстанце и физичког тела и супстанце и физичког поља.17 У физици у шестом разреду то је такође тема првих наставних јединица, када се покушава да се, кроз адекванте примере, направи разлика између супстанци и физичких поља. Тај посао, с обзиром на то да ученику који почиње да учи физику изгледа прилично апстрактан (па можда и непотребан), мора да се настави у свим разредима у којима се учи физика како би се обезбедило да буде успешно урађен.

Неки проблеми у вези са садржајем програма физике и хемије су: – временска неусаглашеност, тј. раскорак у програмима, која има негативне после-

дице по оба предмета;– дуплирање градива:

• материја и физичко поље изучавају се у физици у шестом разреду, а у хемији у седмом,

• атомска структура материје изучава се у хемији у седмом разреду, а у физици на крају осмог разреда;

– исти појмови дефинисани на различите начине;– исте величине означене различитим симболима.

За превазилажење таквих проблема потребна је стална сарадња наставника физике и хемије.

4.2.2. Физика и биологија

Веза физике и биологије генерално је прилично изражена. Нпр., процес фотосинтезе има квантну природу и једино се у таквом прилазу могу разумети сви његови аспекти. Акциони потенцијал ћелија јавља се услед промене разлике електричних потенцијала између спољашности и унутрашњости ћелије. Механизам лета птица или пливања морских бића био је основ за конструкцију разних пловних објеката и летелица. Биолуминисценција, појава да неки морски организми емитују светлост, сем што има јасну физичку подлогу, послужила је и као идеја за примену биолуминисценције у науци (за детекцију бактеријских инфекција, хемијских загађивача итд.).

Директна корелација програмских садржаја физике и биологије у седмом разреду приказана је у табели 4.2.2.

17 Од велике важности је да наставник физике погледа како су објашњени ови појмови у хемији, тј. у одговарајућим уџбеницима, како би начин објашњавања био кохерентан и појмовно што више усклађен. У супротном би различити приступи наставника хемије и физике могли да изазову збуњеност ученика који се први пут срећу с тим важним предметима.

61

Табела 4.2.2. Примери корелације појмова који се обрађују у физици и биологији у седмом и осмом разреду основне школе

Физика (7. разред) Биологија (7. разред)

Сила као узрок промене брзине кретања Кретање

Убрзање при кретању тела под дејством силе теже Деформације

Појам и врсте равнотеже тела. Полуга, момент силе. Равнотежа полуге и њена примена

Правилно држање тела

Принцип рада простих машина Вежба: посматрање костију, зглобова и шавова. Упоређивање с механичким зглобовима

Честични састав супстанције: молекули и њихово хаотично кретање Дувански дим и здравље

Физика (7. разред) Биологија (8. разред)

Топлотна равнотежа Услови живота на Земљи

Закон о одржању механичке енергије Пренос енергије и кружење супстанце (материје)


Екосистеми копнених вода; загађивање и могућности заштитеЕкосистеми мора; загађивање и могућности заштитеШумски екосистеми; угроженост и могућности заштитеТравни екосистеми; угроженост и могућности заштитеАнтропогени екосистеми (агроекосистеми и урбани екосистеми); угроженост и могућности заштите

Топлотна равнотежа Климатске промене. Ефекат стаклене баште

Честични састав супстанције: молекули и њихово хаотично кретање Оштећење озонског омотача

Закон о одржању механичке енергије. Коефицијент корисног дејства Енергетска ефикасност

4.2.3. Физика и географија

Као што је већ поменуто у приручнику за шести разред, много тема из наставе географије има физичку основу, па постоје и чврсте корелације наставних садржаја. Географија је иначе специфична по томе што сем што има неке аспекте природне нау-ке, по неким другим спада у друштвену. Њен „природњачки” део чврсто се ослања на

62

све природне науке, а нарочито на физику. Наставни садржаји географије у седмом разреду припадају углавном њеној „друштвеној” страни, тако да нема превише ко-релације с физиком. Међутим, приликом обраде континената и њихових делова, сем што се говори о њиховом географском положају, тема су и природногеографске од-лике континената. Тада се разрађује хоризонтална и вертикална разуђеност и вода на копну. То су последице, у највећој мери, физичких процеса који су се одвијали током еволуције Земље, тако да је у великој мери у корелацији с динамиком, равнотежом и топлотним појавама: другим речима, с целокупним програмом физике за седми раз-ред.

Корелација физике с географијом нешто је израженија ако се имају у виду програми овог предмета за шести и осми разред.

Табела 4.2.3. Примери корелације појмова који се обрађују у физици и географији у шестом разреду основне школе

Физика (7. разред) Географија (7. разред)

Унутрашња енергија и температура Својства морске воде (сланост, температура, боја, провидност)

Сила као узрок промене брзине тела Кретање морске воде


Загађивање мора и копнених вода и значај њихове заштите

Рад силе теже и силе трења. Гравитациона потенцијална енергија тела

Воде на копну: издан и извори, реке, речна мрежа, речни сливови, језера – подела према постанку језерских басена

Физика (7. разред) Географија (8. разред)

Рад силе теже и силе трења. Гравитациона потенцијална енергија тела

Постанак и територијални распоред главних рељефних целина

Унутрашња енергија и температура Климатски елементи и фактори

Сила као узрок промене брзине тела. Гравитациона потенцијална енергија тела

Реке црноморског слива: основне одлике и економски значај Реке јадранског и егејског слива: основне одлике и економски значај Језера: постанак, размештај и значај

Унутрашња енергија и температура. Гравитациона потенцијална енергија тела

Термоминералне воде: постанак, размештај, значај и искоришћавање

Веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада

Енергетика: врсте и размештај извора енергије и њихов значај

Снага. Коефицијент корисног дејства

Прерађивачка индустрија: машинска индустрија, електроиндустрија, хемијска индустрија, индустрија грађевинског материјала и неметала: размештај производње и значај

63

4.2.4. Физика и информатичко образовање

У низу циљева и задатака наставе физике налази се и развијање способности за примену знања из физике, док је један од оперативних циљева да ученик уме да рукује мерним инструментима. На основу тога јасна је спона с наставом техничког и инфор-матичког образовања.

Табела 4.2.4. Примери корелације појмова који се обрађују у физици и техничком и информатичком образовању у седмом разреду основне школе

Физика Техничко и информатичко образовање

Кинетичка енергија тела. Потенцијална енергија. Гравитациона потенцијална енергија тела. Веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада. Закон о одржању механичке енергије

Појaм и задаци машина и механизама: трансформација материје и енергије, пренос и трансформација оптерећења и кретања

Полуга, момент силе Мерење и мерна средства: дужине, угла, масе и момента

Рад силе теже и силе трења. Сила трења и коефицијент трења

Принципи обраде метала са скидањем струготине и без њега

Принцип рада простих машина Основни појмови и принципи рада машина и механизама

Кинетичка енергија тела. Потенцијална енергија. Гравитациона потенцијална енергија тела

Извори, коришћење и трансформација енергије

Веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада. Унутрашња енергија и температура

Погонске машине – мотори: хидраулични, пнеуматски, топлотни (цилиндри, турбине, парне машине и турбине, двотактни бензински мотори, четворотактни бензински мотори, дизел- мотори и остали мотори)

Табела 4.2.5. Примери корелације појмова који се обрађују у физици у седмом разре-ду, а у техничком и информатичком образовању у петом разреду основне школе


Квалитативно увођење појма механичке енергије тела. Кинетичка енергија тела. Потенцијална енергија

Природни ресурси на Земљи: материја, енергија, простор и време


Врсте и својства материјала (физичка, хемијска и механичка): дрво, папир, текстил, кожа, пластични материјали

Сила трења и коефицијент трењаНачин обраде материјала (принципи деловања алата за механичку обраду материјала, испитивање материјала)

Сила трења и коефицијент трења. Принцип рада простих машина. Полуга, момент силе

Правилно коришћење алата за ручну обраду материјала, извођење операција и заштита на раду: обележавање, сечење, завршна обрада (бушење, равнање, брушење)

64

Веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада Појам и значај енергије

Кинетичка енергија тела. Потенцијална енер-гија. Гравитациона потенцијална енергија тела

Извори енергије (необновљиви, обновљиви и алтернативни)

Веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада. Закон о одржању механичке енергије

Трансформација, коришћење и штедња енергије. Коришћење енергије: Сунца, ветра, воде

Тренутна и средња брзина тела. Сила као узрок промене брзине тела. Појам убрзања Саобраћај (појам): врсте, структура, функција

Табела 4.2.6. Примери корелације појмова који се обрађују у физици у седмом разре-ду, а у техничком и информатичком образовању у шестом разреду основ-не школе


Појам и врсте равнотеже тела. Полуга, момент силе. Равнотежа полуге и њена примена

Конструктивни елементи грађевинског објекта

Снага. Коефицијент корисног дејства Енергетика у грађевинарству

Количина топлоте

Мере за рационално коришћење топлотне енергије у грађевинарству: топлотна изолација зграде, коришћење Сунчеве енергије

Табела 4.2.7. Примери корелације појмова који се обрађују у физици у седмом разреду, а у техничком и информатичком образовању у осмом разреду основне школе


Веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада. Закон о одржању механичке енергије

Производња, трансформација и пренос електричне енергије

Кинетичка енергија тела. Потенцијална енергија. Гравитациона потенцијална енергија тела

Алтернативни извори електричне енергије


Електроинсталациони материјали и прибор – својства и примена (проводници, суперпроводници, изолатори, прекидачи, утикачи, сијалична грла, осигурачи, грејна тела, термостати)

4.2.5. Физика и историја

Када је реч о друштвеним наукама, постоји јасна корелација физике с наставом историје. Трење и савладавање трења коришћењем облица које се подмећу под терет који треба померити (у старом Египту су се на тај начин транспортовали камени бло-кови у току градње пирамида), откриће точка, парне машине, изуми су који су имали велики утицај на развој људског друштва.

65

Једна од значајнијих тема у градиву историје у седмом разреду јесте Индустријска револуција (појам револуције; парна машина, текстилна индустрија, рударство, тешка индустрија, железница; друштво – јачање грађанске и појава радничке класе). Овај део градива директно је у корелацији са две теме из физике: механички рад и енергија и топлотне појаве.

У градиву петог разреда историје налазе се јединице посвећене појму прошлости и појму времена и његовом мерењу и рачунању, што је у корелацији с једном од основ-них физичких величина из међународног система – временом.

Градиво историје осмог разреда посвећено је свету у другој половини 19. и почет- ком 20. века. Прва наставна јединица је Промене у привреди, друштву и култури у другој половини XIX и почетком XX века и тиче се друге индустријске револуције. Спона с гра-дивом физике седмог разреда поново иде преко тема које су посвећене енергетици. Наставна тема историје о савременом свету везана је за нове технологије и њихову примену у ратним сукобима у оба светска рата. После Другог светског рата у свету по-чиње велика трка у овладавању новим технологијама која траје и данас. Основа свих нових технологија јесте у природним наукама, нарочито у физици.

4.2.6. Физика и математика

Корелацију физике и математике вероватно је најлакше открити у формалном приступу у коме се сматра да се физика своди на математизацију природе. Поставка физике ипак је мало другачија, макар у том смислу што су често физичари били ти који су развијали посебне начине описа природе који су, након тога, постајали класичне математичке дисциплине. У даљем тексту биће назначене само неке од бројних корелација градива ова два предмета, а наставнике охрабрујемо да сами трагају за осталима које ће им бити од користи у квалитетнијој реализацији наставе.

Табела 4.2.8. Примери корелације појмова који се обрађују у физици и математици у седмом разреду основне школе

Физика Математика

Зависност брзине и пута од времена при равно-мерно променљивом праволинијском кретању Квадрат рационалног броја

Зависност брзине и пута од времена при равномерно променљивом праволинијском кретању

Решавање једначине x² = a, a > 0; постојање ирационалних бројева (на пример, решења једначине x2 = 2)

Сва графичка представљања у физици Реални бројеви и бројевна права

Зависност брзине и пута од времена при равно-мерно променљивом праволинијском кретању Квадратни корен, једнакост √a² = |a|

Све формуле у физици су алегбарски изрази. Алгебарски изрази

Графичко представљање зависности брзине и пута од времена код равномерно праволинијског кретања. Графичко представљање зависности брзине тела од времена код равномерно промен- љивог праволинијског кретања

Правоугли координатни систем у равни

66

Табела 4.2.9. Примери корелације појмова који се обрађују у физици у седмом разреду, а у математици у петом разреду основне школе


Обрада резултата мерења у лабораторијским вежбама Заокругљивање бројева

Средња вредност мерења Аритметичка средина

Табела 4.2.10. Примери корелације појмова који се обрађују у физици у седмом разреду, а у математици у шестом разреду основне школе


Графичко представљање зависности физичких величина Цели бројеви на бројевној правој

Резултати свих мерења и израчунавања у физици и техници јесу рационални бројеви. Рационални бројеви

Сва израчунавања у физици своде се на ове рачунске операције.

Рачунске операције у скупу Q и њихова својства

Табела 4.2.11. Примери корелације појмова који се обрађују у физици у седмом разреду, а у математици у осмом разреду основне школе


Већина зависности величина у физици своди се на линеарну једначину.

Линеарна једначина. Решавање линеарних једначина с једном непознатом

Графичко представљање зависности физичких величина Линеарна функција

Графичко представљање зависности физичких величина

График линеарне функције; нула функције

Графичко представљање зависности физичких величина

Цртање и читање графика линеарних функција

Приказ резулата мерења у физици Графичко представљање података

Решавање рачунских задатака Појам линеарне једначине сa две непознате

4.2.7. Физика и физичко образовање

Без навођења више детаља, може се рећи да корелације постоје у сваком разреду. Поменимо само неке примере у којима је то очигледно. Мерење времена доласка на циљ код трчања (одређивање брзине кретања – тренутне и средње), ход по греди и вежбе на њој (равнотежа), развијање физичких способности брзине, снаге (одлични примери свакодневне примене ових физичких величина). Иако није реч о градиву седмог разреда физике, није лоше уочити да је код праћења кретања тела ученика при вежбама на разбоју нарочито погодно анализирати кретање њихових центара маса.

67

4.2.8. Физика и ликовна и музичка култура

Јединство света око нас огледа се, између осталог, и у корелацијама између физике као науке и ликовне и музичке уметности, односно између одговарајућих предмета у основној школи. Оне су истакнуте и у начину остваривања програма ликовне културе, где се, на пример, наводи да: „Целином пропорција (размерa, сразмера) ученицима треба у корелацији са математиком, физиком и биологијом указати да су односи величина и облика услов за квалитетно ликовно мишљeње имајући у виду законитости у природи.”

Треба указати на значај целине композиција и простор, како би ученици у складу са узрасним могућностима проучили овај појам као организацију и однос разних елемената у одређеном простору. Стога се у програму ликовне културе инсистира на успостављању корелације с музичком културом, математиком и физиком. Када је реч о композицијама, с обзиром на то да се елементи компонују у простору, неопходно је да се композиција повеже са знањима о пропорцијама, и да се ученицима предочи појам простора који је иначе један од главних појмова и у физици. У оквиру ликовне културе једна од важних ствари јесте овладавање перспективом, која је од велике помоћи код скицирања разних процеса и појава у физици. Сем поменутог постоје и корелације везане за кретање, цртање – трење, руковање разним материјалима специфичних физичких карактеристика итд.

Када је реч о музичкој култури, директна корелација постоји између ње и акустике, која је у програму физике у осмом разреду (нпр. разне врсте инструмената и принцип формирања звука). Независно од тога, постоји низ могућности да се направи корелација с физиком у седмом разреду.

4.2.9. Физика и верска настава

Верска настава и грађанско васпитање као алтернатива, постају део нашег школског система од 2001, када се уводе као факултативни предмети у први разред основне и средње школе. Од школске 2002/03. добијају статус изборних предмета у основној и средњој школи. Наставни програм, поред осталог, тражи уважавање позитивних искустава и достигнућа других предмета, међу којима се налази и физика. Како је верска настава укључена у школски систем, она мора бити у корелацији и у сталној вези с другим предметима. Имајући у виду образовну и васпитну улогу школе у целини, различитости се морају уважавати, али се не смеју конфронтирати, јер то збуњује децу.

Обично се сматра да с верском наставом имају одређене везе предмети као што су историја, можда народна традиција и неки предмети слични њима. Свакако да постоји и корелација православног катехизиса са осталим предметима који спадају у групу предмета верске наставе (католички вјеронаук, исламска вјеронаука (илмудин), евангеличко-лутерански веронаук Словачке евангеличке цркве а. в., верско васпитање Реформатске хришћанске цркве, хришћанска етика Евангеличке хришћанске цркве а. в. и предмета веронаука – јудаизам18).

За наставнике физике од значаја је корелација ових предмета с физиком, корелација које наизглед нема. Физичари су обично склони томе да корелацију градива физике виде само према математици, природним наукама и техници. У чланку новина српске патријаршије Православље, у броју 1.085 из 2014, може се пронаћи приказ нових уџбеника православног катихизиса, а такође га има и на веб-адреси

18 Наведени су називи свих предмета из којих се реализује настава у оквиру предмета „верска настава”.

68

http://pravoslavlje.spc.rs/broj/1085/tekst/novi-udzbenici-pravoslavnog-katihizisa/. У овом приказу истакнуто је да је основни текст уџбеника (за седми и осми разред основне школе) прожет додацима који повезују верску наставу и друге предмете (историју, биологију, физику, уметност), а који су представљени тако да су повезани с решењима званичних уџбеника поменутих предмета и приређени тако да одговарају потреби корелације у образовном процесу. Намера овог текста није да налази сва таква места у поменутим уџбеницима, али је тема свакако веома интересантна, па предлажемо колегама да у разговору с наставницима верске наставе пронађу заједничке теме за које је могуће направити синергичну корелацију.

Да се наставници из других научних области на озбиљан начин баве корелацијом с верском наставом закључује се и из чињенице да већ постоје чланци у којима се анализира присутност математике у верској настави, али и религије у настави математике. Слично важи и за остале науке. Идеја је сасвим логична – дуги низ година науке су се развијале под великим утицајем религије, па је самим тим корелација неизбежна. Велики научници попут Паскала, Декарта, Гауса, Лајбница, Р. Бошковића, Кошија, Ојлера, Римана, Хамилтона, Бернулија... били су дубоко религиозни.

4.2.10. Физика и ваншколско искуство ученика

Корелација градива физике с ваншколским искуством ученика од великог је значаја јер ученицима указује на смисао садржаја које уче и на њихову директну везу са свако-дневним животом. Њихова мотивација за савладавање садржаја сасвим извесно расте уколико су свесни њиховог значаја и места у животу.

Примери корелације су бројни. Ево само неких од њих:– сила као узрок промене брзине тела; појам убрзања – уочавање примера промене

брзине тела и убрзања;– успостављање везе између силе, масе тела и убрзања – уочавање примера у који-

ма се види да за једнаку промену брзине тела која су масивнија треба деловање силе већег интензитета;

– интензитет, правац и смер брзине и убрзања – примери кретања брзинама истог интензитета, али различитих смерова и праваца;

– тренутна и средња брзина тела – пример кретања од куће до школе аутобусом који убрзава и успорава, и кретања средњом брзином по истој путањи;

– међусобно деловање два тела – силе акције и реакције – кретање на скејтборду, испаљивање метака из пушке, ударање лопте у одбојци;

– слободно падање тела, бестежинско стање – навођење примера цене боравка у бестежинском стању;19

– силе трења и силе отпора средине (трење мировања, клизања и котрљања); утицај ових сила на кретање тела – било које кретање одвија се уз деловање силе трења;

– појам и врсте равнотеже тела; полуга, момент силе; равнотежа полуге и њена при-мена – клацкалица;

19 Једна недеља боравка на међународној свемирској станици кошта око 35.000.000 долара, пет минута у авиону за обуку астронаута око 5.000 долара, неколико секунди у луна-парку око 20 долара, део секунде приликом скакања са столице у кући – не кошта ништа.

69

– сила потиска у течности и гасу; Архимедов закон и његова примена; пливање и тоњење тела – боравак у базену и кади;

– веза између промене механичке енергије тела и извршеног рада; закон о одр-жању механичке енергије – утрошак бензина у аутомобилима;

– снага; коефицијент корисног дејства – поређење снаге различитих типова ауто-мобила;

– топлотно ширење тела – дилатационе спојнице на мостовима, жице далековода лети и зими;

– количина топлоте; специфични топлотни капацитет – споро отапање коцке леда на собној температури.

4.2.11. Физика и предмети 1–4. разреда основне школе

Настава физике у седмом разреду наставак је наставе физике у шестом разреду, али и наставак обраде природних феномена и увођења за то потребних концепата, што је започето у нижим разредима основне школе. При томе треба највише имати у виду предмете као што су: свет око нас (први и други разред), природа и друштво (трећи и четврти разред) и математика. У оквиру тих предмета ученици су се већ упознали с многим процесима и појавама (кретање, агрегатна стања, гравитационо деловање, јединице мере и мерење...). Позиција наставника који предаје у седмом разреду у том је смислу нешто боља него што је наставника у шестом разреду, јер су се ученици већ привикли на физички начин размишљања и третирања природних појава. Иако је између млађих разреда и седмог разреда прошло доста времена, при увођењу појмова у оквиру наставе физике мора се имати у виду градиво обрађено у том периоду. С једне стране, то може бити веома добра основа за њихово даље продубљивање у оквиру фи-зике, а с друге, уколико је нешто научено или схваћено погрешно, мора се приступити редефиницији таквих претконцепција.

Дијагонална корелација физике с предметима свет око нас и природа и друштво у нижим разредима основне школе, приказана је прегледно у следећим табелама.

Табела 4.2.12. Примери корелације појмова који се обрађују у предмету свет око нас с појмовима који се обрађују у настави физике у седмом разреду

Свет око нас Физика

1. разред

Струјање ваздуха Сила као узрок промене брзине тела

Материјали, њихова својства (тврдо – меко, провидно – непровидно, храпаво – глатко) и понашање у води (плива – тоне, растворљиво – нерастворљиво)

Пливање и тоњење тела

Понашање материјала под различитим спољашњим механичким и топлотним утицајима: истезање, сабијање, савијање, увртање, промене при загревању и хлађењу

Топлотно ширење тела

70

Светлост и сенка: облик и величина сенке, обданица и ноћ Равномерно праволинијско кретање

Кретање – промена положаја у простору и времену, просторне (напред, назад, горе, доле, лево, десно) и временске одреднице (пре, сада, после)

Интензитет, правац и смер брзине и убрзања

Покретање и заустављање предмета: гура, вуче, подиже Сила као узрок промене брзине тела

Кретање у различитим срединама и по различитим подлогама (брзина и правац кретања)

Силе трења и силе отпора средине (трење мировања, клизања и котрљања). Утицај ових сила на кретање тела

Утицај облика предмета на његово кретање – клизање и котрљање


Кретање свуда око нас Равномерно праволинијско кретање

Пратим, мерим и бележим растојање и време

Лаб. вежба. Одређивање сталног убрзања при кретању куглице низ жлеб

2. разред

Промене које настају при загревању и хлађењу воде и ваздуха (промена температуре, испаравање и замрзавање воде, настајање облака, магла, падавине, ветар...)

Појам и мерење температуре

Понашање материјала под механичким утицајима

Сила

Утицај топлоте на тела (промена температуре, ширење и скупљање, топљење и очвршћавање, сагоревање...).Топлотна проводљивост материјала


Кретање у простору и времену (промена положаја у току времена)

Равномерно променљиво праволинијско кретање

Шта све утиче на брзину кретања тела (облик и величина тела, материјал од кога је начињено, подлога, средина, јачина деловања)

Сила као узрок промене брзине тела.Силе трења и силе отпора средине (трење мировања, клизања и котрљања). Утицај ових сила на кретање тела

Брзина кретања организама у зависности од облика тела и средине у којој живе


71

Табела 4.2.13. Корелација наставних појмова предмета природа и друштво с физиком у седмом разреду

Природа и друштво Физика

3. разред

Понашање тела (материјала) у води и различитим течностима (плива – тоне, раствара се – не раствара се; зависност брзине растварања од уситњености материјала, температуре и мешања)

Пливање и тоњење тела

Промене при загревању и хлађењу течности (промена температуре, испаравање – брже, спорије, замрзавање...)

Количина топлоте. Појам и мерење температуре

Ваздух притиска и покреће. Променљивост облика и запремине

Механички рад. Сила као узрок промене брзине тела

Промене које настају при загревању и хлађењу ваздуха (промена температуре, запремине, струјање ваздуха...) Количина топлоте

Чврсто, течно, гасовито – разлике и сличности (облик, запремина, понашање при механичким и топлотним утицајима)


Различити облици кретања и њихове основне карактеристике (кретање по правој линији, кружно кретање, кретање тела на опрузи, клатна, таласање...; уочавање узрока настанка неких кретања и периодичног понављања)

Механички рад. Сила као узрок промене брзине тела

Када и како тела падају, клизају се и котрљају наниже Рад силе теже и силе трења

Кретање производи звук (треперење затегнуте жице, гумице, затегнуте коже...). Механички рад

Специфичне промене материјала под топлотним и механичким утицајима (метал, пластелин, вода, пластика различите тврдоће, дрво, восак, алкохол, крзно...)


Ваздух – топлотни изолатор Појам и мерење температуре

4. разред

Правила која важе за сва кретања (покретање, заустављање, промена брзине...)

Сила као узрок промене брзине тела

Шта и како утиче на пређено растојање неког предмета; падање различитих предмета; клизање и котрљање наниже; шта утиче на брзину кретања клатна

Сила као узрок промене брзине тела

Од чега зависи величина сенке Праволинијско кретање

72

Материјали и њихова својства: механичка, топлотна, електрична, магнетна, растворљивост

Појам и мерење температуре

Који материјали најбоље проводе топлоту Појам и мерење температуре

Рад – свесна активност човека Механички рад. Рад силе

Сунце, ваздух, вода – обновљиви извори енергије Коефицијент корисног дејства

Угаљ, нафта, гас – необновљиви извори енергије, заштита животне средине

Коефицијент корисног дејства

Недовољно искоришћени и еколошки извори енергије Коефицијент корисног дејства

Рад, производња, потрошња и одрживи развој Механички рад

Наставни план основне школе поред обавезних садржи и изборне предмете. Међу овим предметима постоје неки који су од великог значаја за развој знања у области физике. Такви су, рецимо, предмети рука у тесту, чувари природе и од играчке до рачу-нара.

У оквиру предмета рука у тесту – откривање природе, у првом разреду обрађују се следеће наставне теме:

– „Кретање у простору и времену”,– „Нежива природа”,– „Веза живе и неживе природе”,– „Електричне појаве”.

У другом разреду:– „Кретање у простору и времену”,– „Веза живе и неживе природе”,– „Електричне појаве”.

У трећем разреду:– „Веза живе и неживе природе”,– „Електричне појаве”,– „Магнетне појаве”,– „Кретање тела под дејством силе теже”.

У четвртом разреду:– „Кретање у простору”,– „Равнотежа тела”,– „Притисак”,– „Топлотне појаве”,– „Електричне појаве”,– „Магнетне појаве”,– „Светлосне појаве”.

С градивом физике у седмом разреду постоји дијагонална корелација са свим тема-ма које су предвиђене програмом. Може се рећи да је програм овог предмета на неки начин комплементаран програмима свет око нас и природа и друштво.

73

5. НАСТАВА ФИЗИКЕ УСМЕРЕНА ПРЕМА ОДГОВАРАЈУЋИМ КОМПЕТЕНЦИЈАМА

Данашње друштво засновано је на знању и процесу глобализације, што је последица јачања светског тржишта и конкуренције на глобалном нивоу. Услед тога стварају се нове потребе у друштвеном животу и животу појединца у свим областима: култури, научном и технолошком развоју, привреди, друштвеној повезаности, положају и улози поједин-ца као грађанина и његовом личном развоју. Живот и рад у савременом друштву брзих промена и оштре конкуренције захтевају нова знања, вештине, способности, вредности и ставове, тј. нове компетенције појединца. Ове компетенције подразумевају развој ино-вативности, стваралаштва, друкчије решавање проблема, развој критичкога мишљења, предузимљивости, информатичке писмености, социјалних и других компетенција. Мишљењe многих је да то није могуће остварити у традиционалном васпитно-образов-ном систему, који у највећој мери функционише као средство преношења знања. Због тих разлога јавиле су се савремене образовне тенденције да се начини помак с преноса знања на развој компетенција, што се може остварити само уколико се направи заокрет у приступу и начину програмирања васпитања и образовања.

5.1. Кључне међупредметне компетенције

Компетенције се дефинишу као комбинација знања, вештина и ставова. Кључне компетенције су потребне свакој особи за лично испуњење и развој, активно грађан-ско залагање, друштвено укључивање и запошљавање. Европска унија је 2006. године дефинисала осам кључних компетенција концепта целоживотног учења:

Компетенција Дефиниција

1. Комуникација на матерњем језику

Комуникација је способност изражавања и тумачења мисли, осећаја и чињеница у усменом и писменом облику (слушање, говорење, читање и писање) и лингвистичко узајамно деловање на одговарајући начин у читавом низу друштвених и културних садржаја – као што су посао, образовање, кућа и слободно време.

2. Комуникација на страном језику

Комуникација на страним језицима у великој мери има исту димензију вештина као комуницирање на матерњем језику: способност разумевања, изражавања и тумачења мисли, осећаја и чињеница у усменом и писменом облику у одговарајућем низу друштвених садржаја – у складу са жељама и потребама појединца. Комуникација на страном језику захтева и вештине посредовања и међукултурног разумевања.

3. Математичка писменост и основна знања из науке и технологије

Математичка писменост је способност сабирања, одузимања, множења, дељења и израчунавања обима при менталном и писменом израчунавању, са сврхом решавања низа проблема у свакодневним ситуацијама. Нагласак је на процесу, а не на резултату, на активности, а не на знању.Даљим развојем математичке компетенције, она, зависно

74

од контекста, укључује способност и спремност коришћења математичких облика мишљења (логичко и просторно размишљање) и приказивање (формула, модела, конструкција, графикона/дијаграма) који имају универзалну примену код објашњавања и описивања стварности.Научна компетенција је способност и спремност да се употреби склоп знања и методологија који се користе у науци да би се објаснио свет природе.Технолошка компетенција се тумачи као примена знања да би се променило природно окружење у одговору на уочене људске жеље или потребе.

4. Дигитална компетенција

Дигитална компетенција подразумева сигурну и критичку употребу електронских медија на послу, у слободном времену и комуницирању. Ова компетенција повезана је с логичким и критичким размишљањем, високим нивоом вештине управљања информацијама и добро развијеном вештином комуницирања.На најнижем нивоу, информационо-комуникационе технологије (ИКТ) укључују употребу мултимедијалне технологије за проналажење, примање, складиштење, производњу, представљање и размену информација и комуницирање у интернет мрежи.

5. Учење како се учи

Учити како се учи представља способност и умеће организовања и уређивања сопственог учења, било појединачно било у групама. То укључује и умеће располагања временом, решавање проблема, стицање, процесирање, оцењивање и усвајање знања, као и примену новог знања и вештина у различитим контекстима – код куће, на послу, у образовању и васпитању. Учити како се учи знатно доприноси успешном управљању сопственом каријером.

6. Међуљудска и грађанска компетенција

Међуљудска компетенција обухвата све облике понашања којима треба овладати да би појединац делотворно и конструктивно могао да учествује у друштвеном животу и решава проблеме када је то потребно. Међуљудске вештине нужне су за интеракцију између двоје или више људи и примењују се у јавном и приватном домену. Опсег грађанских компетенција је шири од међуљудских и може се описати као скуп компетенција које појединцу омогућавају учешће у грађанском животу друштва.

7. Предузетништво и смисао за иницијативу

Предузетништво има активну и пасивну компоненту: оно укључује склоност да сами уносимо промене, као и способност да прихватамо, подржавамо и адаптирамо иновације које долазе споља. Предузетништво подразумева прихватање одговорности за сопствене поступке, било позитивне било негативне, развијање стратешке визије, постављање циљева и њихово постизање, као и мотивисаност за њихов успех.

8. Културолошка експресија

Културолошка експресија подразумева прихватање важности креативног изражавања идеја, искустава иосећања у читавом низу медија, укључујући и музику, телесно изражавање, књижевност и ликовну уметност.

75

Све наведене компетенције могу послужити као добра почетна основа за иденти-фиковање стадијума на коме се налази наш образовни систем када је реч о кључним компетенцијама савременог образовања ученика. Из њихове структуре и смисла јасно је да треба да се развију до краја обавезног образовања и да представљају основу за даље учење.

Идентификовање кључних компетенција и реформисање школских програма у складу с њима почело је када је Европска унија усвојила поменути Европски оквир кључних компетенција за целоживотно учење (European Reference Framework of Key Competences for Lifelong Learning). Знања, вештине и ставови који су препознати као кључни са становишта развоја појединца, кључни су и за развијање иновативности, продуктивности, а тиме и конкурентности сваког друштва. Динамика промена које доносе нове технологије, као и социјалне промене, поставља пред образовни систем захтев да се развијају компетенције за нове и промењене послове, али и компетенције за прихватање и прилагођавање променама.

У нашем образовно-васпитном систему већ је извршен низ таквих промена које се, између осталог, огледају и у другачијем програму завршног испита у основном образо-вању и васпитању. Одговарајући правилник20 дефинише и структуру завршног испита и предвиђа да се у њој нађе и комбиновани тест.

Комбиновани тест испитује компетенције из природних и друштвених наука. Обух-вата садржај и компетенције из наставних предмета биологије, географије, историје, физике и хемије, као и опште компетенције, заједничке за природне и друштвене науке.

Програм завршног испита одређен је компетенцијама које се очекују од ученика на крају основног школовања. Та очекивања утемељена су у наставним програмима и општим стандардима постигнућа – образовним стандардима за крај обавезног об-разовања. Тестови које ученици решавају на завршном испиту састоје се од питања и задатака којима се испитују компетенције описане образовним стандардима са осно-вног, средњег и напредног нивоа. Тестови су конципирани тако да обухватају све нивое знања и одабране садржаје процењене као кључни за наставак школовања. Минимал-ни ниво компетенција је, као што је претходно напоменуто, дефинисан прописаним стандардима.

Наизглед, за наставу физике једино је значајна компетенција везана за математичку писменост и основна знања из наука и технологија. У вези с тим вредно је напоменути да се она у покушајима одређивања листе компетенција у Србији често своди само на компетенцију за рад с подацима и информацијама, што је прилично различито од ње-ног изворног значења и сасвим извесно веома штетно за исходе наставног процеса. Сем тога, не смеју се занемарити ни остале компетенције јер је неопходно да ученик уме да изражава своја научна сазнања на матерњем и страном језику, мора да поседује дигиталну компетенцију (због постојања обиља материјала на интернету, као и због обраде резултата евентуалних мерења). На пример, предузетништву и смислу за ини-цијативу познавање природних наука може само да користи. Учење како се учи такође је компетенција чијем се остваривању тежи јер омогућује даље напредовање особе. Овладавање свим (кључним) компетенцијама јесте, дакле, показатељ комплетности образовања и васпитања особе.

20 Правилник о програму завршног испита у основном образовању и васпитању, „Сл. гласник РС – Просветни гласник”, бр. 1/2011, 1/2012. и 1/2014.

76

5.2. Како се у школама подстиче развој кључних компетенција

Рад на постизању међупредметних компетенција одвија се паралелно с радом на садржајима и компетенцијама непосредно везаним за одређене предмете. То значи да оне морају да буду део свакодневног наставног контекста у којем се учење одвија, као што и одговорност за њихово развијање носи комплетан наставни процес, дакле сви наставници и школски предмети с којима се ученик среће. То значи да подржавање међупредметних компетенција тражи:

– заједничко планирање на нивоу школских тимова,– комплекснији рад наставника на часу који укључује промене у методама подуча-

вања и оцењивања (формативно оцењивање, ученички досије, ученички дневник и сл.),

– већу аутономију школе и наставника у реализацији образовних исхода.

Школске стратегије које доприносе развоју кључних компетенција могу се груписа-ти у три нивоа:

1. Планирање школског програма– Развој кључних компетенција дефинисан је у оквиру „традиционалних” предмета.– Развој кључних компетенција дефинисан је међупредметно (кроз различите

предмете). – Дефинисани су посебни предмети за развој појединих кључних компетенција

(нпр. предузетништво или информационе и комуникационе технологије).2. Методе подучавања и учења

– Ученички пројекти– Менторски рад с ученицима– Лични планови учења– Групни и тимски рад– Експерименти– Практично искуство– Формативно вредновање и оцењивање итд.

3. Организација рада у школи– Ваншколске активности– Укључивање спољашњих стручњака– Сарадња наставника, школско лидерство– Одговорност делегирана на ученике

5.2.1. Методе подучавања и учења

Ученички пројекти – проблемски и истраживачки усмерена настава, уважавају ини-цијативу ученика у процесу учења и његову унутрашњу мотивацију, и тиме га стављају у позицију субјекта, тј. главног носиоца процеса образовања, а не објекта. Наставнику додељују улогу „пратиоца” процеса самосталне конструкције знања (улога фацилита-тора21 и ментора). Менторски однос омогућава висок ниво индивидуализације процеса

21 Фацилитатор је особа која помаже људима у групи (у овом случају ученицима) да разумеју своје заједничке циљеве и да их остваре, без узимања главне улоге у дискусији. Наставник при томе саветује, охрабрује, дискутује о алтернативним решењима ситуација, обезбеђује подршку итд.

77

образовања, где су све интервенције наставника осмишљене према стварним потреба-ма ученика (уводи ученика у „наменско вежбање” у зони наредног развоја).

Пројектни задатак може бити индивидуални или групни, може обухватити рад у школи и код куће, може бити задат у склопу једног или више предмета.

У сваком случају, овај приступ омогућава:– самостално учење и деловање,– свест о сопственим вештинама и интересовањима и њихов даљи развој,– развој и преузимање одговорности за сопствено учење и деловање, – препознавање изазова и структурисање проблемских ситуација, као и развој кре-

ативних приступа решењима,– развој комуникацијских и сарадничких вештина и компетенција сналажења у кон-

фликтима,– уочавање и планирање организационог аспекта посла.

Лични планови учења. Ученици су охрабрени и подстакнути да самостално уче и сходно томе праве лични план учења. Када прикупе одређено искуство, у следећем кораку важно је да им се пружи прилика да искусе и увежбају самопроцену и вршњачку процену. Такво искуство је неопходно за припрему за целоживотно учење и директно доприноси развоју компетенције учења како се учи.

Групни и тимски рад. Колаборативно учење при разноврсним активностима у ма-лој групи усмереним на постизање заједничког циља, представља ефикасно средство за остварење академских и социјалних постигнућа. Оно полази од претпоставки да:

– је учење активан процес конструкције знања, – учење зависи од богатства контекста – богатији контекст представља изазов за

ученике,– се ученици разликују, те стога уносе вишеструке перспективе у учионицу (разли-

чито порекло, стилови учења, искуства, интересовања и аспирације – један исти приступ не може да одговара свима),

– је учење социјални догађај где се већи број умова усмерава на исти проблем.

Експерименти. Метода вештачког изазивања природних појава омогућава учени-цима да их детаљно упознају и истраже, као и да провере постојеће идеје и усвоје нове чињенице и научно размишљање. Експеримент развија способност посматрања и уочавања, развој логичног мишљења (анализа, синтеза, апстракција, генерализација), повезивање теорије с праксом. Експеримент и истраживачка настава уопште подржа-вају и развијају:

– систематско размишљање – способност уочавања односа међу појавама,– апстракцију – способност откривања правилности и значења, – експериментисање – способност налажења личног пута у трајном учењу,– социјалне компетенције – способност сарадње с другима.

Практично искуство. Школе треба да омогуће ученицима директан контакт са све-том рада, где ће ученици, зависно од својих интересовања и склоности, стицати спо-собност практичне примене знања и вештина стечених у школи.

На основу садржаја ове главе, може се рећи да се циљ наставе генерално (а тиме и наставе физике) своди на развијање свих кључних компетенција. Међупредметне компетенције се при томе никако не смеју занемарити. Све оне заједно чине целину, а њихово раздвајање на различите компетенције извршено је ради лакшег остваривања.

78

5.3. Рад на функционалној писмености ученика

Приликом процене постигнућа ученика у оквиру међународних програма, као што је PISA (Programme for International Student Assessment)22, од ученика се не тражи да ре-продукују садржаје различитих наставних програма, већ да их примене у релевантним ваншкoлским ситуацијама.

Бити функционално писмен значи протумачити контекст у оквиру којега је неки податак дат, схватити и довести ствари у одређену везу, користити научено знање у различитим ситуацијама. Знања која поседују овај квалитет (функционална) треба развијати од најранијег детињства. У оквиру школовања, она се развијају усмера-вањем образовних процеса према ученику и његовим активностима, као и нагла-шавањем оних образовних постигнућа која подразумевају развој раније поменутих компетенција.

Док је у прошлости било довољно поседовати елементарну или примарну језич-ку писменост, тј. познавање читања и писања као основних вештина, данас се очекује постизање секундарне или функционалне писмености23 (разумевање писмених упут-става у свакодневној комуникацији, нпр. код употребе појединих производа, испуња-вања уговора или формулара, сналажења у трговини, јавним установама), као и тер-цијарне, која је у вези с рачунарском, интернетском или SMS писменошћу.

Усвајање писмености целоживотни је процес који се не одиграва само у школи и ис-кључиво у формалном образовању већ и у интеракцији с родитељима и другим одрас-лим особама, с вршњацима, медијима. У оквиру формалног образовања главну улогу у подстицању развијања функционалног знања има наставник. Неке од активности који-ма се то постиже су:

– усмеравање ученика на разумевање значења речи и изградњу мреже појмова; – повезивање с претходним знањем на смислен начин; – обезбеђивање да услови учења буду што сличнији условима у којима треба при-

менити оно што је научено; – обезбеђивање јасноће излагања и представљање структуре садржаја који треба

савладати; – повезивање градива са искуствима која ученик већ поседује;– обезбеђивање хоризонталног учења тако што се ученик ставља у улогу онога који

подучава;– континуирано давање повратне информације ученику о његовом постигнућу и

сугестије шта треба урадити да би се оно унапредило;– награђивање сваког одговора који указује да ученик разуме градиво и његову

примену.

22 PISA је у овом тренутку највеће међународно истраживање у области образовања. Реализује се у организацији OECD-а од 1997. године. Тестирање ученика организује се сваке три године, а основни циљ је да се земљама учесницама омогући да донесу стратешке одлуке о образовању на основу емпиријских података о постигнућима ученика и условима у којима се они школују. Више података о овом истраживању може се наћи на веб-страни http://www.pisaserbia.org/.

23 У употреби је и појам функционалне неписмености под којим се подразумева недовољан ниво писмености, због чега човек не може да буде делотворан на свом радном месту и активно учествује у животу заједнице, упркос томе што може имати формално образовање.

79

Осим тога, наставник треба да поседује технике којима се проверава да ли реализо-ване активности подстичу развој функционалног знања. Потребан је додатни напор да би се осмислили задаци који од ученика захтевају да примене научено, а не само да ре-продукују градиво. Међутим, знање стечено у оквиру наставе, која подстиче функцио-нална знања и пружа могућност да се та знања провере практичном применом, имају већу трајност, већу трансферну вредност (могу се употребити на различите начине и у различитим контекстима) и представљају бољу основу за даље учење.

Ученици често изражавају неразумевање зашто нешто уче, што их чини пасивним, незаинтересованим и немотивисаним за школске садржаје и активности. Нарочито је тако са садржајима у оквиру предмета физика. Увид ученика да се стечена знања и вештине у школи могу применити ван школе, у решавању проблема у реалном животу, у задовољењу сопствених жеља и циљева, подстичу њихову мотивацију и активност. Тако физика од најнеприхваћенијег предмета може постати веома омиљена код уче-ника.

80

6. ОБРАЗОВНИ КОНСТРУКТИВИЗАМ У НАСТАВИ ФИЗИКЕ

У свим сегментима система школског образовања у нашој земљи учестале су дискусије на тему промена, а мишљења су неретко потпуно супротна. Ипак, многи ће се сложити да је образовни систем део друштвеног система, а самим тим и у узрочно-последичном односу с другим сегментима нашег друштвеног система. То наравно не значи да не треба ништа мењати, било глобално у образовном систему било локално, у вези с приступом настави сваког појединачног наставника. У наш постојећи систем образовања могуће је асимиловати постепене и умерене промене које нам пружа образовни конструктивизам. Ставове овог образовног правца могуће је интегрисати у наставу физике.

Да би се боље разумеле поставке образовног конструктивизма, неопходно је основно познавање филозофије природних наука. Један од предуслова за успешно извођење наставног процеса јесте и едукација наставника о савременим идејама филозофије природних наука. Чак и уколико наставник у припреми не размишља о филозофском аспекту поучавања, у учионици увек заступа неко филозофско становиште. При томе, уколико није добро упознат с филозофским аспектима садржаја које обрађује, може да се догоди да поруке упућене ученицима садрже становишта која су у филозофији природних наука превазиђена и неприхватљива.

6.1. Кратак осврт на филозофију природних наука

Филозофија природних наука покушава да нађе одговор на нека кључна питања као што су:

– Како настаје научно знање?– Да ли научник при истраживању природе мора да следи неку одређену процеду-

ру? Да ли постоји научна метода и ако постоји, како изгледа?– Који услови морају да буду задовољени да би научно објашњење неке појаве или

процеса било коректно?– Који је епистемолошки24 (сазнајни) статус природно-научног знања?– У чему се научни приступ неком проблему разликује од ненаучног?

24 Епистемологија (грчки epiotηimη знање и logos начело, закон) или теорија сазнања јесте грана филозофије која се бави природом, коренима настанка и крајњим дометима људског сазнања. Израз је увео шкотски филозоф Џејмс Фредерик Ферије (1808–1864). Питања којима се бави епистемологија су: „Шта је знање?” и „Како се долази до знања?”

81

6.1.1. Природа научног знања

Постоји више дефиниција знања. Према једној од њих, знање је објективно засно-вана увереност у исправност неког суда или ставова.25 Појам знање није идентичан појмовима истине и тврдње, као што је још Платон утврдио. Овај став приказан је на слици 6.1, према којој је знање подскуп тврдњи које су истовремено истините и у које се верује. Да би тврдња била знање, неопходно је да буде истинита и да се у њу верује, али то није и довољно (пресек тврдњи, истина и веровања већи је од круга који реп-резентује знање). У такве тврдње могу да верују појединци, на пример, те стога оне не припадају знању.

Слика 6.1. Однос знања, истина, веровања и тврдњи према Платону

За наставу физике најзанимљивије је питање природе научног знања, као и различити специфични облици знања који посебно долазе до изражаја у процесу учења, поучавања и наставног процеса у школи.

У другој половини 20. века било је неколико школа мишљења о природи научног знања, а најважнија становишта су: субјективистичко, консензуално и објективистичко.

По субјективистичком становишту научно знање је скуп уверења која подржавају научници. Оно постоји у свести појединаца и за њих он може да, на неки начин, нађе оправдање. Оправдање се налази на основу опажања или размишљањем. Аргумен-ти који се сматрају довољним за прихватање неке теорије зависе од епистемолошке оријентације оног ко треба да је прихвати. На пример, индуктивисти ће, за разлику од модерних реалиста и конструктивиста, захтевати да се научно знање изведе из чулног искуства и опажања. Према заговорницима субјективиста, коперниканска револуција није се десила зато што се Коперникова теорија боље слагала са астрономским пода-цима, него зато што је била интелектуално супериорна, елегантнија и, у правом смислу, лепша. На тој линији је и тврдња Макса Борна да је специјална теорија релативности била прихваћена много пре него што су је подржали резултати експеримената јер је учинила науку лепшом и значајнијом.

Према консензуалном становишту идеје појединачних научника саме по себи нису довољне. Оне подлежу критичком разматрању других научника унутар научне заједни-це. Научно знање је оно што научна заједница прихвати консензусом. Ово је иначе јед-на од основних поставки конструктивизма. Научно знање није прост збир појединачних

25 Ево још једне дефиниције: Знање је систем или логички преглед чињеница и генерализација о објективној стварности које је човек усвојио и трајно задржао у својој свести. При томе су чињенице конкретности, појединости о објективној стварности које човек упознаје перцептивним путем – блесак грома, мирис „плина”, топлота, хладноћа. То су све елементи знања доступни нашим чулима. Термини генерализације и апстракције односе се на појмове, правила, принципе, методе, законе, дефиниције, закључке, доказе, категорије, аксиоме, постулате, теорије, мисли, идеје, једначине... – укратко, на мисаоне представе о објективној стварности.

82

резултата истраживања, нити је компилација бројних неповезаних чињеница, опажања и теорија. Нучно знање је друштвени производ чланова научне заједнице. При томе, науч-но знање се разликује од других облика знања. Научно знање се, наиме, изражава јасним и недвосмисленим језиком који омогућује или његово прихватање или, ако се не прихва-ти, упућивање добро аргументованих примедаба. Циљ науке је постизање максималног нивоа консенсуза унутар научне заједнице. У идеалном случају корпус научног знања требало би да се састоји од чињеница и принципа који су чврсто утемељени и које је без озбиљних сумњи прихватила већина компетентних и добро информисаних научника.

Према објективистичком становишту, научно знање, након што је створено, постоји аутономно и независно од мишљења појединаца, иако су они одговорни и за његово стварање и за његов даљи развој. Научне идеје, принципи, модели и теорије узајамно су повезани у комплексну мрежу научног знања, која постоји објективно и независно од мишљења појединца. Објективност се ту не сме мешати са истинитошћу јер је научно знање погрешиво и подложно променама.

Најкомплетнији опис тог становишта дао је Карл Попер26 у књизи Објективно знање увођењем трију светова. Први свет (свет 1) јесте реални свет, тј. свет физичких објеката и физичких стања, који постоји независно од наших сазнања и идеја о њему. Други свет (свет 2) јесте свет менталних стања. Та прва два света била су уведена у филозофију још раније. Попер уводи и трећи свет (свет 3), свет објективног садржаја научних идеја, поетске мисли и уметничких дела. Постулирајући свет 3, настојао је да реши један од главних филозофских проблема – одређивање објективних карактера људског знања.

Три Поперова света шематски су приказана на слици 6.2. За потребе методике и наста-ве природно-научних предмета Поперова идеја о три света посебно је прихватљива и корисна јер омогућује усклађивање различитих приступа. У науци, креативни појединци проучавањем првог света помоћу већ постојећег трећег света унапређују свој други свет, а њихове нове спознаје након што их научна заједница прихвати консензусом постају сас-тавни део трећег света. У настави ученици имају директан контакт с првим светом преко експеримената и опажања, а главни део поучавања у вези је с конструисањем знања из трећег света (концепти, мреже концепата, принципи, модели, теорије). Наставник мора бити свестан да ће резултат проучавања бити унапређење других светова ученика. Тај се процес не дешава једнако за све ученике, па ће (и) резултати бити донекле различити, њихови други светови. Да је то заиста тако, потврђују бројне ученичке идеје и њихови различити ментални модели о физичким појавама. У традиционалној, предавачкој наста-ви директним излагањем преносе се одређени садржаји трећег света, па њени заговор-ници имплицитно претпостављају да ће резултат бити објективно знање, тј. мање-више подједнако научени садржаји трећег света. То је, наравно, погрешно. Конструктивистич-ки приступ поучавању посебно је усмерен на што успешнији развој другог света ученика (ученичких менталних стања) у настојању да разуме и сазна одговарајуће делове трећег света (објективног знања) који су прописани школским програмом.

Слика 6.2. Поперова три света

26 Карл Рејмонд Попер (1902–1994), британски филозоф аустријског порекла. Сматра се оснивачем савремене филозофије науке.

83

6.1.2. Различити типови знања важни за наставу

У литератури је дефинисано више типова знања које је корисно разликовати у процесу учења и поучавања. Најважнији од њих су:

Декларативно знање, које означава шта особа зна о наученим ситуацијама (чињенице, дефиниције, описи...), али не подразумева и способност примене тог знања у разрешавању нових проблемских ситуација. То је статичко и недовољно структурирано знање. Припада Поперовом другом свету. Основни елементи или структурне јединице декларативног знања јесу концепти, пропозиције и шеме. Структурна организација повезује различите концепте у мреже концепата. Резултат тога су закони, принципи, модели и теорије.

Експертско знање је знање карактеристично за експерте у одређеној дисциплини. Одлике су:

– заснива се на општим принципима,– структурирано је,– апстрактна репрезентација проблема повезана је с општим начелима на којима се

заснива добијање решења,– хијерархијски је уређено,– укључује и декларативно и процедурално знање.

Формално знање је продукт планског традиционалног поучавања, обично у школ-ском амбијенту. Формално знање је интерпретација света коју даје неко други. Примар-ни извор и обележје формалног знања јесте ауторитет. На процес стицања формалног знања нарочито утиче спонтано знање особе. У ширем контексту постоје одређене подврсте формалног знања: познавање програма, школско знање, научно знање.

Јавно знање је знање које се налази у књигама, научним и стручним часописима, уџбеницима. Састоји се од тврдњи и алгоритама. Припада Поперовом трећем свету.

Курикуларно знање садржано је у школском курикулуму и у уџбеницима. Припада такође Поперовом трећем свету.

Наивно знање (интуитивно, спонтано, претконцепције) јесте знање које особа стиче у интеракцији с окружењем, стицањем сопственог искуства, информацијама путем ме-дија, разговором с родитељима и познаницима итд. Припада Поперовом другом свету. Неке карактеристике овог знања су:

– процес стицања наивног знања није усмерен, збива се насумично током дужег раздобља,

– најчешће није у складу с јавним знањем,– за дату особу означава стварност у коју она верује.

Почетничко знање карактеристично је за почетнике, ученике који се први пут сретну с одређеном проблематиком. Припада Поперовом другом свету. Карактеристике су му:

– концепти су слабо диференцирани,– тврђења су непрецизна,– објашњавајуће шеме не произлазе из општих принципа него су специфичне за

разматрану ситуацију, што значи да наивне апстрактне репрезентације нису при-менљиве на већи број различитих ситуација,

– овакво знање је у најбољем случају декларативно, тј. није достигло процедурални ниво.

84

Прећутно знање је лично знање у таквом облику да га особа не може јасно фор-мулисати, не мора га чак ни бити свесна, али га интуитивно употребљава када јој је потребно. Прећутно знање јој омогућује да делује на начине које не може да објасни. На пример, може течно да говори матерњи језик без познавања граматике и правила о конструкцији реченица. Или, познато лице препознајемо међу хиљадама других, али не можемо речима да искажемо како то радимо. Прећутно знање постоји и у науци и код особа на свим степенима образовања.

Приватно знање је лично знање. Код ученика је оно резултат комбинације наивног и школског знања. Веома је важно јер особа у животу делује у складу са својим приват-ним знањем.

Процедурално знање је структурирано, опште стратегијско знање. Оно означава да особа зна да одговори на питање како нешто функционише и како треба применити неко знање. То је оперативно, активно динамичко знање које је одговорно за све наше унутрашње и спољње активности. Виши је ниво знања од декларативног. Укључује разумевање и способност особе да у разрешавању сасвим нових проблема примени одговарајуће поступке. Знати нешто у науци значи разумети везу међу различитим концептима, а то нужно уноси и процедуралну компоненту знања. Данас преовладава мишљење да би у савременој школи ученици требало да стекну знање које је што бли-же процедуралном.

Школско знање је термин који описује како многи ученици схватају оно што на тра-диционалан начин уче у школи. То је нешто што треба да се научи и репродукује да би се добила добра оцена, а нема много додира са стварним светом. Такво стање се може поправити савременим интерактивним облицима наставног процеса у коме долази до интеграције школског и приватног знања ученика.

Научно знање настало је истраживањем креативних појединаца и група, а консензу-сом га је прихватила научна заједница. Поруке су толико одређене и јасно формиране да прималац тог знања има могућност да се с њим сложи или да понуди добро заснова-не примедбе. Достиже максимални степен консензуса. Нужно је шематско и теоријско и састоји се од чињеница, општих принципа и мреже међусобно повезаних концепата. Припада Поперовом трећем свету. За разлику од ненаучног знања, заснива се на два битна принципа: принципу репродуцибилности и принципу равноправности посма-трача. До шездесетих година 20. века превладавао је такозвани хијерархијски модел раста научног знања према коме се ново научно знање једноставно придодавало већ постојећем. Тај модел пренаглашава успехе наука, завршни облик научног знања и уло-гу консензуалних активности у науци. Савременије становиште је да се битне промене и раст научног знања дешавају у раздобљима револуција у науци, када постоји несла-гање о централним теоријама дате дисциплине.

6.1.3 Поређење наивног, почетничког и експертског знања

За потребе наставе физике посебно је занимљиво упоредити неке од наведених типова знања. Разлог је у томе што се они дефакто појављују приликом поучавања. Упоредне карактеристике наивног, почетног и експертског знања наведене су у табели 6.1.

85

Табела 6.1. Неке карактеристике знања непоучаваног ученика, почетника и експерта

Особина Карактеристике знања непоучаваног ученика

Карактеристике знања почетника

Карактеристике знања експерта

Принципи

Идеје одређеног нивоа општости које изражавају везе. Примењују се у решавању проблема, могу служити за организовање шема.

За таквог ученика принципи су уопштена правила изведена из свакодневног искуства у облику низа пропозиција, тј. правила. Непрецизност се одражава у неодређености у значењу концепата, грешака у скали и неодговарајућих формулација општих правила. Принципи имају ограничен домен и теже да буду везани за одређену ситуацију. Није развијена представа да се апстрактни принцип може применити на широко подручје различитих ситуација. Нема свести о потреби конзистенције између правила која покривају различите физичке ситуације.

Принципи су релације између физичких величина, изражене као једначине или правила. Неки принципи су физичке законитости исказане једначином, али нема доказа да она служи за организовање знања или шема.

Принципи су главне физичке законитости које су наглашено апстрактне и изражавају јако уопштење. Сваком принципу придружени су услови под којима се он може применити. Приниципи су удружени у шеме које се оријентишу на садржај и воде рачуна о условима примене принципа. Услови применљивости обично су изражени својствима другог реда.

Објекти и физички услови (површинска својства – својства првог реда)

Физички објекти и услови, описани или они који се срећу у проблемским ситуацијама, њихов положај и стања кретања који се могу директно перципирати из вербалног описа, дијаграмa или директно опажене физичке ситуације.

Присутни су конкретни објекти и њихова директно опажљива својства. Разуман је закључак да објекти и њихова својства дефинишу специфичну физичку ситуацију. Таква ситуација наводи ученика да у меморији тражи општа правила која се односе на дате околности.

Физички објекти и њихова површинска својства основа су за категоризацију проблема. Закључује се да објекат или конфигурација објеката делују као организациони елемент у тој шеми проблема. Садржаји репрезентације могу бити конкретни објекти, али апстракције на нивоу дијаграма.

Конкретни објекти, њихове физичке конфигурације и дијаграми објеката присутни су у шеми, али немају наглашено место. Произлази да објекти примарно служе као средство за идентификацију својстава другог реда, и да понекад активирају конкретне шеме засноване на начелима.

86

Физички концепти и симболи:(својства другог реда)

Идеализација физичких објеката (аутомобил као материјална тачка) и конструкти или ентитети (енергија, сила), конвенционална репрезентација физичких ентитета (нпр. компоненте вектора).

Нема сазнања да се у тој шеми репрезентују својства другог реда. Концепти постоје, али су слабо диференцирани. Значење термина је њихово свакодневно значење, а не техничко значење.

Постоје неке конвенционалне репрезентације физичких ентитета. У репрезентацији проблема може се користити идеализација физичких објеката. Присутни су концепти и термини повезани с објектима који доминирају у шеми решавања проблема. Почетници узимају термине директно из формулације питања и траже једначину која би се користила за решавање проблема.

Наглашена је репрезентација физичких објеката у идеализираном облику. Садржај репрезентације је у складу с конвенцијом области. Постоји директна веза између својстава другог реда и приниципа. Присутни су концепти који су релевантни за организациону шему. Сваком концепту придружене су везе с другим концептима и важнијим физичким законима.

Наставник би требало да буде свестан да ученици пре поучавања располажу почетничким знањем, а сврха поучавања јесте да се њихово знање помакне што више – од почетничког знања ка експертском. Табела 6.1. приказује потешкоће с којима се наставник суочава приликом обраде неке наставне јединице. На самом почетку, када преовладава наивно учениково знање, главни циљ је идентификовање претконцепција и структурирање процеса концептуалних промена. Након што је обављена прва фаза поучавања у којој су уведени научни концепти којима се посматрана појава може успешно описати, наставник мора да буде свестан да ученици располажу само почетничким знањем. Такође, треба да буде свестан и који су недостаци таквог знања код ученика. Ти недостаци могу се отклонити тек у дужем процесу тзв. дозревања знања. Делотворан је начин да се од ученика тражи примена тог знања у решавању нових проблемских ситуација које се појављују у следећим садржајима. Наставни процес би стога морао да буде што више интерактиван. На тај начин ученичко почетно знање може доживети разне трансформације и приближити се експертском знању.

6.1.4. Каквом знању треба тежити у поучавању физике

Традиционална настава физике јесте предавачка и једносмерна. У таквој ситуацији сматра се добрим резултатом ако ученик стекне декларативно знање о садржајима који су наведени у школском програму. То значи да је он у стању да репродукује научено знање (онако како га је научио и за ситуације које су разматране на часовима), описе,

87

дефиниције, законе, моделе, математичка извођења. Слабим резултатом сматра се мањкаво декларативно знање, тј. ситуације када ученик неке од тих ствари није у стању да репродукује, јер их није научио.

Данас су промене на технолошком плану веома брзе, технолошки циклуси све краћи, пораст укупног знања све бржи, тако да се не може предвидети какве ће кон-кретне проблеме ученици морати решавати у блиској будућности. Декларативно знање, тј. чиста репродукција наученога, не може стога да послужи као чврст темељ за суочавање с тим, сасвим новим проблемима. У духу таквих стремљења је и изрека Де-ниса Габора, изумитеља холографије, да се будућност не може предвидети већ се мора креирати. У настави физике, корак који би значио припремање за ближу и даљу будућ-ност, могао би бити помак с декларативног ученичког знања ка процедуралном знању. Тај циљ се може остварити увођењем интерактивног наставног процеса и проблем-ски усмерене наставе, тј. наставе засноване на образовном конструктивизму о коме ће бити више речи касније у овој глави.

За илустровање разлике између декларативног и процедуралног знања, а и као аргумент да само декларативно знање није добар основ за суочавање с непознатим (ненаученим) ситуацијама, као примери могу да послуже питања с једног, у светским оквирима чувеног теста.27

Једно од питања гласи:

Велики камион се судари чеоно с малим аутомобилом. Током судара:

а) камион делује на аутомобил већом силом него аутомобил на камион, б) аутомобил делује на камион већом силом него камион на аутомобил, в) ниједно возило не делује силом: аутомобил је здробљен зато што се нашао ка-

миону на путу, г) камион делује силом на аутомобил, али аутомобил не делује силом на камион, д) камион делује на аутомобил једнаком силом као и аутомобил на камион. У једној средњој школи у Србији чак 70% ученика заокружило је да камион делује

на аутомобил већом силом него аутомобил на камион. Тачан одговор је дало 19% уче-ника, што показује неразумевање Њутновог концепта силе акције и реакције. Ученици поседују декларативно знање о Њутновим законима, али у једној, релативно непозна-тој ситуацији већином не дају тачан одговор.

Ево још једног питања:Слика приказује хокејашку плочицу (пак) која клиза праволинијски без трења по

хоризонталној површини. Плочица се креће сталном брзином v0 од тачке а до тачке б. Силе којима ваздух делује на плочицу су занемарљиве. Гледате плочицу одозго. У та-чки б плочица добија краткотрајни хоризонтални ударац у смеру назначеном дебелом

27 Реч је о тесту који је познат под скраћеницом FCI. FCI је скраћеница од енглеског назива теста Force Concept Inventory, који је смишљен ради утврђивања ученичких претконцепција у механици.

88

стрелицом. Да је плочица мировала у тачки б, ударац би је покренуо на хоризонтално кретање брзином интензитета vu у смеру ударца.

Којом ће се путањом плочица кретати након ударца?

Тачан одговор, под б, који је у сагласности с II Њутновим законом изабрало је 50% ученика. Размишљање 28% ученика је у сагласности с претконцепцијом да последња сила којом се делује одређује кретање.

И овде се може рећи исто. Ученици могу да на питање како гласе Њутнови закони дају тачне одговоре, чак и да наведу примере које су чули на часу или прочитали у књи-зи, али када се сретну с новим проблемима, у великој мери греше у примени знања које је, како се види, декларативно.

6.2. Правци у филозофији природних наука

Данас у филозофији природних наука превладавају идеје конструктивизма, мада још постоји и велики број заговорника модерног реализма. Као што то обично бива, да би се боље разумели развој и основе данашњих филозофских идеја, треба их повезати с претходним јер се неке, иако већ превазиђене, појављују и данас у наставној и научној пракси.

Контеовски позитивизам је основао француски филозоф из 19. века Огист Конт. Он сматра да је основна карактеристика науке тзв. научни метод, који се састоји у концентрисању на опажљиве величине и појаве које се могу објективно одредити и измерити. Према њему, научни метод може се применити и на друштвене и на хуманистичке науке. Науке треба да се баве опсерваблама, тј. објективно одредивим појавама и величинама. Све науке су узајамно повезане и чине низ који историјски почиње математиком, а наставља се преко астрономије, физике, хемије, биолошких наука итд. Конт је значајан и по томе што је увео/засновао социологију као научну дисциплину. Према Контовом мишљењу, свака наука у развоју пролази три стадијума: теолошки, метафизички и научни. С временом

89

су неке идеје Контовог позитивизма напуштене, али су се задржале и постале популарне у образовној пракси. Тако је с веровањем у универзални научни метод који се одвија у низу прописаних корака.

Емпиризам је на становишту да је наше укупно знање засновано на искуству које имамо преко чула. То значи да је знање утемељено на неинтерпретираном искуству на које се примењује формална логика. Емпиристи сматрају да не може постојати научна метода која са сигурношћу води од резултата опажања до скривених узрока. У складу с тим наука се мора ограничити на феномене који су опажљиви, а не може се говорити о суштини, унутрашњим узроцима и механизмима који се не могу директно опазити. Целокупно знање, сем можда логичко-математичког, засновано је на искуству. Емпиризам је средином 20. века превазиђен, али је такође присутан у образовној пракси. Насупрот емпиризму савременије је гледиште да резултат опажања и наша перцепција света битно зависе од наших уверења, очекивања и контекста у коме су се десили. Приступ научним проблемима изводи се из система независних уверења. То је за осавремењивање образовања из области природних наука веома важно – експеримент и опажање и надаље остају један од битних сегмената у процесу учења и поучавања, али у склопу с предвиђањима, хипотезама и моделима који омогућују целовито разрешавање разматраних проблемских ситуација.

Логички позитивизам (или логички емпиризам) специфичан је облик емпиризма, развијен двадесетих година 20. века у такозваном бечком кругу.28 Припадници бечког круга су из разних наука: Мориц Шлик и Филип Франк (физичари), Рудолф Карнап и Фридрих Вајцман (математика и филозофија), Ото Неурат (социологија), Курт Гедел и Ханс Хан (математика), а касније су значајни припадници постали Рајхенбах, Хемпел и Ајерс. Логички позитивизам је као организовани покрет престао да делује када је дошло до Хитлеровог успона, али су његове идеје живеле и развијале се и даље у радо-вима који су објављивани у четрдесетим и педесетим годинама 20. века.

Главне карактеристике логичког позитивизма су:– Веома одбојан и непријатељски став према метафизици, чиме се настојао ели-

минисати утицај који је до тада метафизика имала на континенталну филозофију. Припадници овог правца у ствари су у потпуности одбацивали метафизичке идеје у наукама.

– Као центар логичког позитивизма који заиста елиминише метафизику, уводи се принцип верификације према коме је неко тврђење смислено ако и само ако је емпиријски проверљиво. Верификација треба да буде заснована на једноставним, елементарним, директним и несумњивим описима чулног искуства. Поједноста-вљена верзија тог принципа је да ако се нешто не може видети или измерити, тада о томе нема смисла расправљати. Ова идеја била је изразито снажна у природним наукама средином 20. века, па и након тога. И данас те идеје постоје у образовној пракси, што чини баријеру усвајању савременијих и успешнијих модела наставе природних наука.

У настави се наслеђе логичког позитивизма најчешће манифестује на један од сле-дећа два непожељна приступа:

– Обрада одређене појаве почиње експериментом, а да се не зна шта је заправо проблем који се третира, и без икаквих ученичких предвиђања о могућем резул-тату експеримента. Ученици следе чисто индуктивистички приступ не знајући шта тачно раде и зашто.

28 Бечки круг је асоцијација филозофа окупљених око Универзитета у Бечу, двадесетих година прошлог века, којом је управљао Мориц Шлик. Бечки круг је познат и под именом Удружење Ернст Мах.

90

– Тежиште је на верификацији. Најпре се разматрани проблем третира апстрактно и аналитички се долази до решења. Након тога се добијено решење верификује експериментом. Тако апстрактна генерализација долази пре стицања физичког искуства,29 па је ученици углавном не могу пратити.

Логички позитивизам је, с развојем наука, наишао на велике тешкоће, а према Кар-лу Поперу, оне су се заснивале на чињеници да су припадници бечког круга покуша-вали да нађу критеријум којим ће метафизику30 учинити безначајном и бесмисленом у поређењу с науком. Сви ти критеријуми су, међутим, доводили до потешкоћа јер су метафизичке идеје често претходнице научних идеја.

Други тип потешкоћа јесте проблем верификације теоријских ентитета, на пример у физици микросвета то би били неутрини, кваркови итд. Њих, као што добро знамо, није могуће верификовати директно преко чулних искустава. Због тих разлога логички позитивизам напуштен је као филозофски смер.

Заједничко становиште свих варијанти научног реализма јесте да ентитети (реалан свет) постоје независно од тога опажамо ли их или не и независно од наших теорија о њима. Теорије описују свет на начин врло близак истини. Сукцесивне научне теорије све боље описују стварни свет и све се више приближавају истини. То је заједничко ста-новиште традиционалног и модерног реализма, док се у неким другим идејама мало разликују.

Традиционални реализам садржи неке идеје Контовог позитивизма. Наука је фунда-ментална и на основу ограниченог броја основних начела, може објаснити феномене на дубљем нивоу реалности. Постоји добро дефинисана научна метода која води од опажљивих феномена до скривених узрока и суштине. Научни приниципи, методе и резултати су универзални и могу се применити у свим подручјима, па и у подручју вред-ности и норми. Важи монистичка концепција према којој на најдубљем нивоу постоји само један свет који се састоји само од једне врсте супстанце и који се може комплетно описати физиком. Научне дисциплине се у принципу могу хијерархијски уредити, при чему се на основном нивоу налази физика.

Модерни научни реализам разликује се од традиционалног реализма у неким бит-ним становиштима:

– Одбацује се идеја о постојању добро дефинисане научне методе као низа корака који треба предузети у проучавању неког проблема. Научни прогрес заснива се на креативном процесу покушаја и грешака.

– Најважнији задатак науке није описивање опажљивих ентитета него њихово ту-мачење.

– Значење свих научних термина (и опажљивих и неопажљивих) зависи од теориј- ске позадине, па је свако научно опажање вођено теоријом.

– Наука осликава структуру света, али не открива норме и вредности.

И надаље су актуелне расправе о монистичкој концепцији, у новије време у физици познатој под називом „теорија свега”. Модерни реализам данас сасвим добро коегзис-тира с већином идеја умереног конструктивизма.

29 Данас је прихваћено становиште да треба да се ради управо обрнуто – физичко искуство мора да дође пре апстрактне генерализације.

30 Метафизика (на грчком мета - иза) јесте филозофска дисциплина која проучава појаве и процесе изван света реалног опажања. То су питања о смислу постојања, настанка, живота итд.

91

6.3. Конструктивизам у филозофији и његов значај за наставу физике

Конструктивизам као филозофски покрет у модерном облику настао је у другој половини 20. века. Он одбацује апсолутистичку традицију емпиризма и позитивизма и заснива се на два принципа:

– Знање се не може пренети пасивном слушаоцу. Свака особа активно конструише своје знање.31 Све постојеће знање продукт је људске конструкције. У процесу стварања знања битну улогу има конструктивна активност свести у стварању и интерпретацији искуства. Улазни подаци се процесирају и трансформишу у низу когнитивних структура, а коначни резултат тог процесирања информација и искуства јесте знање. Ми не можемо преточити идеје ученицима директним преношењем, него ученици морају за себе конструисати њихово значење.32

– Функција когниције је адаптивна и служи за организовање искуственог света, а не за откривање онтолошке стварности. То је различито од филозофске традиције да знање треба да буде истинита репрезентација реалности. Термин истина у конструктивизму је замењен термином вијабилност (одрживост, преживљивост). Конструктивизам прихвата постојање реалног света (први свет), али за разлику од реалиста тврди да ми не можемо да спознамо како тај реални свет заиста изгледа. Истина је чин веровања. Конструктивизам не барата традиционалним концептом „истине” која захтева да знамо да је одређена идеја, теорија или концептуални конструкт тачна репрезентација нечега у нашем искуственом подручју.

Став да је оно што говоримо и мислимо реплика света баш онаквог какав јесте, заснован је на веровању да можемо да га визуелизујемо и представимо себи на тај начин. Другим речима, тај свет постоји засебно, и пре него што га опажамо, перципирамо и мислимо о њему. Међутим, не можемо да придамо никакво значење изразу „постојати” изван сфере нашег искуства. Научне хипотезе тестирамо у том искуственом свету. Искуствени светови припадају појединцима, а ти се појединачни светови због друштвене интеракције узајамно адаптирају и стварају консензуални домен.

У основама конструктивизма налазе се и неке Контове идеје, на пример да ми стварамо познати свет креирањем концепата, и да је независни свет „ствар по себи” и изван нашег схватања. Савремени конструктивизам у филозофији наука развио се у другој половини 20. века, а главни допринос дали су Карл Попер, Томас Кун, Имре Лакатош и данас водећи конструктивиста Ернст вон Гласерфелд и други.

Неки критичари конструктивизма оптужују конструктивисте да не признају постојање реалности, што за већину конструктивиста није тачно. Конструктивизам признаје постојање реалности и по томе је близак модерном реализму. Међутим, конструктивисти тврде да наше знање о реалности може бити само личне/субјективне природе. Конструктивизам тврди да ми (бића која знају) никада не можемо спознати како та реалност стварно изгледа. Апсолутна реалност постоји, али је појединац никада не може сазнати до краја као истину.

31 У овом тврђењу могу се препознати основне поставке тзв. активног учења.32 Овај принцип потиче од Ж. Пијажеа, па се он сматра утемељивачем модерног конструктивизма. У лите-

ратури се за Пијажеову варијанту конструктивизма може срести назив психолошки конструктивизам.

92

За конструктивизам питање знања није проблем истините репрезентације ствар-ности. Конструктивизам интересује начин на који онај ко зна конструише такозвано вијабилно знање, тј. знање које особи омогућује бављење проблемом у контексту у којем се он појављује, и постигнуће циљева.

Научно знање није настало откривањем већ је продукт људске менталне конструк-ције и стога је увек субјективно. Постигнућа науке не значе истину о објективном свету и нису апсолутна; она су привремена и погрешива, али дају најбољи приказ природ-них појава и ситуација у одређеном времену. Научне теорије су творевине креативних појединаца и истраживачких група. Историја наука то уверљиво показује, а у физици се може пратити кроз све области. Пример који одговара градиву седмог разреда физике јесу, рецимо, представе о топлоти за коју се некада мислило да је флуид који се прелива из тела у тело, а данас знамо да има везе с интензитетом и начином кретања честица које чине систем.

Конструктивизам у филозофији наука није монолитан (најчешће су разлике између природних и друштвених наука), али се сви његови заговорници слажу са следећим:

– Научно знање је недоказиво и непотврдљиво.– Научне теорије су креативно конструисане спекулације. Научно знање настаје

тако што научници и научна заједница конструишу најбоље могуће одговоре на постојећа научна питања.

– Класични термин истинито у конструктивизму замењује се, као што је већ речено, термином вијабилно.

6.3.1. Различити правци у конструктивизму

Постоји широк спектар различитих облика конструктивизма, од оних који су блиски модерном реализму до оних који су блиски постмодернизму. За методику наставе физике значајни су следећи правци.

Радикални конструктивизам је епистемолошки екстремнији облик конструкти-визма. Радикални конструктивисти сматрају не само да наука не открива истину о реалном свету него да та истина с развојем наука не постаје ближа. Данас је главни протагониста те струје Ернст вон Гласерфелд. Према његовом мишљењу, раст знања односи се на знање како направити ствари. На пример, данас умемо да пошаљемо човека на Месец, али то не значи да су концептуалне структуре и програм деловања развијенији у презентовању онтолошке стварности. Научили смо много о томе како да користимо корисне правилности (законе) у нашем искуственом свету и знамо много више ствари које нам свет допушта него раније. Илузија је, међутим, да је оно што ми можемо права слика стварног света. Конструктивизам описује искуствену стварност онако како је ми доживљавамо, а оно што доживљавамо обликовано је и координисано у складу с концептима и концептуалним релацијама којима се користимо у датој ситуацији.33

Друштвени конструктивизам је варијанта према којој научна слика света и на-учне теорије одражавају у првом реду друштвене релације између научника који их конструишу. Заговорници овог правца сматрају да радикални конструктивисти не узи-мају довољно у обзир улогу друштвене интеракције у процесу конструисања знања.

33 Интересантно је да је Вон Гласерфелд констатовао да већина савремених физичара прећутно верује да су све ближе разумевању стварног света, што, према његовом мишљењу, значи да интуитивно не прихватају екстремни правац у конструктивизму.

93

Почетак таквих идеја везује се за Томаса Куна34 и његову тезу о пресудном утицају на науку друштвених, психолошких и историјских вредности које превладавају у датом друштву. Према његовом мишљењу, научно знање мора, као вијабилно, да прихвати научна заједница. Научно знање се с временом мења јер се мењају циљеви и проблеми друштва,35 настају нова искуства, технологија омогућује нове начине стицања искуста-ва. Количина знања расте непрекидно и експоненцијално, а и особе које се баве приро-дним наукама непрекидно се мењају. Научно знање је резултат процеса преговора из-међу научника, у коме веома важну улогу игра престиж, ауторитет и моћ. У прилог овом ставу говоре бројне епизоде које су нам познате из историје науке. На пример, крајем 17. и почетком 18. века научна заједница је могла да бира између две теорије о при-роди светлости. То су добро познате Хајгенсова таласна теорија и Њутнова честична теорија. Превладала је Њутнова теорија, јер је научна заједница била импресионирана великим Њутновим ауторитетом. Њутнова честична теорија је тако била доминантна током целог 18. века иако су већ постојали експериментални резултати с типичним ин-терференционим појавама.36

Екстремни облици друштвеног конструктивизма који не признају готово никакав утицај унутрашњих критеријума дате научне области на развој науке, заступљени су такође у социологији наука данас, али се научници из области природних наука с њима углавном не слажу. Научницима је прихватљивија умеренија варијанта друштвеног конструктивизма, која осим узимања у обзир улоге друштвених фактора, прихвата и рационалност научника у конструисању чињеница и ограничења која на могућност конструкција поставља сама природа.37 Уз то, знање се ствара тако да креативни допри-носи појединаца и група морају проћи процес верификације да би их консензусом при-хватила друштвена заједница.38

Неки критичари радикалног друштвеног конструктивизма погрешно наводе да су по конструктивистичком становишту све конструкције једнако вијабилне. Такве идеје засноване су на уверењу да је лична конструкција срж конструктивизма, при чему занемарују друштвену компоненту знања. Она се односи на то да знање мора бити вијабилно не само у личном већ и друштвеном контексту. Конструктивисти, наиме, не сматрају да су све конструкције једнако вредне. Другим речима, конструкција знања нема потпуно слободу – неки наши концептуални конструкти и теорије функционишу, а неки не. Ако се, на пример, разматра заједница ученика на нивоу одељења, конструктивизам не сугерише да ученици могу опстати са својим претконцепцијама,

34 Томас Кун (1922–1996), амерички физичар, историчар и филозоф наука. Његово најпознатије дело је Структура научних револуција из 1962.

35 Државе, наиме, креирају своју образовну и научну политику. У домену образовања прописујући програме и основне вредности којима теже, а у домену наука бирајући која ће истраживања да финансирају преко научних пројеката. У том погледу, нема великих разлика између неразвијеног и развијеног света. Европска унија приликом позива за пријављивање пројеката обично дефинише приоритетне области које ће финансирати. Међу приоритетне области спадају, између осталог, данас веома актуелна производња хране и алтернативни извори енергије. Ситуација је слична и у САД, где се у области теоријске физике високих енергија највише новца даје на развој теорије струна, јер су физичари који се баве њоме најутицајнији.

36 Њутнови прстенови, боја танких листића, Грималдијева и Њутнова теорија дифракције итд.37 Добар пример за открића која нису диригована друштвеним интересом јесу Ајнштајнови радови

из 1905. године, када је још био службеник патентног бироа у Берну. На том радном месту није био финансиран за истраживања, али их је свеједно обављао јер су му била лично интересантна. Као што је познато, ти су његови резултати направили праву револуцију у областима којима припадају.

38 Верификација има више нивоа. Прва се одвија преко рецензије радова који се пишу за часописе. Након објављивања ти резултати пролазе масовнију верификацију јер постају доступни најширој научној заједници.

94

наивним теоријама и некоректним знањем. Дужност је наставника (који у наставном процесу заједно с ученицима чини субдруштвену заједницу) да им помогне у учењу (конструисању) онога што друштво сматра актуелним вијабилним знањем. Конструисање таквог знања одвија се у процесу оспоравања и преговарања, а не једносмерног преношења знања од наставника ка ученику. Постизање одговарајућег консензуса веома је важно у подучавању у школи, где улогу друштвене и научне заједнице преузимају одељење и наставник.

Тривијални конструктивизам не инсистира на оштрим епистемолошким захтевима екстремних варијанти конструктивизма. Након што се конструктивистички приступ по-казао као веома плодоносан у образовању, термин тривијални конструктивизам уве-ден је ради придобијања оних наставника које привлачи конструктивистички приступ настави, али нису спремни да промене своју епистемолошку оријентацију. У овој ва-ријанти заступљене су основне одреднице конструктивизма које су за наставни про-цес и битне и довољне. Али за примену у настави комплетнији је облик који се зове образовни конструктивизам.

6.4. Образовни конструктивизам

Образовни конструктивизам је облик конструктивизма који се тиче процеса обра-зовања. Најчешће се своди на тривијални конструктивизам комбинован с неким бла-жим аспектима друштвеног конструктивизма. У њега нису укључена екстремна еписте-молошка становишта радикалног и друштвеног конструктивизма. Најважније каракте-ристике образовног конструктивизма су:

– Знање није могуће пренети пасивном слушаоцу.– Знање је резултат личне конструктивне активности.– Наставник конструктивист не сматра да је оно што он поучава ученика коначна

истина. У природним наукама може се рећи једино да је то најбољи начин разма-трања дате ситуације (на данашњем степену развоја дате науке).

Тако, на пример, у математици се може показати да резултат произлази из примењене логике на основу одређених премиса. Премисе, међутим, нису априорне карактеристике објективне стварности већ наша концептуална одлука. То се нарочито јасно види ако се има у виду избор система бројева који употребљавамо. Децимални систем, наиме, са свим својим импликацијама (правила за сабирање, множење, дељење...), јесте концептуални систем, тј. мисаона конструкција, јер не постоји у објективној реалности. Историја нас учи да су нека друштва користила друге системе (хексадецимални, октални), а знамо да рачунари функционишу на бази бинарног система.

Стога можемо закључити:– Данашња наука је оно у чему данашњи научници верују да се слажу. За конструкти-

висте то слагање не значи да су концепти и концептуалне релације за различите људе идентичне у њиховим другим (личним) световима. Различитости међу учени-цима у одељењу још су веће и о томе треба водити рачуна у наставном процесу.

– Атмосфера у учионици треба да буде таква да ученицима омогућује конструкти-вистички начин учења, тј. конструктивистичко размишљање, тачније конструи-сање идеја и координисану дискусију у којој се размењују мишљења и постиже

95

одређен облик консензуса. Један од најбољих начина да се то оствари јесте да се нови садржаји дају у облику занимљивих и проверених проблемских ситуација у чијем разрешавању ученици активно учествују.

– Наставни процес мора бити наглашено интерактиван. Излагања наставника могу по правилу трајати највише пет минута у току једног школског часа, не рачунајући његово учествовање у расправи.

– Улога наставника је да припреми и подстиче одговарајућу проблемску ситуацију и има улогу координатора расправе у учионици. Примарни критеријум прихва-тљивости одређене ученичке конструкције јесте њена вијабилност, а након тога долазе и секундарни критеријуми: једноставност, економичност, елеганција итд.

– Застарело је и несврсисходно уводити нове концепте и концептуалне релације формалним дефиницијама (вербалним или представљеним у облику закона изра-жених формулама). Треба их уводити на операциони начин, тј. кроз проблемске ситуације, када ученици (најчешће на основу експеримента) у току расправе сами увиде да је ради прецизнијег описивања појаве пожељно увести нови концепт или нову релацију која повезује неколико концепата.

– Тврдња да ученици изграђују своје лично знање нужно води до закључка да они на почетку образовног процеса организованог у школама нису без икаквих знања (нису tabula rasa како се обично каже). Знање којим већ располажу једини је основ на коме се може дограђивати ново знање. Због тога је за наставника веома битно да има идеју о томе колико је знање ученика, тј. којим концептима они располажу и како их повезују. Другим речима, треба утврдити њихове прет- концепције.39

Како год да ученик одговори на неко питање, за њега је у том моменту одговор смис-лен и треба га поштовати. Чак и уколико су сасвим чудни и погрешни, ученички одгово-ри морају се узети озбиљно. Такође, потребно је затражити од ученика и да их потпуно образложе и објасне. Рећи одмах да је изјава погрешна није добро јер ће то ученика вероватно потпуно обесхрабрити. Искуство показује да се, уколико се уђе дубље у уче-никову интерпретацију питања, може чак закључити да је његов одговор добар.

– Никада не треба претпоставити да је учеников начин размишљања једноставан и транспарентан. Питати ученике како су дошли до одговора добар је начин откривања путева којима иду њихове мисли и концепата на којима се заснивају закључци. То наставнику омогућује дијагнозу ученичких претконцепција, што је од кључне важности за успешно дизајнирање и спровођење процеса концептуалних промена.

– Да би разумео и прихватио учениково размишљање, наставник мора да буде увек флексибилан. Познато је наиме да ученици, поготову у млађим разредима, полазе од премиса које су за наставника тешко докучиве без дискусије с ученицима о њима.

– У погледу програма, образовни конструктивизам заговара такво структурирање програмских садржаја у коме су различити садржаји узајамно повезани и чине једну заокружену целину. Једно од правила које се промовише последњих годи-на у вези с програмом (истиче се и на већини скупова наставника и методичара физике у Европи и свету) јесте дубина на рачун ширине.40 Ова парола потпуно се уклапа у конструктивистичко виђење поучавања и учења.

39 О овоме је већ било речи у Приручнику за шести разред.40 То правило је први пут постављено као закључак једног скупа методичара 1959. године у САД, под

руководством Џерома Брунера.

96

Идеја дубине на рачун ширине значи да треба давати предност ужем избору садр-жаја приликом којих треба ићи у већу дубину. Наиме, за учениково конструисање знања у учионици и за учење с увиђањем смисла до кога се долази залажењем у ду-бину датог проблема, треба више времена. Захтев за више расположивог времена (с обзиром на то да је дужина времена предвиђеног за часове у школи ограничена од-говарајућим прописима) мора да се компензује мањом ширином садржаја програма. Традиционални програми и уџбеници су често направљени управо обрнуто. Углавном је реч о енциклопедијама физике с мноштвом садржаја који су обрађени навођењем дефиниција и мање-више неповезаних информација и закључака. Такви материјали су неприкладни за учење с разумевањем и за стицање процедуралних знања.

6.5. Пијажеове идеје и методика наставе физике

Иако је Пијаже своје резултате почео да објављује још 1927. с појединим се шира јавност упознала тек када су његове књиге 50-их година преведене на енглески језик. Веома брзо је уочено да резултати његових истраживања дају корисне смернице за методике природних наука.

Централни појам Пијажеове теорије јесте ментална структура. Она представља мање-више чврсто организован ментални систем који омогућује ефикасно функциони-сање особе у датој средини, управља понашањем појединца, контролише како и шта он мисли и како се понаша. Тако дефинисана ментална структура представља модел конструисан на основу уоченог понашања великог броја људи, углавном деце разли-читог узраста. Према овом моделу, укупно знање појединца одређено је његовом мен-талном структуром. Како се понашање људи и њихово знање мења током времена, и њихове менталне структуре подложне су променама. Циљ образовања према томе би могао да се дефинише као постизање одговарајуће менталне структуре.

Пијаже је сматрао да рођењем јединка добија само неке базичне менталне структуре, а да нова искуства и информације изазивају измену менталне структуре. За настајање и развој одређене структуре, међутим, нису довољна само чула већ и ментална обрада информација. Другим речима, човек/дете није у стању да уочи ствари и појаве док њего-ва свест не развије структуру која му то омогућује. Ова тврдња је у складу с резултатом неуронаука, да се стицање знања и развој свести на молекуларном нивоу своди на развој неурона, успостављањем све комплекснијих веза међу њима. Број неурона особе се не мења с временом, али се они развијају и међусобно повезују. Развој менталне структуре се при томе догађа у динамичком међуделовању особе с околином у процесу који се зове уравнотежавање (еквилибрација). При томе су могућа два начина реакција и проце-са развоја менталних структура која је Пијаже назвао асимилација и акомодација.

Уколико су нови подаци, искуство или информација у складу с постојећом менталном структуром, особа их усваја/асимилира и ментална структура се не мења уочљиво. Тако асимилирањем нове информације у школи она постаје део знања ученика. Уколико се пак добије информација која не може да се објасни на основу постојеће менталне струткуре, долази до когнитивног конфликта, односно неравнотежног стања система менталне структуре. Да би се добило ново равнотежно стање, ментална структура мора да се преструктурира и надогради. Процес усклађивања менталне структуре с конфликтним ситуацијама и информацијама назива се акомодација, а процес успостављања новог равнотежног стања јесте уравнотежавање или еквилибрација.

97

Укупан процес прилагођавања и доградње менталних структура који укључује и акомодацију и асимилацију назива се саморегулација. У процесу саморегулације особа активно истражује односе, узајамне везе и начине за разрешење настале контрадикције и уношења кохеренције у новостечено искуство. Може се рећи да се учење управо своди на саморегулацију менталне структуре ученикa.

Уколико је учење, у ствари, саморегулација, логично се поставља питање разумевања фактора који утичу на њега. Пијаже је утврдио да на процес учења саморегулацијом менталних структура утичу:

– искуство,– друштвена трансмисија (интеракција) и – дозревање.

Постоје две врсте искуства, и то физичко и логичко-математичко. Физичко се стиче стварном интеракцијом с објектима – након неког времена не виде се само објекти већ и нека врста реда, односно законитости. Логичко-математичко искуство развија се на бази физичког, и представља рефлективну апстракцију ученика. Одавде следи закључак и порука да школски експеримент41 у одељењу, по правилу, треба извести на почетку посматрања одређене појаве. Тек након стицања физичког искуства може се урадити аналитичко извођење и апстрактна генерализација одговарајућих математичких релација и појмова. За когнитивни развој појединца битно је његово активно ментално учешће у решавању проблемских ситуација. Когнитивна структура може да се развије само на основу већ постојеће, њеном даљом доградњом у раније описаним процесима асимилације и акомодације.

Дете све посматра, посебно мања деца, из веома егоцентричног референтног система (познато тврђење да их, нпр., Сунце прати док ходају). Да би се уклонио овај егоцентризам, неопходна је интеракција детета с другом децом и наставником у којој долази до друштвене трансмисије. Ако нема ове интеракције, неће бити ни промене менталних структура, или се могу десити неодговарајуће промене. Друштвена трансмисија идеја у учионици остварује се координираном отвореном дискусијом у којој учествују ученици. На основу до сада реченог јасно се намеће закључак да би наставни процес у коме се уважавају Пијажеове идеје требало да буде увелико другачији од традиционалне предавачке наставе.

Процес развоја менталних структура је поступан, за акомодацију је потребно време. Због тог разлога су садржаји физике у програму и уџбенику распоређени тако да се иста основна знања у њима стално понављају, али не у једнаким већ у сличним, али и сасвим новим ситуацијама. Континуирана примена већ познатих фундаменталних појмова, закона, модела и теорија на нове ситуације, осим што продубљује и проширује њихово значење, у самом прилазу новим ситуацијама захтева од ученика присећање неких њихових својстава, као и процедура њихове употребе.

Примери узимања у обзир дозревања очити су на многим местима у програму и у уџбеницима физике. Тако се II Њутнов закон уводи у седмом разреду и примењује на различите механичке системе (видети примере из уџбеника физике за седми разред Марине Радојевић). Практично ће током целог школовања и учења градива физике ученици примењивати овај закон у разним областима (кинетичка теорија гасо-ва, кретање наелектрисаних честица, хармонијско кретање, механички таласи, звук...). Чињеница да је сила еластичних деформација опруге сразмерна њеној деформацији уведена је у уџбеник у шестом разреду, даље ће бити развијана код обраде осцилација

41 Изазивање физичке појаве у функцији остваривања задатака наставе физике чини школски експе-римент из физике.

98

у осмом разреду, након тога у првом разреду гимназије код добијања израза за рад и енергију код опруге и поново у трећем разреду гимназије, када се опет буду, с више детаља, радили осцилације и таласи.

Према Пијажеовој теорији когнитивног развоја детета, сматра се да дете пролази кроз четири фазе/стадијума: стадијум психомоторичког развоја/сензомоторни ста-дијум (до друге године), предоперациони стадијум (2–7. године), стадијум развоја кон-кретних операција (7–11. године) и стадијум развоја формалних (апстрактних) опера-ција (од 11. године, па надаље).42 У стадијуму формалног мислиоца ученик је у стању да размишља апстрактно. Почетна Пијажеова тврдња била је да се овај стадијум постиже до 15. године, али пажљивија анализа показује да није тако у свим подручјима,43 нити је истовремено за све ученике. Пијаже је касније кориговао своје тврђење и претпоста-вио да се овај стадијум достиже до 20. године.44 Свака од фаза окарактерисана је могућ-ностима, али и ограничењима мишљења деце. За наставу физике, која се у Србији из-води од шестог разреда основне школе, важне су карактеристике последње две фазе: фаза конкретног мислиоца која се у просеку достиже са 11 година и фаза апстрактног мислиоца која се развија надаље. То значи да су ученици који у основној школи уче физику у прелазној фази између конкретног ка формалном начину размишљања. Саз-нање овог типа неопходно је имати у виду приликом осмишљавања програма предме-та из корпуса природних наука. Она, такође, усмеравају ауторе програма, уџбеника и наставнике да воде рачуна о следећа два аспекта:

– наставни садржаји морају бити презентовани на нивоу примереном датој старо-сној доби ученика,

– наставне садржаје треба структурирати и разрадити тако да у процесу учења по-вољно делују на развој когнитивних структура ученика.

Наредни важан корак јесте уочавање чињенице да велику улогу у учењу имају уче-ничке интуитивне идеје или претконцепције. Наиме, још је Пијаже тврдио да дечији ум, пре формалног образовања, није без икаквих знања, што значи да се свако учење заснива на доградњи већ постојећег знања. Пошто се у оквиру учења усвајају одређени научни концепти, представе које ученици имају о њима пре формалног учења у школи називају се интуитивне идеје или претконцепције. Претконцепције чине често веома јаку препреку у процесу учења физике у школи. Зато је за процес учења у школи важно идентификовање претконцепција и потом њихово реструктурирање.

6.5.1. Претконцепције у механици и начини њиховог утврђивања

Механика је основна област у физици, чије је разумевање нужно и за остале гра-не физике. Сем тога, обрадом садржаја из механике, ученици се уводе у методу целе физике. Због тог разлога, ученичко разумевање појмова у механици веома је битно за њихово даље разумевање физике.

Део ученичких претконцепција има основу у информацијама које су усвојили на ос-нову свог непосредног искуства и културног окружења. С обзиром на то да су ученици 42 Когнитивни развој сваке особе одвија се неједнаком брзином, али по одређеном редоследу, од мање

ефикасних до ефикаснијих начина мишљења.43 То значи да посматрана јединка може бити нпр. у стадијуму конкретног мислиоца за природне, а у

стадијуму формалног за друштвено-хуманистичке науке.44 Истраживања су тако показала у САД да чак 50% одраслих није достигло стадијум формалног мишљења,

док у Енглеској мање од 20% ученика достиже тај стадијум на крају обавезног школовања (са 16 год.).

99

седмог разреда знатно време провели у школи, њихове алтернативне идеје су, међу-тим, последица како неформалног тако и формалног образовања.

Претконцепције у области механике су бројне и релативно добро истражене. Неке од њих су:

– за свако кретање потребно је деловање силе, – за кретање константном брзином потребна је константна сила, – кретање се одвија у смеру деловања силе, – тело које мирује не може да на друга тела делује силом, – тежа тела падају брже, итд.

При утврђивању постојања претконцепција, ученицима се задају проблеми у који-ма не постоји потреба за рачунањем. У поступку њиховог решавања ученици не ко-ристе Њутнове законе већ се при налажењу одговора служе сопственом интуицијом. Упркос томе што декларативно знају Њутнове законе, такве њихове идеје спадају у предњутновско раздобље у коме је доминирао аристотеловски приступ физици. Раз-лог је једноставан – аристотеловска механика ближа је интуицији јер свет посматра без идеализација. Њутнова механика је у том смислу контраинтуитивна, јер кретања разматра у идеализованом свету (нпр. без трења).

Ради процене заступљености алтернативних концепција и ученичког разумевања одређених концепата, у Америци је 1992. развијен тест који носи назив Force Concept Inventory (FCI). Реч је о концептуалном тесту из механике састављеном као тест више-струког избора који кроз 30 питања испитује ученичко разумевање њутновског кон-цепта силе без икакве употребе формула и рачунања. При томе су понуђени одгово-ри засновани на познатим ученичким алтернативним концепцијама. На том наизглед једноставном тесту, готово тривијалном са становишта професора физике, ученици и студенти углавном су постизали врло лоше резултате, и то чак и након што би одслу-шали и положили уобичајене уводне предмете из физике на факултетима.

6.5.2. Концептуални тест из механике (пилот-истраживање у Србији)

Концептуални тест из механике преведен је на више од 20 језика и реализован у много земаља. У земљама у окружењу, у Хрватској је урађен школске 2006/07. године на узорку од 12.366 ученика гимназија. У Црној Гори је такође рађено слично истражи-вање, а у Србији засада није на систематичан начин, тј. уз обухват репрезентативног узорка ученичке популације. У Србији је реализовано само на веома малом узорку од 47 ученика другог разреда гимназије у Смедереву, у поступку израде мастер рада, тe je реч о својеврсном пилот-истраживању као уводу у израду теста на већем узорку који би покрио целу Србију. Резултати истраживања слични су онима у суседним земљама и углавном потврђују закључке самих аутора теста:

1) Математичке вештине нису важан фактор за постизање резултата на FCI тесту. 2) За ученике и студенте који тек почињу да уче физику предтест45 резултати су увек

ниски.3) Код уобичајене предавачке наставе не долази до великог повећања резултата од

предтеста до посттеста.

45 Предтест – тест који ученици раде пре слушања курса механике, посттест – тест урађен после одслу-шаног курса.

100

4) Постоји концептуални праг од близу 60% бодова на FCI тесту. Испод тога је уче-ничко разумевање њутновских концепата недовољно за ефикасно решавање проблема из механике.

Пошто FCI покрива основне појмове Њутнове механике, низак резултат на том тесту поуздан је индикатор озбиљних недостатака у ученичком разумевању њутнов-ских концепата. Један од најважнијих података утврђених овим истраживањем јесте да резултати предтеста код средњошколаца нису зависили од социјално-економског статуса ученика, њихове расе или географског подручја на коме живе. С друге стране, резултати посттеста су у великој мери зависили од компетенција наставника, као и од заинтересованости ученика који су изабрали да слушају наставу физике.

Иако се FCI тест односи само на механику, тешко је очекивати да ће ученици који нису развили концептуално разумевање механике бити много бољи у другим области-ма физике, које су још апстрактније и концептуално захтевније. Може се претпоставити да лош резултат на FCI тесту упућује на уопште слабо разумевање физике код ученика.

6.5.3. Концептуална промена

Уколико је систем алтернативних идеја чврсто усађен у главе ученика, шта учинити да би ученик одустао од тих идеја? Обећавајућа могућност јесу идеје измене концепција аналогне промени парадигми у наукама и процесу акомодације у Пијажеовој теорији. Главни радови у вези с концептуалним променама настали су 80-их година прошлог века, чиме је дат велики допринос приближавању конструктивизма наставној пракси и њеним проблемима. Концептуална промена је когнитивни процес у коме је истакну-та карактеристика трансформација основних концепција у процесу учења. Могуће је при томе разликовати револуционарну и еволутивну концептуалну промену. Револу-ционарна промена је аналогна промени парадигме у филозофији наука, а еволутивна научним активностима унутар одређене парадигме и (блаже) акомодације. Основни услови за успешно остваривање концептуалне промене у учионици:

– Мора се показати да је постојећа концепција незадовољавајућа јер ученик неће напустити концепцију која заузима значајно место у његовом размишљању све док не увиди да није функционална.

– Нова идеја мора да буде макар донекле разумљива, кохерентна и конзистентна.– Нова идеја мора да од почетка делује уверљиво. Битни фактори који доприно-

се почетној уверљивости јесу могућност разрешавања неких битних проблема и конзистенција с већ усвојеним знањем.

– Нова идеја мора да делује плодоносније од старе по успешности, елеганцији, ши-рини и снази.

Набројани услови укључују претпоставку да се учење одвија у концептуалном контексту. Овај став се понекад назива концептуална екологија. Основа је у томе што се ментална структура и развој личног знања сагледава као метафора екологије у којој су идеје и концепти резултат процеса природне селекције. Интелектуално ок-ружење у коме особа живи (културна уверења, језик, прихваћене теорије...) фаво-ризује развој неких идеја, а кочи развој других. Тако интелектуално окружење де-лује као еколошка ниша. Концептуална екологија укључује динамичку интеракцију између структура знања особе и интелектуалног окружења у коме она живи. Састоји се од бројних елементарних когнитивних ентитета, али и од различитих когнитивних

101

творевина, као што су аномалије, аналогије, метафоре, разна веровања, знање из других области, знање о концепцијама... Ти су аспекти концептуалне екологије важни за наставу због два разлога:

– донекле је могуће предвиђање таквих ученичких когнитивних творевина;– њихова примена у настави олакшава процес концептуалне промене.

Новија верзија процеса концептуалне промене садржи неколико модификација, а све се односе на концептуалну екологију:

– за описивање ученикове концептуалне екологије треба узети у обзир што шире подручје фактора;

– постојеће научне концепције и претконцепције нису само ентитети на које делује концептуална екологија него чине и део ученикове концептуалне екологије и мо-рају се сагледавати у интеракцији са осталим компонентама;

– концепције и претконцепције могу постојати у различитим модовима репрезен-тације и с различитим степеном артикулисаности. Могуће је чак и да не постоје унапред у менталној структури ученика него се у датој проблемској ситуацији створе под утицајем различитих елемената концептуалне екологије.

Укључивање ученика у процес подстицања концептуалне промене у току часа сма-тра се најбољим начином суочавања с ученичким претконцепцијама. Цео процес мора бити интерактиван (расправа и преговарање) и мора се заснивати на низу пажљиво припремљених проблемских ситуација. У почетној фази наставник идентификује битне ученичке претконцепције. Оне које нису у складу с научним становиштима замењују се, у процесу концептуалних промена, новим, научно коректним концепцијама. Такав наставни процес организује наставник, али ученик је тај који доноси личну одлуку хоће ли реконструисати своје претконцепције, идеје и уверења. Циљ је интеграција учени-ковог приватног и школског знања у интегрално ученичко знање које је у складу с на-учним знањем.

Данас преовладава становиште да ученици могу колективно да стану уз исправну теорију једино преговорима, при чему је неопходно да им се током расправе предо-че прихватљиви аргументи. Тиме се уједно наставницима пружа прилика да илуструју карактеристичности научног приступа у поређењу с конкурентним интерпретацијама. Тежиште је на потешкоћама које ученици имају са сасвим одређеним садржајима, на каталогизирању њихових типичних грешака и сугерисању њиховог отклањања. Није довољно само утврдити дечје грешке него и од деце тражити и њихово тумачење соп-ствених грешака.

Битна особина смисленог учења је при томе интеракција нових захтева на учење с постојећом когнитивном структуром. Стога се настава мора усредсредити на оне стра-тегије које деци највише помажу у тешком прелазу од свакодневног мишљења ка науч-ном начину мишљења. Тежиште истраживања преноси се са садржаја појмова на начин њиховог функционисања у свести детета.

Проблематика концептуалних промена веома је актуелна и данас, што се види из великог броја истраживачких радова на ову тему. Данас је конструктивизам, као много шири и филозофски утемељен покрет, успео да повеже проблематику ученичких прет- концепција и концептуалне промене у кохерентну слику о проблематици учења.

102

7. ШКОЛСКИ ЕКСПЕРИМЕНТ У НАСТАВИ ФИЗИКЕ У СЕДМОМ РАЗРЕДУ

У науци, експеримент је важна метода истраживања и начин провере теорије. Пре него што је експеримент као метода истраживања уведен, природне појаве су упозна-ване и проучаване само у моменту када су се дешавале. Таква проучавања не могу бити потпуна и ретко када могу довести до ваљаних и универзалних закључака. У приро-дним условима, наиме, на одвијање појаве утиче низ неконтролисаних фактора који то онемогућавају. Експеримент је, с друге стране, изазивање природних појава у вештачким условима који се могу контролисати.46

Слика 7.1. Скица једног од Галилејевих експеримената

Сматра се да је експеримент у науку увео Галилеј, пре око 300 година. Веома је илустративан пример његових мерења на стрмој равни која су му послужила да дође до основних кинематичких законитости кретања с константним убрзањем. Да би сло-бодни пад без почетне брзине „успорио” и тако омогућио лакше мерење интервала времена и пређених путева, посматрао је кретање тела низ стрму раван. Наредни проблем који је имао јесте мерење времена, заправо одређивање једнаких интерва-ла времена за које је посматрао пређене путеве. Одредио их је тако што је тело које је клизило низ стрму раван, ударајући у затегнуте жице производило звуке. Затегнуте жице распоредио је тако да се интервал у којима су се дешавали удари поклапао с пе-риодом клатна (слика 7.1) које је било саставни део мерне апаратуре. Значај Галилеја и његовог експерименталног рада је толики да је овековечен и на уметничком делу из 1841. године Ђузепеа Бецуолија (Giuseppe Bezzuoli) (слика 7.2).

Школски експеримент, поготову у настави физике, такође је веома важан и има ви-шеструку улогу. Служи као извор знања, метода учења, полазиште је за успостављање логичких и математичких операција, служи за повезивање теорије и праксе и као сред-ство за остваривање очигледности у настави.

46 Напоменимо да оваква дефиниција експеримента није општа јер је ограничена само на природне појаве, односно науке. Вреди напоменути да је с временом експеримент постао призната метода и за истраживања у друштвено-хуманистичким наукама. Од велике су важности за образовање педагошки експерименти и акциона истраживања о којима ће бити више речи у приручнику за осми разред.

103

Слика 7.2. Галилејев експериментални рад као инспирација уметника

Постоји више врста школских експеримената. Уколико се као критеријум за њихову поделу узме њихов дидактички циљ, онда постоје:

– демонстрациони експерименти,– лабораторијске вежбе,– лабораторијски експериментални задаци,– домаћи експериментални задаци и– израда учила и апарата.У уџбеничком комплету за седми разред школском експерименту дата је велика

пажња, нарочито кад се има у виду конструктивистички приступ настави.

7.1. Основни принципи експерименталног рада у физици

Увођење експеримента у физику као науку чини спону између предњутновске и њутновске физике. Будући да наставни процес често понавља кораке који су се догодили у развоју науке, експеримент у њему треба да буде од помоћи ученицима да напусте аристотеловске претконцепције и прихвате њутновске (и модерније од њих у областима у којима су оне превазиђене). Посматрање/опажање, као саставни део експеримента, у поучавању природних наука има кључну улогу. Термин опажање обично се односи на визуелну перцепцију, али у ширем значењу може укључити и друга чула, на пример чуло слуха и додира. Термини видети и опажати нешто, према томе, нису идентични. Процес опажања подразумева ангажованост и усмеравање пажње посматрача на одређени аспект посматрања објекта или феномена. Предмет опажања у природним наукама може бити догађај, процес или ентитет (нпр. нека честица).

Улога експеримента у природним наука базира се на два опште прихваћена осно вна принципа: принцип равноправности различитих посматрача и принцип репродуцибилности. Када је реч о настави, потребно је ова два принципа додатно анализирати. Први разлог важан за наставу јесте чињеница да та два основна принципа у на ставном процесу не функционишу једнако добро као у научној пракси. Други разлог је што, строго узевши, та два принципа с филозофског становишта крију многе замке и задиру дубоко у саме корене логике природних наука.

104

7.1.1. Равноправност посматрача у физичким експериментима

Принцип репродуцибилности у природним наукама примењује се углавном импли-цитно, тј. прећутно. У физици чак постоје добро дефинисане и заокружене теорије у самим основама физике, у којима се експлицитно доказује еквиваленција различитих инерцијалних система референце.47 У поступку доказивања обично се узима ситуација у којој два посматрача/опажача (од којих је сваки „везан” за свој инерцијални систем референце) посматрају исти физички догађај, али из различитих референтних система. У таквој аргументацији нужна полазна претпоставка је да су опажачи у истом систе-му референце равноправни, али то се углавном не спомиње, вероватно зато што се сматра да је то само по себи јасно. Међутим, под опажањем се не подразумева само чисто регистровање чулима већ и директно учешће менталних структура посматрача. Будући да не постоје две особе с потпуно једнаким менталним структурама, то, стро-го узевши, не постоје ни два потпуно еквивалентна посматрача. Згодно је размотрити неколико конкретних примера из физике како би то било боље илустровано, чиме ће бити додатно истакнут основни проблем и изнете идеје за његово превазилажење.

На пример, приликом опажања апсорпционог спектра, тј. спектра који се добија када сложена светлост пролази кроз неки гас, физички недовољно образован посма-трач може видети само непрекидно распоређене дугине боје (од љубичасте до црвене) које су на неким местима прекинуте танким вертикалним црним линијама. Физичар ће пак у том опажању видети важне физичке поруке, нпр. кроз које гасове је сложена светлост прошла. Сваки од њих апсорбовао је светлост неке од таласних дужина које су карактеристичне управо за њих, због чега у спектру недостају баш боје које одговарају тим таласним дужинама.

Други пример: опажањем се закључује да је електрон прошао кроз маглену комо-ру, али се заправо не види директно електрон, него бели траг који је настао његовим проласком. То значи да се опажају својства објекта који иначе није доступан директном посматрању, а својства су повезана с последицом која се може визуелно посматрати. Опажања те врсте имају смисла само ако посматрач има одређено предзнање које му је потребно не само да разуме принципе интерпретације опажених података већ и да приликом посматрања селективно усмери пажњу на одређене релевантне аспекте посматраног процеса или догађаја. При готово свим експериментима у таласној опти-ци ситуација је аналогна, а слична је ситуација у свим областима физике, али и у приро-дним наукама уопште. Као што се експеримент проширио на друштвене науке тако је и овај принцип могуће екстраполисати и у њихове области узимајући при томе у обзир њихове специфичности.

Што више веза између различитих појмова посматрач познаје (а садржане су у на-учним законима, принципима и теоријама), то је веће подручје у коме он може ква-литетно да опажа. Не постоје априорне границе до којих је могуће опажати. Једино ограничење које при томе имамо у ствари је недостатак знања.

Очекивања и предвиђања утичу на резултат опажања. То тврђење може се поткрепити резултатима следећег психолошког испитивања. У експерименту је низ карата за игру био сукцесивно врло кратко осветљаван кратком експозицијом светлосног извора. Требало је да испитаници препознају карте. Сви су лако препознали уобичајене карте. Али међу картама је било и неуобичајених (које у карташким играма не постоје), нпр. четири црна срца. Испитаници су показивали тенденцију идентификовања таквих карата с уобичајеним, тако су црна срца погрешно препознавали као пикове. Већина испитаника

47 Галилејев принцип и Ајнштајнови принципи релативности који тврде управо тако нешто, а налазе се у основи њутновске и ајнштајновске физике.

105

је таква опажања исправила тек након неколико поновљених и знатно дужих експозиција, а неки чак ни тада нису уочили црна срца. Закључак који се намеће јесте да лична очекивања могу да утичу на то да се у опажању превиде неке специфичне ствари које нису у складу с нашим искуством.

Из разматраних примера постаје јасно како принцип равноправности посматрача функционише у природно-научној пракси. Под еквивалентним посматрачима, у одређеној области физике, подразумевају се експерти, тј. оне особе које располажу довољним стручним знањем из дате области. Једино они могу да уоче у експерименту релевантне физичке поруке, комуницирају с резултатима опажања на конструктиван начин и у томе постигну сагласност. У друштвеним наукама пак постоји још један аспект који проистиче из њихове различитости спрам природних наука. Наиме, у оквиру друштвених наука, принцип еквивалентности посматрача нема у потпуности универзалну вредност. У неким друштвеним наукама, „опажања” (или интерпретација података) у великој мери зависе од културног и цивилизацијског миљеа, идеологије, националности, вере итд. Због тог разлога је теже постићи сагласност на глобалном нивоу, па неки научни резулати немају универзалност и тежину резултата природних наука.

Какав је статус принципа равноправности посматрача у настави природних наука? Чине ли ученици у одељењу скуп равноправних посматрача? Да ли је ситуација аналогна оној у научној пракси или се донекле разликује?

У наставној пракси очигледно се примењује (опет имплицитно) груба апроксимација да су сви ученици једног одељења (штавише целог разреда у једном образовном систему) еквивалентни посматрачи. То се види из чињеничног стања да сви они у принципу слушају на једнак (или скоро једнак) начин програм датог предмета. Међутим, ученици у истом одељењу/разреду међусобно се доста разликују по достигнутом нивоу конгнитивног развоја, личним интуитивним идејама, физичком предзнању, стеченим способностима и склоностима. Физика се, на пример, као посебан предмет учи од шестог разреда, тј. од 11. године. Управо је за тај период карактеристичан веома буран когнитиван развој ученика. Ученици су у том узрасту у прелазном раздобљу у развоју од конкретних ка формалним мислиоцима. Из праксе је познато да тај развој није једнако брз за све ученике. Из тога следи за наставнике веома важан закључак: ученици истог одељења (и разреда) не чине скуп еквивалентних посматрача и то треба стално имати на уму. На основу те чињенице у новије време се говори често о потребама индивидуализације наставе. Логика експеримента, као специфичног садржаја физике, и јесте на тој линији. У одељењу са тридесетак ученика, међутим, технички није могуће радити са сваким учеником посебно, поготову зато што нема довољно експерименталне опреме. То се ипак може успешно надоместити извођењем експеримената у групама или фронталним огледима са успостављеном интерактивном атмосфером у одељењу. Непрекидна размена идеја у отвореним расправама у одељењу (које координира наставник) доводи до постизања сагласности око онога што је у експерименту опажено.

Потребно је уочити да и природне науке функционишу управо на такав начин, тј. на бази постизања сагласности, консензуса у светској природно-научној заједници. То је још један аргумент више за увођење интерактивног конструктивистичког приступа у наставни процес, а овај пут аргумент је потекао из равноправности посматрача у физичким експериментима, што представља један од основних принципа природних наука.

106

7.1.2. Репродуцибилност физичких експеримената

Принцип репродуцибилности. Експерименти у природним наукама изводе се у кон-тролисаним и репродуцибилним (поновљивим) условима. Репродуцибилност значи да ће, ако се одређени (било који) оглед понови под једнаким контролисаним условима, резултат огледа бити сваки пут једнак (у границама експерименталне грешке), незави-сно од места и тренутка извођења. Историја природних наука, као и њихово постојање уопште, показује да овај принцип важи, што значи да се природа понаша кохерентно.48 Иако и тај принцип има филозофска ограничења јер почетне услове није могуће кон-тролисати тако добро да буду у два огледа савршено једнаки, у научној пракси то не представља проблем. Мале (скоро немерљиве) разлике у почетним условима дају увек резултате огледа који „падају” унутар интервала већ установљене експерименталне грешке.

По ваљаности овог принципа природне науке се такође разликују од друштвених. У већини друштвених наука (на пример у историји) уопште није могуће правити репро-дуцибилне експерименте, тек је у неким дисциплинама то донекле могуће, али и тада с великим ограничењима.

У наставној пракси се јављају одређени проблеми у примени овог принципа. На први поглед би се могло помислити да је основни разлог то што школска експери-ментална опрема није довољно квалитетна и не омогућује довољно прецизна и стога репродуцибилна мерења. Искуство показује да то није главни разлог и да проблеми углавном настају чешће услед неразумевања улоге експеримента у настави. Наиме, ако се оглед употребљава за „верфикацију” резултата који су претходно аналитички изведени или једноставно уведени као готова информација, велика је вероватноћа да оглед не успе јер ће мерења ретко када дати резултат који је баш једнак предвиђеном. Међутим, ако се демонстрационим огледом показује нова физичка појава, ако се на основу огледа утврђују релевантне променљиве и параметри и евентуално наслућује функционална веза међу њима, оглед ретко када не успе.

7.2. Актуелни статус школског експеримента у физици

Непосредно након Другог светског рата једна комисија стручног друштва (тада фи-зичара и математичара) СФРЈ препоручила је да се у школску наставу физике укључи извођење експеримената и решавање бројчаних задатака. Тиме је на званичан начин почело увођење експеримената у наставу физике на овим просторима. Уколико се погледа ниво опремљености наших школа за израду експерименталних вежби, може

48 Историја физике садржи низ примера примене принципа репродуцибилности ради провере резултата неког експеримента који је најављиван као круцијалан у потврди или оповргавању неке од важећих теорија. Тако је више пута објављивано да је у лабораторији постигнута „хладна” фузија, која би, да се то стварно десило, вероватно задуго обезбедила човечанству јефтину и чисту енергију. Ниједан од тих резултата није издржао нове експерименталне провере. Некада су објављени резултати настали услед погрешног тумачења услова и резултата експеримената, а некада су се намерно објављивали да би привукли пажњу јавности. Најновији пример погрешног тумачења резултата експеримента, тачније грешака у калибрацији инструмената, јесте из 2013. године, када је објављена вест да је измерена брзина неутрина била већа од брзине светлости у вакууму. Подаци о овом експерименту могу се наћи на адреси http://en.wikipedia.org/wiki/Faster-than-light_neutrino_anomaly. Објављени су и први радови у којима су аутори управо замолили научну јавност да провери њихове резултате. Након провере установљено је да је грешка начињена при синхронизацији часовника који су мерили време поласка неутрина из CERN-а и њиховог доласка у Gran Sasso.

107

се уочити да је већина опреме купљена управо након те одлуке о увођењу експери-мента у наставу.

Решавање нумеричких задатака врло брзо се уврежило у наставној пракси, па се понекад у том погледу и претерује. Давање превише великог значаја (и времена) нуме-ричким задацима омета увођење савремених идеја у наставни процес физике. С друге стране, процес увођења експеримента у наставу текао је много спорије. Сва истражи-вања показују да наставници који придају већи значај експерименту у настави физике изазивају код својих ученика веће интересовање за физику. Генерално гледано, међу-тим, заступљеност експеримента у наставној пракси није задовољавајућа.

Према улози коју експеримент има у настави физике, може се уочити неколико приступа.

7.2.1. Предњутновски приступ

У оваквом приступу настави огледи се уопште не изводе. За такав став наставници проналазе различита оправдања: нема опреме, огледи ионако ретко успевају, успех наставника мери се искључиво успехом ученика у решавању потпуно теоријских и ну-меричких проблема на завршном испиту и при упису на факултет итд. Сваки од тих аргумената ограниченог је домета. Мора бити јасно да физика није формална наука (попут математике, иако се и наставници математике труде да своју науку што више приближе проблемима из реалног живота) да би се могла логички конструисати без употребе огледа. Физика је природна наука, проучава основне законитости стварног света и не може се конструисати само логиком и без употребе експеримента. Сваки пут када се у развоју физичких идеја логичним разматрањем дође до раскрснице, само експеримент може да покаже како се природа стварно понаша и којим путем мора да се иде даље. Исто важи и за развој идеја у настави физике. У настави физике експеримент због методичких разлога има још важнију улогу него у самој физици као науци. Наиме, огледом се стиче физичко искуство и очигледна представа о разматраној појави, што је неопходан корак да би ученик о предоченом феномену уопште могао да размишља.

Вероватно нико не располаже тачним статистичким подацима, али судећи по повре-меним изјавама наставника и ученика, настава физике без експеримента није реткост већ поприма забрињавајуће размере. Такав приступ сигурно је најлошији могући избор. Уколико је заиста нема, лабораторијска опрема мора се стално тражити од надлежних, уз ваљано образложење управи школе и надлежним финансијским институцијама (уп-рава за образовање локалне самоуправе). Док се не набави „права” опрема, неопходно је, помоћу приручних средстава, ипак извести огледе макар за кључне појаве у датом програму.

7.2.2. Емпиристички приступ

Емпиристички приступ експерименту и посматрању појава заснива се на следећим одредницама:

– Физичко знање изведено је из опажања појава.– Експеримент је неутрална активност, независна од система вредности, мишљења

и очекивања посматрача.– Једини начин на који особине спољњег света улазе у нашу свест јесте чулима.

Свест је tabula rasa на коју чула уписују истинити и веран запис света.– Физичко истраживање увек почиње опажањем.

108

Према данашњим сазнањима, емпиристички приступ даје увелико искривљену слику природних наука и истраживања у оквиру њих. Свест, рецимо, никако није празна табла по којој се пише. Чулне податке који улазе у нашу свест интерпретирамо на основу наших предзнања, веровања, очекивања и искустава. Два су битна утицаја од којих зависи придавање смисла визуелним подражајима:

– наше већ постојеће искуство и у складу с њим, наша очекивања;– наша способност дискриминације онога што видимо.

Добро је познато да постоји низ тзв. оптичких илузија. Оне се појављују онда када су улазни чулни подаци некомпатибилни с постојећим менталним конструктима. На слици 7.3. две различито ограничене дужи изгледају неједнаких дужина иако су у ствари једнако дуге.

Слика 7.3. Дужи једнаких дужина с различитим крајевима изгледају као да су различите дужине.

На слици 7.4. фигура удаљенијег човека изгледа виша иако су обе једнаких висина.

Слика 7.4. Даља слика изгледа веће од ближе иако су једнаке величине.

У оба случаја наши већ постојећи ментални конструкти узрокују погрешну перцеп-цију. Оптичка слика која је пала на мрежњачу није се због тога променила (остала је објективна као у фотографском апарату), али је у свест ушла погрешна услед несвесне интерпретације сирових чулних података. Тако на слици 7.5. препознајемо младог Теслу (или можда Љубишу Самарџића) иако он није изгледао као на овој слици. Слика је направљена намерно с малом резолуцијом тако да недостаје много детаља који би потврдили о коме је реч. Распоред пиксела даје само грубе обрисе личности која је, међутим, у складу с нашом одређеном менталном конструкцијом. Услед тога ми интер-претирамо слику 7.5. и из ње конструишемо Теслину (или Љубишину) слику. Ту је сада већ реч о свесној интерпретацији опаженог.

109

Слика 7.5. Фотографија познате личности намерно мале резолуције

У природним наукама такав стадијум свесне интерпретације при опажању јесте кључан. Резултат сваког опажања знатно зависи од теорије. Ми заправно никада не посматрамо „чисту” природну појаву, како то мисле емпиристи и индуктивисти, већ је посматрамо кроз „теоријске наочаре”. Увек већ постојећи поглед на свет (теоријска перспектива) претходи експерименту и опажању.

У настави физике, извођење експеримената емпиристичким приступом, након чега следи индуктивистички развој садржаја и генерализација, није најгора могућа варијанта. Ипак, тако се искривљује природа физике и њен историјски развој, а учи се на неприродан и мање занимљив начин. Индукција на основу екеперименталних резултата увек је непотпуна индукција, њоме се ништа не може доказати, а генерализације имају смисао и оправдање тек ако се проблематика развија у склопу неке целовите идеје. У том смислу, уколико се наставник већ определио да ради огледе, требало би да начини додатни напор и уклопи их од почетка у развој одређене идеје.

7.2.3. Позитивистички приступ

Позитивистички приступ у настави физике још је врло раширен у различитим варијантама. Физичко знање третира се као апсолутна истина, а физички модели не разликују се од стварности. У складу с тим, експеримент у школи служи за верификацију резултата који су или добијени аналитички или су једноставно дати као готова истина. Јасно је да физичка знања не означавају апсолутну истину (самим тим што су подложна променама, чему смо сведоци). Управо је основни принцип позитивизма, верификација тоеријских резултата експериментом, био тег који је покопао позитивизам. Неутрино, кварк и многи други ентитети савремене физике не могу се директно верификовати експериментом, већ имају смисла само у склопу сложених теорија. У том смислу улога експеримента није верификација теоријских резултата у баналном смислу, већ се теорија и експеримент узајамно допуњују у развоју идеја.

Додатне лоше стране позитивистичке наставе су у томе што се у њој изврће при-родни ток у стицању искуства у процесу учења. Према Пијажеу, природни редослед је да се најпре стиче физичко, па тек након тога логичко-математичко искуство, а не обр-нуто. Дакле, експеримент у настави долази по правилу пре математичке обраде посма-тране појаве. У обрнутом редоследу корист од експеримента за ученике неупоредиво је мања.

110

7.2.4. Конструктивистички приступ

Важна улога експеримента је да ученику омогући и олакша процес сопствене кон-струкције знања. Огледи служе развоју физичких идеја и у развоју садржаја морају се налазити на ономе месту које им природно припада.

У конструктивистичком прилазу образовном процесу, битну улогу има интерак-тивна атмосфера у одељењу, координисана расправа и на крају усаглашавање око интерпретације резултата мерења. Такав наставни процес даје ученицима довољно времена за размишљање, конструисање сопствених идеја и решења, поправљање и кориговање идеја током расправе и разумевање физички исправне интерпретације. Експеримент често има важну улогу у постављању проблемске ситуације, а готово увек и у њеном разрешавању. Пре извођења експеримента од ученика треба затражити да предвиде резултат. Искуство показује да није довољно само извести експеримент без интерактивног процеса у коме се проналази интерпретација његових резултата. То се може илустровати примером из наставне праксе.

Наставник је дао ученицима да у групама ураде следећи истраживачки оглед: тре-бало је да за неколико металних куглица различитих маса одреде време потребно да падну на под са исте висине. Након неког времена ученици су обавестили наставника да су обавили мерења, али да оглед није успео. На питање зашто, наставник је добио одговор: Па, све куглице падале су једнако време, а не би требало тако да буде. Дакле, сам оглед, иако је изведен коректно, није успео да елиминише ученичке претконцеп-ције да тежа тела падају брже.49 Тек у интерактивној расправи ученици ће одустати од те своје интуитивне идеје и заменити је физички исправном, да у ситуацији у којој от-пор ваздуха не долази до изражаја, сва тела падају с једнаким убрзањем.

Пракса показује да конструктивистички приступ експериментима (и укупном току наставе) даје одличне резултате. У таквим случајевима физика није извор фрустрација за ученика – они је воле и с њом немају проблема. То се види из статуса физике у шко-лама где наставници раде на тај начин.

7.2.5. Трипартитни процес опажања

Историја физике показује да су подложне променама не само научне тврдње већ и наше схватање истраживачких процеса и обележја наука: шта је опажање, закон, доказ итд. И стандарди научне заједнице такође се мењају. Међутим, могуће је проучавањем тих промена скицирати процес који се зове рационални повратни механизам промена у науци.

Сам појам догађаја који се опажа такође се мењао с временом. Оно што је значило опажање за научнике 1800, па и 1900. године, врло је различито од онога што опажање значи данас. Опажање се, по неким ауторима, може сматрати трипартитним процесом, тј. процесом који се састоји од три дела:

– „емитовање” информације из извора,– преношење информације,– примање (рецепција) информације.

Та три дела су очигледна и за најобичнији билошки процес буквалног посматрања неког тела. Извор информације је предмет који је обасјан и рефлектује светлост.

49 Ова ситуација је аналогна оној у којој Галилеј није успевао да огледима разувери савременике да тежа тела падају брже.

111

Рефлектована светлост се преноси кроз простор, долази у наше око и ствара слику на мрежњачи. Рецептор је мозак који обрађује примљену информацију.

Данас се мисли да се опажањем могу сматрати и активности прикупљања података у којима нема чулних активности, уколико се узму у обзир следећи фактори:

– Нешто је директно опажљиво уколико се информација од извора информација (нешто што опажамо) преноси без интерференције према рецептору и ако је при-мљена одговарајућим рецептором.

– Опажање је састављено од наведена три корака. То је важно јер су за сваки од њих: извор, трансмисију и рецептор, научници конструисали теорије које се могу сматрати фазама опажања.

Добар пример за савремену представу о опажању јесте начин како се данас опажа варијација у ротацији Земље помоћу удаљених квазара и сателитских ласера. Квазари и сателити емитују електромагнетне таласе, тј. они су извор информације. За даљи рад је важно наше знање о квазарима (теорија о извору). Они се третирају као фиксне та-чке спрам кретања Земље, па се за одређивање удаљености од Земље могу користити као маркери. Теорија трансмисије информације каже да електромагнетни таласи нес-метано пролазе од удаљеног извора до Земље. И на крају, теорија рецептора омогућује примање и обраду сигнала.

Напредак у физичким законима, математичкој процедури, рачунарској физици и инструментацији створили су рационални повратни механизам који је променио сми-сао појма опажања.

У том су смислу научне теорије интегрални део нашег разумевања онога што се од-ређује као опажање. Уколико су усмерени само на коначни облик науке, образовни програми изостављају артикулисање важних теорија о извору, трансмисији и рецепто-ру информација, које доприносе развоју знања до његовог коначног облика. Увођење та три елемента у програм помаже ученицима у разумевању рационалне еволуције научних критеријума. Тиме стичу бољи увид у начин размишљања научника и методе које они користе.

7.3. Демонстрациони експерименти

Дидактички принцип очигледности у настави физике остварује се, између осталог, демонстрационим експериментом. Демонстрацију експеримента у физици не треба сматрати као допуну усменом излагању градива већ као његов нераздвојни органски део. Демонстрационим експериментима код ученика се формирају основне представе о појавама, физичким величинама, процесима и законима, као и о конструкцији и раду неких апарата и техничких уређаја.

Демонстрациони експеримент, при томе, не треба претежно да изводи наставник, иако се то у реалности често дешава. У тој, поједностављеној улози демонстрациони експеримент једновремено посматрају сви ученици. Укључивањем ученика у реализа-цију демонстрационих експеримената, међутим, даје се посебан квалитет настави.

Ефектно и добро припремљено демонстрирање физичке појаве изазива активирање мисаоних процеса ученика и тако омогућује лакше формирање адекватних научних пој-мова и убеђења. Демонстрирање експеримента углавном се комбинује са излагањем и закључивањем наставника. За правилно формирање ставова и ефикасно усвајање

112

градива много је боље да то буде кооперативно закључивање ученика под контролом наставника који треба да упозори ако неки закључак није добро заснован. На овај начин ученици се навикавају на самосталност у раду и ослобађају страха од непознатог.

Традиционалан приступ каже да се демонстрациони оглед примењује у оним слу-чајевима када наставник жели да активно усмерава ток мисли ученика при објашња-вању неке појаве или закона физике. Демонстрирајући појаву, наставник руководи чулима и перцепцијама ученика и на основу њих формира појмове и убеђења. Модер-нији приступ настави указује да је такав приступ пожељан на сваком часу, што значи да демонстрациони експерименти треба да буду редовни и незаобилазни „састојак” наставе физике. Демонстрациони оглед углавном се примењује при излагању новог градива методом усменог излагања или дијалошком методом. Циљеви демонстрацио-ног огледа могу бити различити:

– посматрање физичке појаве коју треба проучити на часу; – откривање неког закона физике или илустрација закона до кога се дошло

теоријским путем или на други начин; – упознавање ученика с практичном применом неке појаве или закона; – упознавање ученика с методама извођења огледа.

Један од основних задатака демонстрирања огледа јесте показивање физичке поја-ве с квалитативне стране, али то не значи да треба сасвим изоловати квантитативно одређивање или мерење величине карактеристичне за појаву која се посматра и про-учава. Напротив, кад год је могуће треба вршити квантитативну анализу појаве. Демон-стрирање огледа на часовима наставе физике има педагошки значај само ако је очиглед-но и убедљиво изведено и ако код ученика изазива утисак на који је наставник рачунао.

Подсетимо се да су основни методолошки захтеви за демонстрирање огледа следећи:

– сврсисходност огледа,– поузданост,– добра видљивост, – приступачност и очигледност,– научна заснованост,– безбедност и заштита.

Поред тога, оглед не треба да траје сувише дуго, мора да има васпитно и естетско дејство и да буде убедљив. Када је реч о ангажовању ученика, потребно их је све, неза-висно од њихових оцена, укључивати у реализацију огледа.

Због свега наведеног, демонстрациони оглед има огроман значај у настави физике, представља основу за усвајање појмова и очигледну методу за стицање нових знања из физике. Погрешно је мишљење да демонстрациони огледи могу да се користе само приликом обраде новог градива. Демонстрациони огледи могу да се користе и на часо-вима утврђивања градива, када њихова улога може да буде веома ефектна.

Извођењем огледа на часовима утврђивања и уопштавања може се постићи боље и ефикасније уопштавање знања. Одговарајућим избором и начином реализације огледа остварује се и продубљивање знања успостављањем веза с другим физичким величинама, појавама и законима. Такође, при таквом начину рада постиже се знатно већа мисаона и практична активност ученика. Ученици су већ упознати са самим наставним средствима и појавама које се демонстрирају, тако да могу активно да прате ток реализације огледа, учествују у реализацији и самостално анализирају добијене ефекте. Разговором и дискусијом о уоченим или очекиваним ефектима ученици се навикавају и вежбају да стечена знања примењују и уче како да то чине.

113

7.4. Атвудова машина као уређај за демонстрацију и мерење

Атвудова машина је наставно средство којим се изводе демонстрациони огледи и лабораторијска мерења из кинематике равномерно променљивог кретања и основа динамике. Наиме, овим уређајем могу да се конкретизују физичке величине: брзина, убрзање и пређени пут. Такође, могу да се мере те величине и одреди убрзање тела када слободно пада, а онда, на основу тога, проверава II Њутнов закон. Изглед Атвудо-ве машине приказан је на слици 7.6.

Слика 7.6. Фотографија Атвудове машине опремљене дигиталним мерачем времена

Носач свих делова машине је око метар дуга дрвена плоча/летва која је у исто време и мерна скала уређаја с јасно нанетом поделом видљивом свим ученицима у одељењу. При употреби, скала се поставља на масивно (троножно или четвороножно) постоље и учвршћује у строго вертикалан положај (на слици је приказана већ монтирана Атвудова машина).50 Вертикалност се подешава точкићима/ножицама испод хоризонталног постоља. На горњи део плоче у одговарајуће лежиште поставља се котур који је израђен од тврде пластике и таквог лежишта осовине да је трење зане-марљиво мало. Преко котура се пребацује танка, али веома јака најлонска нит, за чије се крајеве везују тегови. Масе тегова најчешће су међусоб-но једнаке, тако да нема кретања све док се на један од њих не стави додатни терет који се назива претег. Тегови за Атвудову машину често су специјалне израде, напра-вљени тако да су шупљи. Одвијањем њиховог горњег дела остављена је могућност да се у шупљину додаје сачма, чиме им се може мењати маса. Атвудова машина такође има и прстен кроз који тег може да прође, али не и претег. Наиме, претег при наиласку тега на прстен, будући да је пречника већег од отвора прстена, остаје на њему. Овај прстен може да се по потреби монтира и демонтира с Атвудове машине.

Слика 7.7. Принципијелни изглед Атвудове машине

Атвудова машина, принципијелно гледано, предста-вља такозвану просту машину (слика 7.7). Просте ма-шине су уређаји који користе систем полуга, зупчаника, котурача, клинова и завртања за преношење деловања

50 Школе најчешће поседују Атвудову машину руске израде која се обично складишти расклопљена. У тексту је дат опис такве машине.

114

сила и њихових момената. Уколико претпоставимо да се на тегу на левој страни слике налази претег, његова укупна маса m1 биће већа од масе m2 и систем ће почети да се креће с неким убрзањем а које може да се одреди на следећи начин.

За лаган котур и неистегљиве нити које повезују тегове, II Њутнов закон за систем укупне маса M = m1 + m2 гласи:

(7.1)

Равнотежа тегова који су у почетку били исте масе нарушава се услед деловања теже на претег масе Δm = m1 – m2, што значи да систем убрзава сила:

(7.2)

Како је при овоме Fg = F, за убрзање система се, из претходне две једначине, добија:

(7.3)

До истог израза долази се уколико се испишу једначине кретања за оба тега (тј. њи-хове пројекције на вертикалну осу приказану на слици 7.7):

(7.4) .

Како су силе затезања једнаке, одузимањем, нпр. прве једначине од друге, добија се поново израз (7.3).

Пошто убрзање система може да се представи и релацијом s = at2/2, Атвудова ма-шина може да се користи и за одређивање убрзања Земљине теже. У сваком случају, код Атвудове машине потребно је мерити пређене путеве и одговарајуће интервале времена. Пређени путеви се мере једноставно тако што се очитавају на вертикалном стативу, а интервали времена, у зависности од захтеване прецизности, могу да се мере обичном штоперицом или дигиталним мерачем времена, када је Атвудову машину по-требно снабдети и сензорима који ће укључивати и искључивати мерач времена.

7.4.1. Провера кинематичких релација

Равномерно праволиниијско кретање. Атвудовом машином могу се проверити за-висности пређених путева и времена код равномерно убрзаног и равномерно право-линијског кретања. У ту сврху на машину је неопходно намонтирати прстен који ће се задржати при проласку тега с претегом кроз њега. Тег с претегом се подиже на неку висину изнад места на коме се налази прстен и пусти. У моменту наиласка на прстен укључује се штоперица. Како прстен задржава претег, тег након проласка кроз прстен наставља да се креће по инерцији, односно равномерно, брзином коју је имао у мо-менту уклањања тега. Пошто у овом случају брзина кретања тега није позната, није мо-гуће директно проверити комплетну релацију s = v∙t, али је могуће проверити да ли је пређени пут, за једнаке брзине кретања, директно пропорционалан времену кретања. Да би се постигли услови у којима је брзина кретања једнака, а времена кретања и пу-теви различити, потребно је тег увек пуштати са исте висине, тј. истог растојања изнад прстена, а мењати пређене путеве након проласка тела кроз прстен и остајања претега на њему. На тај начин се, за више узастопних мерења, низ резултата из табеле 7.1. може приказати графички на веома једноставан начин, при чему се добија права линија (сли-ка 7.8).

115

Табела 7.1. Резултати мерења пређених путева и времена приликом равномерно пра-волинијског кретања реализованог Атвудовом машином

Редни број мерења s[m] t[s]

Слика 7.8. График резултата мерења приликом проучавања равномерно праволинијског кретања

Равномерно променљиво праволинијско кретање. У овом примеру прстен је не-потребан, па га треба демонтирати с Атвудове машине. Тег веће масе (добијене или претегом или пуњењем тега сачмом) подиже се на различите висине изнад платформе, пушта да пада и мери време његовог кретања до платфoрме. Резултати мерења слажу се у табелу истог облика као табела 7.1. Директно мерење показује да је пређени пут сада директно пропорционалан времену кретања тела на квадрат, па је изглед графика део параболе. Та линија није позната ученицима, али не постоји ниједна сметња да се, на основу експерименталних резултата, она скицира као што је приказано на слици 7.9.

Слика 7.9. График резултата мерења зависности пређеног пута и времена добијених приликом проучавања равномерно променљивог праволинијског кретања

Код оба мерења потребно је уочити да је скоро немогуће као резултат мерења времена добити једнако удаљене временске тренутке (нпр. 1 s, 2 s, 3 s…) јер њихову дужину диригује висина с које је тело пуштено да пада. Свеједно, ови резултати се могу уредити у табели и релевантaн су извор података за цртање графика на слици 7.9.

116

7.4.2. Провера II Њутновог закона

Тег с претегом подиже се на висину s1 изнад места на коме се налази прстен и након тога прелази унапред дефинисан пут s2 (једанак растојању од прстена до хоризонталне платформе на којој се тег зауставља). Тег с претегом се једном руком подиже на висину s1 изнад прстена и пусти. Истовремено се укључује штоперица. Након наиласка на прстен, који задржи претег, тег наставља да се креће по инерцији, равномерно, брзином коју је имао у моменту уклањања тега, и прелази пут s2. Када тег пређе унапред задат укупан пут s=s1+s2, искључује се штоперица.

Укупно време кретања t које се мери штоперицом представља збир времена t1 за које тело пређе пут s1:

(7.5)

и времена кретања t2 тега без претега, тј. по инерцији. У том делу путање тег се креће константном брзином v тако да важи:

(7.6)

Уколико се у израз за време равномерно убрзаног кретања уврсти израз за убрзање (7.3), добија се:

(7.7)

Брзина тега у том тренутку је:

(7.8)

На основу времена за које тег пређе остатак пута:

, (7.9)

тако да је укупно време:

(7.10)

Поређењем мерене вредности укупног времена с вредношћу рачунатом на основу израза (7.10) која је добијена на основу II Њутновог закона, показује се његова валидност. Више измерених вредности може се добити на следеће начине:

– са истим претегом и различитим пређеним путевима (добијају се померањем места на коме се налази прстен);

– коришћењем различитих претега (онолико претега колико желимо да имамо мерења);

– коришћењем тегова различитих маса (уколико Атвудова машина поседује шупље тегове чија маса може да се мења).

117

7.4.3. Одређивање убрзања Земљине теже Атвудовом машином

За одређивање убрзања Земљине теже потребно је уклонити прстен тако да ће тег с претегом (или тег у који је „усута” већа маса) да се креће равномерно убрзано прелазећи одређен, унапред дефинисан пут s. Убрзање Земљине теже, на основу релације (7.3), јесте:

(7.11)

На основу тог израза и једначине:

(7.12)

добија се радна формула:

(7.13)

Више мерења, на основу којих се касније може рачунати средња вредност, опет се може добити на аналоган начин као у случају формуле (7.10). Рецимо, ипак, да то није неопходно јер се и без икаквих промена параметара при различитим мерењима свакако добијају различите вредности за време, чак и уколико је пређени пут исти.

7.4.4. Закључна напомена у вези с Атвудовом машином

На крају је потребно демистификовати „сложене” захтеве који се постављају пред наставника уколико жели да изврши до сада предложен низ мерења. У неким књигама се уместо обичне Атвудове машине помиње електрификована варијанта, у којој тегове држе и пуштају да падају електромагнети и томе слично. Машина с додатим сензорима ради прецизнијег мерења времена, за шта је потребан и дигитални мерач времена, такође је за многе наставнике и школе тешко достижна. Међутим, сваки наставник, па и ученик, може да конструише једноставнију варијанту овог уређаја уз мало труда и сасвим мало новца. Наиме, потребно је наћи само један котур са жлебом чију осовину треба причврстити за зид. Дуж путање пада тега потребно је на зиду направити скалу за очитавање пређених растојања, а време се може мерити и мобилним телефоном. Прстен који се користи за добијање равномерно праволинијског кретања такође није тешко направити, па ни претег који може бити било која плочица која ће остати на прстену након проласка тега кроз њега.

118

7.5. Потисак

7.5.1. Једноставна реализација картезијанског гњурца

Картезијански гњурац51 је класичан експеримент који демонстрира услове пливања и тоњења тела. Назив носи по Ренеу Декарту,52 који је њиме показивао принцип силе по-тиска и законе идеалног гасног стања. Најчешћа реализација овог огледа јесте она опи-сана у уџбенику комплета Марине Радојевић.53 Кључна ствар код гњурца јесте промена густине тела уроњеног у воду, тако да може да буде већа, мања или једнака густини воде.

Једноставнија варијанта која може да послужи и као домаћи експериментални задатак је следећа.

Прибор: провидна пластична боца од два литра са затварачем, дрвени штапић (нај-боље је да буде од дрвца шибице), гума за жвакање (сажвакана).

Припрема: од дрвеног штапића и гуме за жвакање треба направити пловак чија је густина незнатно већа од густине воде. У ту сврху крај штапића треба облепити гумом за жвакање тако да пловак плива вертикално, извирујући изнад површине за при-ближно 1/8 своје дужине или мање (слика 7.10. а).

а) б)

Слика 7.10. а) Скица конструисања пловка б) Провера одговарајуће густине пловка

Да ли је добро одабрана количина гуме за жвакање, проверавамо тако што пло-вак ставимо да плива у чаши воде. Ако пловак тоне, треба смањити „утег” скидањем дела гуме за жвакање, а ако сувише израња, треба додати још гуме (слика 7.10. б). Тако одређену количину гуме треба ставити на суво палидрвце јер оно које је коришћено понекад може већ бити натопљено водом, због чега не би добро функционисало.

Кад је пловак готов, треба га ставити у пластичну боцу претходно напуњену водом, потом боцу добро зачепити. Након тога је гњурац спреман за рад. Стискање боце

51 У енглеској литератури познат је под називом Cartesian diver или Cartesian devil.52 René Descartes (латинска верзија Renatus Cartesius).53 На адреси http://en.wikipedia.org/wiki/Cartesian_diver може се наћи видео-клип овако реализованог

гњурца.

119

руком тера пловак да тоне. Уколико се пак притисак лагано попусти, пловак ће ићи вертикално. Овај оглед може да послужи ученицима као проблемски задатак на часу утврђивања градива у оквиру наставне јединице Пливање и тоњење тела.

Слика 7.11. Објашњење функционисања картезијанског гњурца

Објашњење које се очекује од ученика требало би да изгледа овако. Дрво пловка је шупљикаво и у порама се налазе мехурићи ваздуха. Дрво иначе плива на води јер је његова просечна густина мања од густине воде. Када се руком стисне флаша, пре-носи се притисак у све тачке течности подједнако. Вода притиска мехуриће који се, с обзиром на то да су испуњени стишљивим ваздухом, сакупе на мању запремину. У део простора у порама дрвцета улази вода, чиме се просечна густина пловка повећава. При попуштању стиска мехурићи ваздуха се поново рашире истискујући воду из пора дрвета, густина пловка се смањује и он поново израња.

7.5.2. Архимедово ведро

Сила потиска о којој говори Архимедов закон квалитативно и квантитативно се може успешно показати ученицима наставним средством које се назива Архимедово ведро (слика 7.12). Сред-ство се састоји од металног цилиндричног суда (шупљег цилиндра) – ведра, и пуног цилиндра који се у потпуности уклапа у шупљину вед-ра, тако да му је запремина једнака запремини шупљине. На дну ведра и на једној страни пуног цилиндра налазе се кукице којима они могу да се обесе једни за друге. За мерење је потребан још метални статив, посуда с водом у коју може да се потопи пун цилиндар, динамометар са што крупнијом скалом (најбоље кружном).

Слика 7.12. Архимедово ведро чине шупљи и пуни цилиндаркоји се тачно уклапа у шупљину шупљег цилиндра.

120

Демонстрација (и/или мерење) по-чиње тако што се прво покаже да се пуни цилиндар тачно уклапа по величини у шупљину шупљег цилиндра и ученици-ма укаже на једнакост њихових запре-мина. Након тога се они закаче један за други кукицама и окаче да висе о дина-мометар који при томе показује њихову тежину у ваздуху (слика 7.13. а). Као што је раније напоменуто, најбоље је да сва мерења врши неколико ученика који ће се смењивати у разним фазама експе-римента. Добијени резултат требало би записати на табли. Након тога се доњи (пуни) цилиндар потапа до краја у воду, услед чега ће се истезање динамометра, због силе потиска, смањити (слика 7.13. б). Потребно је записати и ову вредност на табли. Следећа фаза експеримента јесте пуњење ведра водом, услед чега ће се опруга динамометра истегнути до првобитне дужине (слика 7.13. в). Како је запремина ведра једнака запремини тела уроњеног у воду, закључује се да је сила потиска једнака тежини истиснуте воде.

7.6. Сила трења

Трење је један од најстаријих проблема у физици с великом применом у пракси. Феноменолошки закони трења који се могу наћи у уџбеницима физике уобличени су још пре око 300 година, а дуго након тога није било значајнијег напретка у разумевању његове суштине. У последњих двадесетак година начињен је велики пробој у овој об-ласти, пре свега овладавањем новим експерименталним техникама и начинима симу-лације молекуларне динамике на нанонивоу. С обзиром на то да ти резултати још нису постали саставни део стандардног наставничког образовања, а представљају прави пробој у овом пољу, биће им посвећен знатнији део.

7.6.1. Развој представа о трењу

Први научник који је дошао до одређених закључака у вези с трењем био је Аристо-тел. Он је анализирао клизање тела по подлози и утврдио да на тело треба непрекидно деловати силом на исти начин да би његово кретање било униформно.54 Након Аристоте-ла, све до краја 15. века, трење није научно третирано и тек се Леонардо да Винчи систе-матски бавио овом проблематиком. Увео је појмове трење, хабање и подмазивање, који

54 Аристотел је силу дефинисао као нешто што приморава тела да се „неприродно крећу”.

Слика 7.13. Демонстрација и мерење силе потиска Архимедовим ведром

121

су данас стандардни у овој области. Да Винчи је у експериментима мерио угао стрме рав-ни при коме тело почиње да клизи, као и тежину којом преко котураче треба деловати на тело на равној подлози да би се померило.55 Дошао је до два важна закључка: сила трења је два пута већа када се тежина тела два пута повећа; сила трења не зависи од тога како се тело налази на подлози, тј. коликом површином належе на њу. Ова открића није публиковао, тако да су широј научној јавности остала непозната. До истих закључака је, два века касније, поново дошао Амонтон и објавио их у извештају Француској академији наука 1699. године. Два Амонтонова закона сувог трења клизања која се, уз неке модифи-кације, и данас налазе у уџбеницима физике јесу: 56

1) сила трења директно је пропорционална нормалној сили којом тело притиска подлогу;

2) интензитет силе трења не зависи од величине додирне површине тела.

Следећа значајна особа чији су радови анализа трења јесте Леонард Ојлер. Он је претпоставио да је сила трења последица гравитационе силе, која тежи да минимизира потенцијалну енергију тела. У Ојлеровом моделу, клизање тела на стрмој равни, при промени угла нагиба, почиње у моменту када нагиб неравнина, за које је претпоставио да су троугласте, постане хоризонталан (слика 7.14). Уколико је типичан угао нагиба не-равнине површи α, коефицијент трења је μ = tg α. Ојлер је први уочио разлику између сила статичког и динамичког трења.

Fig. u.

Слика 7.14: а) Троугласте неравнине као узрок трења у Ојлеровом моделу б) међусобно задирање неравнина као извор трења у Кулоновом моделу

Кулон је,57 век након Амонтона, увео и трећи емпиријски закон трења:3) од момента проклизавања, сила трења је независна од релативне брзине клизања.

55 Интересантно је да је Да Винчи увео коефицијент трења као однос силе трења и масе тела које клизи по подлози.

56 Занимљиво је да су и Да Винчи и Амонтон веровали да постоји универзални коефицијент трења при клизању, а вредности које су добили респективно су 0,25 и 0,33.

57 Кулон, који је иначе био војни инжењер, учествовао је на конкурсу Академије наука у Паризу, која је 1777. године понудила награду за најбоље решење трења клизања и котрљања и примену у морнарици. Како није предложено ниједно задовољавајуће решење, награда није додељена већ је дуплирана на поновљеном конкурсу, а Кулон је свој рад на ову тему почео 1779. Рад на основу кога је добио награду објављен је 1781. Његова књига Theory of Simple Machines садржи практично све што је предмет проучавања трибологије. Увео је и назив трибометар за инструмент који се користи за мерење у овој области.

а)

б)

122

Ови закони су данас познати као Да Винчи–Амонтон–Кулонов или Амонтон– Кулонов закон сувог трења клизања и могу се исказати изразом:

(7.14)

У овом изразу је нормална сила – реакција подлоге на силу којом тело делује на њу, а коефицијент трења јесте константа која, за дате услове (одређена комбинација мате-ријала и амбијентални услови), има две могуће вредности (једну за статички и другу за динамички случај).

Кулон је, слично Ојлеру, сматрао да су микрометарске неравнине на месту контакта одговорне за појаву трења. Кулонови закључци о трењу доминирали су око век и по, а многи његови концепти ни данас нису одбачени, тако да се у савременим публикација-ма и даље може наћи термин „кулоновско трење”.58

Алтернативно објашњење трења дао је Десагулије уводећи 1734. тврдњу да је мо-лекуларна адхезија у највећој мери одговорна за појаву трења. Интензитет силе која се јавља у овом случају сразмеран је, међутим, контактној површини, што је у супро-тности с феноменолошким II Амонтоновим законом трења.

Нешто касније, Џон Лесли, професор физике у Единбургу, разматрао je енергијске аспекте трења крутих тела. На основу те анализе закључио је да се дисипација енергије при кретању с трењем не може објаснити на основу представе о трењу по којој се нерав-нине „горњег” тела крећу по неравнинама „доњег”, јер би се у том случају потенцијална енергија која се изгуби приликом клизања низ неравнину подлоге надокнађивала у фази пењања по наредној неравнини. Другим речима, модел у коме су једино неравнине на додирним површима одговорне за трење, у најбољем случају може да објасни статичко трење, али не и динамичко. Према нашем свакодневном искуству, за одржавање кретања коме се супротставља трење неопходан је сталан утрошак енергије.

7.6.2. Представе о трењу у 20. веку – нанотрибологија

До даљег напретка у овој области у 20. веку дошло је овладавањем новим техника-ма експериментисања и моделовања које су омогућиле боље сагледавање структуре и микрогеометрије реалних површи. Око 1950. Боуден и Табор показали су да се кон-такт између макроскопских тела у реалности успоставља преко низа малих испупчења, односно неравнина. На основу тога је уведен појам реалне контактне површине која је мања од привидне/геометријске додирне површине.59 У Боуден–Таборовом моделу сила трења сразмерна је реалној додирној површини

(7.15)

где константа пропорционалности τ представља напон смицања материјала.Губитак енергије у овом моделу описан је пластичним деформацијама испупчења

на местима додира. Уколико се број неравнина у реалном контакту (слика 7.12) повећа, на пример дупло, у том износу се повећава и сила трења, што је исказано релацијом (7.15). Однос силе трења и реалне површине додира је константан.

58 Овај термин налази се и у програму физике за први разред средње школе.59 Испоставило се да реална додирна површина при томе представља веома мали проценат привидне

додирне површине, а типичан фактор је 10–5.

123

Слика 7.15. Контакт два тела на макро (горњи део слике) и нано скали (доњи део слике) с оптерећењем које изазива нормалну силу и без њега. Реална површина додира расте

с порастом нормалне силе услед тога што део испупчења бива уништен.

Неравнине се деформишу услед деловања оптерећења (бројчано једнаког нормал-ној сили) на њих, тако да је притисак који се при том јавља:

(7.16)

На основу последња два израза добија се:

(7.17)

што значи да је интензитет силе трења пропорционалан интензитету нормалне силе (I Амонтонов закон). Због сагласности са Да Винчи–Амонтон–Кулоновим законом, овај резултат делује задовољавајуће, међутим показује се да уколико би контакт два тела био у потпуности заснован на пластичним деформацијама, машине би биле уништене након веома кратког времена.

Интуитивно је јасно да је прави узрок силе трења свакако у контактима на местима додира два тела. Колика је, међутим, стварна додирна површина? Пошто су површи60 у принципу неравне, величину реалне додирне површине тешко је одредити, па је било потребно поставити експерименте у којима би могли да се анализирају контакти поје-диначних неравнина једне површи с другом. Инструмент који је у стању то да измери назива се микроскоп атомских сила (AFM), а конструисали са га 1986. Герд Бининг и Хајнрих Рорер.61 Сигнал у AFM резултат је интеракције између шиљка сонде прикачене за еластичну конзолу и узорка по коме се она превлачи и који је максимално поравнат (обично се каже да је раван на атомском нивоу). На интеракцију утиче низ фактора као што су облик и величина шиљка сонде, амбијентални услови, прљавштина на месту додира и деформација и оштећење сонде.

60 С макроскопске тачке гледишта, површ једног тела јесте његова добро дефинисана граница (обично између две фазе супстанци) унутар које тело има исте карактеристике. Микроскопски гледано пак површ није строго дефинисана граница иако одговара рубу простора који тело заузима и преко којег тело интерагује с околином. Прецизније је рећи да је то област у којој се дешавају физичке и хемијске интеракције које модификују карактеристике тела.

61 За проналазак STM 1981. (Scanning Tunneling Microscopy) – скенирајућа тунелска микроскопија, добили су Нобелову награду за физику 1986. STM је прва техника снимања површина на атомском нивоу из које се развила техника AFM.

124

У идеалном случају потребно је да се померања делова сонде могу занемарити, тј. да поседује стабилну геометрију и бесконачну крутост. У почетку су коришћене сонде од силицијума које нису имале довољно добре особине. Проблеми те врсте разрешени су употребом фулерена62 и изолованих наножица као сонди јер ти објекти имају до-бро дефинисану структуру и веома су чврсти. Уређај који се користи у микроскопији атомских сила чија је скица приказана на слици 7.16, веома је софистициран, али се, за потребе наставе, његов једноставан модел може лако направити.

Слика 7.16. Принципијелни изглед микроскопа атомских сила

7.6.3. Модел микроскопа атомских сила погодан за додатну наставу

Материјал који је потребан за израду модела АФМ чине: лего коцке, компакт диск, јак магнет у облику шипке, ласерски показивач, пластелин, лепљива трака, штипаљка, метални кликери, стаклени кликер, лењир, оштар нож, лепак (слика 7.17).

Постоље се прави од лего коцки. Конзолу чини комад компакт-диска исечен у об-лику траке ширине 2-3 cm јер има добра својства еластичности и оптичке рефлексије. Тако направљена „конзола” фиксира се на лего коцку лепљивом траком. Улогу врха

сонде игра магнет који се лепи с доње стране конзо-ле. Ласерски показивач као извор светлости фиксира се на лего коцке пластелином. Ласер се подеси у по-ложај тако да сноп пада на слободан крај конзоле на рефлектујући део њене површине. Метални кликери су „атоми” који реагују на магнетну интеракцију, а стаклени су „атоми” који не реагују. Они се залепе на траку направљену од картона. На траци се нацрта ли-нија и обележи се сваких 5 cm тако да се добије скала (слика 7.18).

Слика 7.17. Материјал потребан за израду модела микроскопа атомских сила

62 Алотропска модификација угљеника откривена 1985. случајним ласерским синтетизовањем молекула C60. За ово откриће су Харолд Крото, Роберт Керл и Ричард Смоли добили Нобелову награду за хемију. Назив потиче од презимена ексцентричног архитекте Бакминистера Фулера.

125

Слика 7.18. Модел микроскопа атомских сила

Симулација мерења које се обавља микроскопом атомских сила изгледа овако. Тако конструисан уређај постави се на удаљеност око 2 m од зида или беле табле и укључи се ласер. На зид се фиксира папир са штампаним линијама тако да рефлексија ласер-ског зрака направи тачку на горњем крају скале. Трака с кликерима постави се испод конзоле с магнетом и помера се. Услед интеракције магнета и металног кликера долази до савијања конзоле, а тиме и померања светле тачке на зиду и то померање се забе-лежи. Узорак се помера у корацима од по 5 mm и сваки пут забележи положај светле тачке на зиду. На основу измерених вредности може се нацртати график (слика 7.19).

4

3

2

1

0 5 10 15 20 25

Слика 7.19. Скица oблика пoврши дoбијена мерењем мoделoм AFM

Овај график индиректно упућује на прави облик површи тела на нивоу поједина-чних атома. Идеја је да се укаже на разлику величине правих (реалних) површина до-дира тела која су у контакту и између којих се испољава трење и привидних или гео-метријских површина.

7.7. Закон о одржању механичке енергије

Закони одржања у механици (енергије, импулса, момента импулса) представљају изузетно битно градиво програма физике, тако да њихова обрада изискује од настав-ника посебну пажњу и труд. Неоспорно је да ће се већи образовни ефекти постићи ако се с ученицима изведу одговарајући огледи уз коришћење постојећих наставних средстава. Основна наставна средства за област одржања механичке енергије јесу Максвелов точак (предвиђен програмом физике за седми разред као демонстрациони

126

оглед), демонстрациона колица (предвиђена програмом физике за седми разред као лабораторијска вежба).

Слика 7.20. Максвелов точак

Максвелов точак као наставно средство у настави физике може бити употребљен код упознавања ученика с појмовима потенцијалне и кинетичке енергије и код изу-чавања закона о одржању и трансформацији енергије. Уређај се састоји од масивног металног точка полупречника R учвршћеног за своју осовину полупречника r (r << R). За крајеве осовине привезана је по једна јака нит, чији се други крај везује за статив као што је показано на слици 7.20. Ако се симетричним намотавањем обе нити точак подигне на жељену висину, а затим пусти да пада, стечена потенцијална енергија точка прелази у кинетичку. При томе се точак убрзано креће, достигнувши максималну брзи-ну у моменту када се одмотају нити.

Услед инерције точак наставља да се обрће у истом смеру. При кретању долази до претварања кинетичке енергије у потенцијалну, с обзиром на то да се сопственом енергијом подиже на висину приближно једнаку полазној.63 Точак не успева у реално-сти никада да се врати на првобитну висину услед губитка енергије изазваног отпором ваздуха и трењем између нити и точка.

Интересантни су огледи с Максвеловим точком, у којима се уместо за статив точак везује за један тас теразија, и пошто се активира, посматра се стално нарушавање рав-нотеже претходно уравнотежених теразија. До тога долази због промене линеарног убрзања точка. Оглед показује да точак има мању тежину при подизању и спуштању него када мирује. Ова чињеница не може се на сасвим ваљан начин објаснити без увођења појма инерцијалних сила. Но, како су ученици већ упознати с чињеницом да тела могу да се нађу у бестежинском стању, ова појава ипак може да им се приближи.

Већи проблем од те чињенице која се може и заобићи при коришћењу Максвеловог точка у седмом разреду, јесте то што његово кретање није транслаторно. Концепти као што су центар маса и основне поставке динамике ротације обрађују се тек у средњој школи, тако да потпуна анализа кретања точка на овом нивоу није могућа.

Уколико точак креће с висине h, имаће на тој висини укупну енергију Е једнаку само потенцијалној енергији у пољу Земљине теже mgh (имплицитно је уведена претпостав-ка да је нулти енергијски ниво потенцијалне енергије у најнижем положају осовине

63 На адреси http://www.youtube.com/watch?v=8Ch9TDeW1FU налази се клип са снимљеним кретањем Максвеловог точка.

127

точка). Када точак почне да се одмотава, на некој висини x изнад најниже тачке осовине имаће одговарајућу потенцијалну енергију, кинетичку енергију кретања центра маса, али и ротациону кинетичку енергију услед ротације око одговарајуће осе:

(7.18)

У овом изразу је m маса точка, I његов момент инерције, а v и ω су линијска и угаона брзина.

Транслационо и ротационо кретање, међутим, није независно због постојања рела-ције између брзина:

(7.19)

Решавање једначине (7.18) по брзини даје релацију:

(7.20)

која има исти облик као и релација која описује слободни пад тела с висине h. Словом a овде је означено убрзање центра маса.

Уколико га нема у кабинету физике у школи, Максвелов точак какав смо описали може бити замењен точком бицикле или га је могуће, у умањеној верзији, направити од цедеа или ди-ви-дија. Улогу осовине могу да играју палидрвца која је потребно поставити у отвор дискова.

Слика 7.21. Једноставна реализација Максвеловог точка

Уместо Максвеловог точка такође је, у школским условима, могуће искористити јо-јо.

128

7.8. Нека практична упутства за успешно извођење експеримената

7.8.1. Просторни и материјални услови

За оптимално извођење експеримената из прописаног програма, неопходан пре-дуслов јесте постојање кабинета за физику који се идеално састоји из три просторије: учионице – лабораторије, припремне собе и лабораторије. У већим школама где постоји више паралелних одељења, корисно је да наставник, у сарадњи с колегом који прави распоред, направи такав распоред часова да одељења истог разреда имају наставу фи-зике истог дана. Тако наставник има мање посла око припреме и постављања опреме за експерименте.

Уколико у школи не постоји кабинет за физику, реализација огледа онако како је то ученицима најпогодније и најефикасније, јесте отежана. У таквим околностима наставник мора да се ограничи на онај експериментални прибор који може да преноси из учиони-це у учионицу (а пре тога из магацина где су ускладиштена наставна средства) и с којим може брзо да припреми експерименте. Иако можда не изгледа тако, то су за наставу фи-зике прилично велика ограничења. Ипак, чак и у таквим околностима не би смели да се изоставе кључни експерименти повезани с главним помацима у развоју физике.

Уколико у школи пак нема опреме за огледе, ситуација је за наставника (можда је ипак боље рећи за ученике) још тежа. Тада је неопходно тражити набавку минималне количине неопходних наставних средстава, а у међувремену се настава мора одржава-ти припремањем једноставних приручних демонстрационих експеримената. Као што је раније наглашено, у складу са савременим приступима настави јесте и ангажовање самих ученика на припреми огледа. Чак и у тако тешкој ситуацији могуће је организо-вати интерактивну конструктивистичку наставу. Битан корак у њеној реализацији јесте стварање проблемских ситуација, након којих следи интерактивна дискусија, а то се у многим случајевима може постићи и једноставним приручним експериментима.

За разлику од неких других предмета (нпр. хемије) физику не треба никако изводи-ти у блок-часовима. У настави физике обично је реч о серији краћих експеримената у низу (уз пратећу дискусију и анализу), тако да их је могуће прекинути у било ком мо-менту и наставити следећи пут. Негативне стране извођења наставе физике у блоку су:

– Ученици, са садашњим фондом од два часа седмично, након блока недељу дана не би имали контакт с физиком, што је превише. У толико дугом временском ин-тервалу, процес заборављања је знатнији, па је потребно дуже време за припрему ученика за наставак наставе.

– Два часа у континуитету превише је за неке ученике, поготову млађег узраста.

7.8.2. Како укључити експеримент у обраду неке наставне јединице

По начину извођења, у настави физике разликује се неколико типова експеримената: – фронтални експеримент у учионици лабораторији;– ученички експеримент у лабораторији;– кућни експеримент;– практикумски експеримент;– пројекти који укључују експериментални рад.

129

Данас се све више срећу и компјутерски вођени експерименти, које можемо сврстати у прва два типа експеримената, али они овде неће бити детаљније анализирани. Најважнији и најделотворнији типови експеримената су они који се изводе у учионици лабораторији приликом обраде нових наставних садржаја.

Фронтални експерименти могу бити демонстрациони или квантитативни. Другом врстом квантитативно се одређује међузависност неких физичких величина. Изводи их наставник уз помоћ ученика. Пожељно је да учешће ученика буде што израженије.

Демонстрациони експеримент служи за квантитативно демонстрирање одређене физичке појаве. Његова битна функција је у томе да ученик опажањем стекне физичко искуство о посматраној појави како би на основу тога могао конструктивно да размишља, при чему стиче одређене идеје и учествује у дискусији, а све то на крају доводи до одређених генерализација. Због тог разлога се демонстрациони експеримент изводи на самом почетку, а свакако пре аналитичког разматрања појаве.

Демонстрациони експеримент често служи за отварање проблемске ситуације, нарочито у млађим разредима. Пре извођења експеримента обавезно треба од ученика тражити предвиђање исхода. Учешћем у предвиђању резултата експеримента ученици постају заинтересованији за даљи ток догађаја, а већ у тој фази могуће је (зависно од контекста) идентификовати неке ученичке претконцепције. Након извођења експеримента од ученика треба затражити да кажу који је стварни резултат експеримента како би се у краћој расправи постигла сагласност свих ученика. То треба разлучити од следећег корака – тумачења резултата експеримента. Ученици често мешају та два корака.

Демонстрациони експеримент може да послужи и за боље дефинисање правог проблема, ако је он на почетку часа био само оквирно назначен. Демонстрационим експериментом може се и разрешити проблемска ситуација. Бројни класични експерименти из историје физике који су били повезани с крупним помацима, у настави се могу извести као демонстрациони експерименти (нпр. Ерстедов оглед, слободни пад, Фарадејев закон индукције, Јангов оглед са два отвора, фото-ефекат...).

Квантитативни фронтални експерименти изводе се у оној фази решавања проблема када је он већ дефинисан на основу раније изведеног демонстрационог експеримента и интерактивне дискусије у одељењу. Пре извођења експеримента од ученика треба тражити да искажу своје идеје о неколико важних ствари:

– идентификовање важних физичких величина које су релевантне за дату појаву и одлуку о томе које од њих треба мерити у експерименту;

– да покушају да замисле експеримент којим би могли извести таква мерења; не треба очекивати да ће ученици успети до краја у томе, али је та фаза важна због развијања креативности и сналажења у новој ситуацији; да бисмо конкретизовали питање, можемо им показати експериментални прибор и питати их како би с њим извели тражени експеримент.

Када је све спремно за извођење експеримента, често је корисно затражити од ученика да покушају да предвиде зависност међу мереним величинама. На пример, очекује ли се пропорционалност, обрнута пропорционалност или нешто треће. Тај поступак доприноси бољем концептуалном разумевању. Успешно предвиђање уједно скраћује експериментални поступак јер је за потврду предвиђања довољно измерити мање тачака него када се мери без икаквих предвиђања.

У поступку извођења експеримента, тј. мерења, треба водити рачуна о следећем:– Наставник мора да прати ток експеримента да би на време реаговао уколико

нешто не иде како треба. То може да се догоди било зато што неки део уређаја не функционише како треба, било зато што ученици погрешно очитавају резултате

130

мерења. У таквим ситуацијама наставник треба на време да реагује. Најлошији на-чин извођења експеримента јесте онај у коме се на крају констатује да експери-мент није успео.

– За наставника је важно да у току експеримента уочи знају ли ученици да примене поступак контроле променљивих.

– Измерени подаци су исти за цело одељење, али сваки ученик посебно уписује податке и табеле и црта графике зависности задатих величина.

– Посебно је важно да из добијених резултата ученици сами траже зависности фи-зичких величина и пропорционалност међу њима, ако постоје. Њихове идеје у расправи треба усмеравати тако да се добије тражена законитост.

Ученички експеримент изводе сами ученици подељени у групе. По правилу, све групе би требало да раде исти експеримент. Група се састоји од два до пет ученика, у зависности од тога колико примерака лабораторијске опреме школа поседује. Групе добијају задатак да изведу једноставнији експеримент, најчешће квантитативни. На крају рада групе излажу постигнуте резултате, након чега се развија расправа. У поређењу с фронталним експериментима, ученички експеримент има велике предности, али и ограничења. Предност је у томе што ученици у директном контакту и манипулацији с експериментном опремом доживљавају право физичко искуство, што се не може ничим надоместити. Сем тога, ученици воле такав начин рада јер се тада осећају слободно и креативно. Ограничење је у томе што ученици могу експериментално решавати само мањи сегмент проблема. Они у групи могу да откривају законитости, али не могу да конструишу концепте и принципе. Групе углавном добијају обично сасвим одређене задатке шта и како да мере. Ако евентуално добију задатак да експериментално реше неки проблем, тада је тај проблем обично једноставан, а начин рада на њему мање или више одређен. Дакле, у најбољем случају, групе могу да решавају тзв. загонетке, тј. проблеме који су уски, затворени, чврсто задати и дефинисани, када је познат начин решавања и зна се да постоји један тачан резултат. Шире дефинисане и отвореније проблеме, каквих је школски програм физике препун, групе не могу да реше самостално. За решавање тих проблема битна је конструктивна расправа и наставник који је координира и усмерава. Тако се настава у учионици реализује комбинацијом фронталних експеримената и ученичких експеримената након којих такође следи расправа. У принципу би тако требало реализовати сваку наставну јединицу. Међутим, недостатак опреме и преобимност програма, уз недостатак простора у школама, редукује те могућности само на неке наставне јединице.

Кућни експеримент је експеримент који ученици раде код куће. Наставник у ту сврху задаје као задатак реализацију једноставног, али ефектног огледа који се може извести приручним материјалом, а у вези је с програмским садржајима који се упра-во обрађују. Препоручује се задавање таквог експеримента као необавезног домаћег рада. Искуство показује да тада кућни експеримент ради велики број ученика, а често се њиме забавља и цела породица. Ученицима треба омогућити да своје успешне кућ-не експерименте демонстрирају на часовима физике пред свим осталим ученицима.

Практикумски тип експеримента, у коме се изводе мерења из већ обрађених програмских садржаја, застарео је и не одговара настави физике (има смисла једино у настави стручних предмета у техничким и струковним школама). Наиме, битна уло-га експеримента је да ученик његовим извођењем и/или опажањем демонстрационог експеримента стиче физичко искуство, што је битан предуслов за даље генерализације и учење са сврхом и разумевањем. То значи да практикумски приступ експериментима

131

не може да замени експеримент у кабинету учионици. У посебним случајевима, када постоје посебни материјални услови и када то дозвољава распоред часова физике, могуће је и постојање физичког практикума, али никако на штету извођења експери-мената у учионици. И тада би било делотворније искористити парктикумско време за појачани експериментални рад из градива које се управо обрађује.

Постоји ипак и савремена варијанта учешћа ученика у експериментима с већ науче-ним знањем. Таква настава назива се пројектна и у оквиру ње постоји више варијанти.

Уколико је лабораторија добро опремљена, ученик добија одређени задатак који треба да реши експериментално. Не добија упутства у вези с тим како треба да уради експеримент, нити какву опрему треба да искористи, већ мора сам да размисли како тре-ба да приступи решавању проблема. Тако се развија конструктивистички приступ учени-ка новој проблемској ситуацији, његова креативност, а уз све то и његово концептуално разумевање и процедурално знање. Данас су у развијеним земљама такви облици лабо-раторијског рада на универзитетском нивоу истиснули традиционалне практикуме.

У слабије опремљеним школама пројектна настава може да се изводи тако што сва-ки ученик (или групе ученика) добије неки пројекат као задатак који треба решити у одређеном року, при чему је у решавање обавезно укључен и експериментални рад. У зависности од просторних и материјалних услова школе, ученик то може да ради или у школи или изван школе, или комбиновањем рада у школи и код куће. Кључно питање је колико смемо оптерећивати ученика таквим додатним садржајима. Можда је тај облик рада примерен само за оне ученике који су заинтересованији за физику и који добро-вољно прихватају рад на пројектима. Пројектна настава заправо се своди на стицање знања истраживањем, па о томе вреди рећи нешто више.

7.9. Генерализација резултата школских експеримената

Резултати опажања у експерименту постају смислени када се могу класификовати и уредити. Тада се могу уочити одређене правилности на основу којих се могу извести одређене генерализације. Такве законитости називају се природни закони.

Природни закони су у науци различито настајали. Понекад исцрпљујућим и мукотр-пним утврђивањем података бројних мерења (на пример при добијању Кеплерових за-кона). Некада се пак, уз одређену домишљатост, до закона долазило врло једноставним експериментом, и на основу само неколико података мерења (Бојл–Мариотов закон).

У научној пракси закон обично означава дефинитивну везу између емпиријских карактеристика природне појаве, тј. између опсервабли, а не између теоријских кон-цепата. Епистемолошки статус природних закона једно је од интересантнијих питања данашње филозофије наука. На пример, да ли су природни закони откривени или кон-струисани? Може ли се рећи да су неки закони више фундаментални од других? Јесу ли правилности које описују природни закони настале случајно или су на неки начин есенцијалне? Та су питања тесно повезана са становиштима о статусу природно-науч-ног знања као целине.

Природни закони описују шта се у одређеној природној појави догађа и како се она одвија. То је нижи ниво знања од оног који нуди модел, а поготову теорија која одговара на питања зашто се нешто догађа. У школском програму физике закони су (уз експеримент и опажање) најзаступљенији сегмент, и то због више разлога. Наиме, у бројним случајевима програм се задовољава описом феномена и изналажењем закона,

132

јер је теоријско тумачење превише сложено и захтева ученицима недоступан матема-тички апарат. На пример, Снелијус–Декартов закон преламања светлости саставни је део програма, али то није и теоријско тумачење преламања. За објашњење је потребно применити Максвелове једначине, што ученици не би могли. Зато је важно разјаснити неке битне дилеме увођења физичких закона у наставни процес.

Битно је да се природни закон у учионици мора конструисати (уз активно учешће ученика), а не увести формалном дефиницијом. Неретко се уз физички закон исто-времено уводи и нови физички концепт који улази у тај закон. И концепт треба да се уведе на операционалан начин, тј. треба га конструисати, без увођења формалном дефиницијом. Оптималне проблемске ситуације које ученике воде до успешних кон-струкција садрже комбинацију експеримента и опажања и ситуација и идеја из исто-рије физике.

У литератури се често мешају појмови откриће и проналазак (креација, конструкција). Када се у некој појави емпиријски уоче неке законитости које до тада нису биле познате, то је откриће. Конструисање модела и теорија значи пак проналазак. Како стоје ствари с природним законима? Када се на основу открића и добијене законитости генерализа-цијом добије физички закон у математичком облику, да ли је то откриће или изум? Данас преовладава становиште да су природни закони до којих се дошло уопштавањем резулта-та опажања и експеримената открића. Као пример за то може да послужи Бојл–Мариотов закон pV = const. при константној температури, где је за једноставно опажљиве величине (p и V) на основу једног или неколико експеримената уопштена њихова функционална за-висност. За ту генерализацију није била потребна велика доза креативности, па би се то тешко могло назвати изумом. Дакле, Бојлов закон може да се сматра открићем. У развоју те проблематике проналазак би био молекуларно-кинетичка теорија идеалног гаса.

Кеплерови закони добијени су генерализацијом емпиријских резултата о кретању планета у математичком облику, па спадају у открића. Они нису проналазак иако је Кеплер на њима радио цео свој живот и иако представљају прекретницу у прихватању Коперникове слике света и смернице за развој теорије гравитације.

Има и физичких закона за чије је формулисање била потребна већа доза креатив-ности, па и увођење нових концепата. Такав је, на пример, Фарадејев закон електромаг-нетне индукције (1831). У овом примеру откриће је било већ и то да се наглим увлачењем магнета у завојницу (или извлачењем) индукује струја у завојници. То је заиста било епо-хално откриће за научну заједницу. Међутим, откриће у том облику само по себи није довољно. Најпре, оно мора бити препознато као такво, а потом, уопштењем емпиријских резултата, треба добити закон у математичком облику. Историјска је чињеница да је Ампер већ 1821, одмах након Ерстедовог огледа, експериментално постигао електромаг-нетну индукцију, али то није препознао као нешто важно јер се није уклапало у његове идеје. Стога тај резултат није ни објавио. Тако је Фарадеј ефекат заправо открио по други пут. Дакле, генерализација добијене законитости и формулисање закона у математичком облику захтевали су знатну дозу креативности, па и увођење нових концепата, магнет-ног поља и његовог флукса. Стога би се у Фарадејевом примеру закон електромагнетне индукције могао третирати не само као откриће (што сигурно јесте) него, у одређеном смислу, и као проналазак. У настави физике, међутим, реч је о познатим појмовима (већ уведеним пре формулисања Фарадејевог закона) магнетног поља и флукса магнетног поља, па се тај закон третира као откриће, а не као проналазак. Да из емпиријских резул-тата није једноставно генерализовати закон електромагнетне индукције, лако је уверити се у учионици. Када се у експерименту постигне појава индукције, можемо да замолимо ученике да покушају да конструишу математичко уобличење резултата. Показаће се да је то за њих веома тешко и да могу то да ураде само уз помоћ наставника.

133

7.10. Стицање знања истраживањем

Данас се у свету захтева да се учење природних наука заснива на истраживачком приступу и да се при томе улога наставника у процесу наставе и учења помери из уло-ге предавача у улогу онога који води и усмерава ученике у процесу сазнавања. Важан део у учењу природних наука јесте стицање знања и умења за примену једностав-них истраживања у школским условима. Извођење научног истраживања веома је сложена вештина која обухвата читав низ фаза и једноставнијих знања и умења. Да би могли да изведу једноставно истраживање, ученици би требало да буду способни да:

– користе научни језик (термине, физичке величине, јединице мере); – уоче и/или формулишу питање или проблем; – поставе хипотезу или предвиђање;– планирају истраживање;– препознају или осмисле адекватну процедуру за истраживање; – препознају или осмисле одговарајуће инструменте (апарате) и материјале (узор-

ке, супстанце) потребне за конкретно истраживање; ово укључује и евалуацију предвиђених процедура и инструмената;

– изведу истраживање;– временски и просторно испланирају истраживање, у извођењу прате неопходну

логику корака, умеју да рукују одговарајућим инструментима и апаратуром, умеју да реше проблем и донесу одлуке;

– правилно сакупе податке; – селектују и организују податке; – добијене податке сумирају и анализирају, интерпретирају, генерализују, закључе

и дају научно објашњење, као и да подрже своје објашњење доказима; у окви-ру ових активности ученици ангажују читав низ сложенијих мисаоних процеса, као што су поређење, класификација, генерализација, анализа грешке, аргумен-товање и слично; у оквиру ове фазе важна је флексибилност у мишљењу, то јест спремност да се модификују почетне хипотезе у складу с накнадно сазнатим ин-формацијама;

– презентују добијене резултате и научне информације уопште, да при презента-цији умеју да издвоје важно од мање важног и излагање прилагоде циљној групи којој је та информација намењена.

Истраживачки школски експеримент би био експеримент у коме је доминантан неки неуобичајен проблем чије решење није позна-то ученицима. Такви експерименти се дају уче-ницима који показују не само интересовање за експеримент из физике него поседују и довољно потребног знања и умења да могу обављати екс-перимент. Из таквог образложења је јасно да се експерименти таквог карактера могу изводити на додатној настави или у оквиру одговарајуће секције.

Слика 7.22. Хистерезис у механици

134

Пример таквог експеримента био би провера еластичних особина гуме, односно гу-мене траке. У овом експерименту ученик би требало да у табелу записује издужења гуме-не траке при њеном постепеном оптерећивању теговима познате тежине која би у сва-ком мерењу била све већа. То се може извести, рецимо, са пет тегова (с кукицама) једнаке тежине које треба додавати један по један. Након тога би требало да измери издужења гуме приликом њеног постепеног ослобађања од терета (супротним редоследом од оно-га како је оптерећивана теговима) и унесе их у табелу. Провером добијених резултата ученик би установио да се величина издужења за исту тежину разликује приликом опте-рећења и растерећења траке. Цртањем графика зависности тежине и издужења могао би, спајањем експерименталних тачака (које сада неће лежати на једној правој линији), да добије затворену криву линију чији облик подсећа на линију која у физици описује појаву хистерезиса код система. Њена површина, као што је познато, представља енергију изгубљену приликом целог процеса оптерећивања гуме теговима и потом растерећења.

7.11. Оквирни план часа за учење истраживањем

Редни број часа: Разред: VIIНаставна тема: РавнотежаНаставна јединица: Сила потиска. Архимедов закон

Тип часа: час изучавања новог градива

Наставне методе/методе учења: монолошко-дијалошка, метода лабораторијских радова/учење решавањем проблема, учење открићемОблици рада: групни, индивидуални, фронтални

Наставна средства (и потребни материјал):– радни листови са задацима за рад у групама, – радни листови с табелама, – текст задатака за етапу примене знања, – демонстрациони прибор – Архимедово ведро, – сталак, опруга, тег, суд с водом, показивачи,– судови с обичном водом, – судови с „морском” (сланом) водом, – динамометри, – тела различите запремине, – тела исте запремине, различите густине.

Циљ и задаци часа: – разумевање силе потиска и Архимедовог закона;– развој вештине комуникације и сарадње при групном раду;– развој вештине истраживања и решавања проблема;– развој нумеричких вештина;– способност за анализу предложених решења;– способност за примену добијених знања при решавању задатака.

135

Корелација: математика, техничко и информатичко образовање, биологијаОбразовни стандарди:

ФИ.1.1.1.ФИ.1.4.1.ФИ.1.4.3.

ФИ.2.1.1.ФИ.2.1.2.ФИ.2.1.5.ФИ.2.1.6.ФИ.2.4.1.ФИ.2.4.2.ФИ.2.4.3.ФИ.2.6.1.ФИ.2.6.2.

ФИ.3.1.4. ФИ.3.4.1.

Ток часа

Уводни део часа

1. Мотивација и стварање проблемске ситуације

Наставник саопштава ученицима наставак упознавања са занимљивим светом фи-зике и предлаже да час почне извођењем експеримента. На демонстрационом сто-лу, на стативу је обешена опруга. Наставник качи тег за опругу и тражи од ученика да објасне шта се догодило и зашто. Ученици примећују истезање опруге услед тежине тега. Наставник обележава положај краја опруге с тегом. Тражи од ученика да предви-де шта ће се десити када тег потопи у воду. Затим потапа тег у суд с водом и тражи од ученика да објасне шта се догодило и зашто. Ученици претпостављају да се истезање опруге смањило услед смањења тежине тега у течности. Наставник усмерава ученике на размишљање о томе да на тело потопљено у течност делује, осим силе теже, и сила усмерена вертикално навише која се назива сила потиска. Наводи их на закључак да је сила потиска једнака разлици тежине тела у ваздуху и тежине коју тело има када је потопљено у течност:

F Q Qp v t= - .

Тражи од ученика да претпоставе од чега зависи сила потиска. Ученици износе прет- поставке – хипотезе, које записују на табли. Наводе следеће величине:

– густина тела, – густина течности, – запремина тела и слично.Да би проверили правилност изнетих хипотеза, наставник предлаже истраживање

експериментима који ће потврдити или оповргнути претпоставке.

136

Главни део часа

2. Истраживање

Ученици се деле у шест група од по 4-5 ученика и добијају следеће задатке (исти задатак решавају по две групе, једна под а, друга под б).

Задатак за прву групу

Материјал: два тела различите запремине, али исте густине (супстанције), суд с водом, динамометар.

1. Динамометром одредити:а) тежину тела бр. 1 у ваздуху (Qv) и течности (Qt);б) тежину тела бр. 2 у ваздуху (Qv) и течности (Qt).

Тело треба да буде потпуно потопљено у воду.2. Одредити силу потиска (Fp), која делује на тело бр. 1 и силу потиска (Fp), која делује на тело бр. 2.3. Упоредити те силе.4. Упоредити запремине тела.5. Извести закључак о зависности силе потиска од запремине тела потопљеног у воду.6. Представити резултате у табели (табела 7.2).

Задатак за другу групу

Материјал: два тела различите густине, али исте запремине, суд с водом, динамометар.

1. Динамометром одредити:а) тежину тела бр. 1 у ваздуху (Qv) и води (Qt);б) тежину тела бр. 2 у ваздуху (Qv) и води (Qt).

Тело треба да буде потпуно потопљено у воду.2. Одедити силу потиска (Fp) која делује на тело бр. 1 и силу потиска (Fp) која делује на тело бр. 2.3. Упоредити те силе.4. Упоредити густине тела.5. Извести закључак о зависности силе потиска од густине тела.6. Представити резултате табеларно (табела 7.2).

Задатак за трећу групу

Материјал: тело, суд с обичном водом, суд с „морском” водом, динамометар.1. Динамометром одредити:

а) тежину тела бр. 1 у ваздуху (Qv) и обичној води (Qt);б) тежину тела бр. 1 у ваздуху (Qv) и „морској” води (Qt).

Тело треба да буде потпуно потопљено у воду.

137

2. Одредити силу потиска (Fp) која делује на тело у обичној води и силу потиска (Fp) која делује на тело у „морској” води.

3. Упоредити те силе.4. Упоредити густине течности.5. Извести закључак о зависности силе потиска од густине течности.6. Представити резултате табеларно (табела 7.2).

3. Размена информација

Групе размењују информације о урађеном: демонстрирају реализоване експери-менте, записују резултате на табли, оцењују изнете хипотезе. По завршетку извешта-вања група, ученици на табли и у свескама резултате уносе у коначну табелу 7.3.

4. Завршна интеграција

Ученици комплетирају резултате добијене експериментом, формулишу закључaк о зависности силе потиска од густине течности и од запремине потопљеног тела, запи-сују резултате рада у свеске. У току фронталног рада наставник заједно с ученицима уз демонстрациони оглед с Архимедовим ведром изводи израз за силу потиска и фор-мулише Архимедов закон. Подстиче ученике да самостално изведу математички израз за Архимедов закон применом раније усвојених знања у новој ситуацији. Наставник прецизира да Архимедов закон важи како за течности тако и за гасове.

Експериментална провера закона

Под надзором наставника или самостално, ученици проверавају Архимедов закон, износе критичка мишљења и наводе примере примене закона у животу. Посебно је важно истаћи међупредметне корелације.

Повратна информација: Шта смо данас сазнали?Резиме: истаћи оне садржаје за које се утврди да су недовољно схваћени.

138

Занимљивости

1. Риба може да лебди у води на разним дубинама, слично подморници, да тоне, израња или плива (слика 7.20). То постиже променом запремине мехура, који могу ви-дети риболовци или кувари када чисте рибу. Сакупљањем мишића, сабија се мехур и смањује се запремина ваздуха у њему, па средња густина организма рибе постаје већа од густине воде и она тоне. Када риба хоће да изрони, олабави мишиће, ослобађа ме-хур и повећава запремину ваздуха у њему.

На основу горенаведеног деца дају одговор на следеће питање:Зашто угинула риба плива на површини воде?

Слика 7.23. Риба и рибљи мехур

2. Сваки пливач зна да може да се опусти и одмори на води у лежећем положају. Образложите како.

3. Размислите зашто таложење доводи до чишћења воде од супстанција које се у њој не растварају.

5. Примена усвојеног знања

Ученицима се предлажу следећи задаци:

1. На које тело потопљено у воду делује највећа сила потиска?

2. Бакарне и месингане куглице које се налазе у води, везане су за конац и обешене на вагу. При томе је вага у равнотежи. Да ли ће се равнотежа поремети-ти ако се куглице спусте у воду?

3. Да ли се мења сила потиска при промени дубине на коју је тело потопљено?

4. Постоји ли Архимедова сила на Месецу?

139

Завршни део часа

6. Рефлексија

Ученици изводе коначне закључке: практичан значај рада, развијање вештина инавика, самооцена активности ученика. Требало би да одговоре на питања:– Шта вам је било интересантно на часу?– Колико су за вас изучавани садржаји нови?– Да ли бисте могли сами открити овај закон?– Шта сте корисно добили при раду?Наставник, после самоевалуације, даје процену рада на часу.

7. Домаћи задатак

Брод наилази на санту леда. Запремина дела санте изнад воде је ΔV = 500 m3. Колика је запремина целе санте ако је густина леда rl = 0,92 g/cm3, а густина воде rv = 1,03 g/cm3?

Табела 7.2. Свака група добија да попуњава табелу истог изгледа

Број огледа

Густина течностиrv [kg/m3]

Густина телаrt [kg/m3]

Запремина телаV [m3]

Тежина тела у ваздуху Qv [N]

Тежина тела у води Qt[N]

Сила потискаFp [N]

Закључак

1.

2.

Табела 7.3. Резултати рада група уносе се у збирну табелу. Очекивани изглед збирне табеле с неким претпостављеним вредностима (за тежину тела и силу по-тиска)

Број групе

Број огледа rv [kg/m3] rt [kg/m3] V [m3] Qv

[N]Qt [N]

Fp [N] Закључак

11 1.000 Иста Различита 1,2 1,0 0,2 Сила потиска

сразмерна је запремини потопљеног тела2 1.000 Иста Различита 0,5 0,4 0,1

21 1.000 Различита Иста 0,5 0,4 0,1 Сила потиска не

зависи од густине потопљеног тела2 1.000 Различита Иста 1,6 1,5 0,1

31 1.000 Иста Иста 1,6 1,5 0,1 Сила потиска

сразмерна је густини течности2 1.030 Иста Иста 1,6 1,4 0,2

140

8. УЏБЕНИК И УЏБЕНИЧКИ КОМПЛЕТ ЗА СЕДМИ РАЗРЕД

Уџбеник, прецизније цео уџбенички комплет, спада у основна наставна средства. Уопштено гледано, основна наставна средства се користе у настави свих предмета и без њих је тешко замислити васпитно-образовни процес. Таква средства су основни из-вор знања, односно основни инструмент рада ученика и наставника. У ову групу сред-става спадају: уџбеник, збирка задатака с лабораторијским вежбама и школска табла.

8.1. Уџбеник и његов значај

Један од озбиљних проблема сваког образовног система јесте питање квалитета школских уџбеника. У Србији постоје добри предуслови (институционални, сазнајни и и људски) који омогућавају да се, уз сразмерна улагања и довољно времена, направи добар уџбеник. Писање уџбеника из физике у одређеном смислу једноставније је од, рецимо, писања уџбеника историје. Да је тако, види се по томе што је за садржај уџбеника из историје заинтересован низ група:

– институције које се баве историјом као науком (факултет, стручна друштва, академија наука),

– педагошко-психолошке науке које су заинтересоване да у уџбеник буду уграђена знања о развојним менталним могућностима деце на појединим узрастима и знања из психологије учења,

– дневна, краткорочна али и дугорочна унутрашња и спољња политика отелотворена у институцијама државе, министарствима просвете, али и унутрашњих и спољашњих послова,64

– владајућа идеологија (од које у великој мери зависи тумачење многих историјских догађаја, личности, историјских феномена),

– црква, без обзира на то да ли је део државног образовног система или је одвојена од њега; црква je као институција савременог доба била саставни део политичких и друштвених дешавања и стога је врло осетљива на интерпретацију своје улоге и позиције у историјским дешавањима,

– родитељи и деца; родитељи, с једне стране, брину о добробити своје деце, а с друге, имају лични став према одређеним питањима из историје, посебно из ближе националне прошлости у којој су можда неки чланови породице учествовали; деца, ученици, имају свој однос према садржајима из историје, некада у форми стереотипа према различитим социјалним групама.

Када се прави уџбеник историје, потребно је имати у виду мишљење и потребе ових и других важних друштвених група. Често се утицај тих социјалних група одражава на структуру уџбеника, тако да се понекад може јасно видети да су неке компоненте уџбеника прављене тако да задовоље интересе неке од тих група.

Тема ове главе приручника јесте уџбеник/уџбенички комплет ауторке Марине Радојевић у коауторству с Митком Николовим (збирка задатака с лабораторијским

64 На пример, ако једна држава планира дугорочну сарадњу с државом с којом је некад била у рату, отвара се питање колико ће та историјска епизода заузети места и на који ће начин бити презентована у уџбенику историје.

141

вежбама), који је истовремено и аутор пратећег софтвера у форми интерактивне збирке задатака. Стога, за почетак има смисла расветлити које су све друштвене групе заинтересоване за садржај и квалитет уџбеника из физике. Практично све друштвене групе поменуте у вези с уџбеником из историје требало би да су у принципу заинтересоване и за уџбеник из физике. Неоспорно је да за њега морају бити заинтересовани представници физике као науке, педагози и психолози, као и родитељи и ученици. Остале социјалне групације можда још не показују јасно интересовање или га можда још нису артикулисале, али су свакако битне и аутор(и) уџбеника треба да воде рачуна и о њима.65 Владајућа идеологија, испољена преко основних развојних циљева једног друштва, морала би да, у данашње време технолошких друштава, препозна образовање из физике као веома значајно. Разлог је једноставан – већина савремених технолошких достигнућа у основи има физичке процесе и појаве (нанофизика, физика ниских температура, соларна енергетика и физика површина и танких слојева). Тако је, рецимо, енергетска ефикасност данас један од прокламованих циљева сваког друштва.

Интересантна је чињеница да неке земље немају уџбенике у класичном смислу речи или пак немају јединствене и обавезне уџбенике. Уместо њих, користе се различити инструктивни материјали који нису исти у свим школама. Квалитетно образовање може се остварити и без обавезних уџбеника, али за то је потребно испунити неколико важних услова као што су богати дидактички ресурси (школске и одељењске библиотеке богато снабдевене разноврсном литературом: енциклопедијама, књигама из популарне науке, речницима, дечјим књигама итд.), богате медијатеке, опремљене лабораторије, информатичка опрема и могућност коришћења интернета, могућност организовања образовних екскурзија и експедиција, изузетно добро образовање наставника и могућност за стално усавршавање. Без таквих услова, у нашим ће школама још дуго бити неопходно да се процес учења у великој мери ослања на уџбенике. За то има неколико основних разлога.

Уџбеници су у многим нашим школама једино наставно средство. Поред тога, за уџбенике, као јавна дидактичка средства у масовној употреби, постоји и јавни надзор квалитета, чиме се омогућује постизање завидног квалитета уџбеника јер за то постоје стручни и издавачки капацитети. Подизањем квалитета уџбеника обезбеђује се важна компонента квалитета образовања у целини, тако да свакој нашој школи и сваком ученику може бити доступан бар тај аспект квалитетног образовања.

Неке од међународних анализа показују да би у земљама у развоју, у условима где су ресурси ограничени, првенствено требало улагати у квалитет уџбеника, и то пре него у неке друге мере попут обуке наставника. У већини земаља у развоју, да би се подигао квалитет наставе, много се улагало у унапређивање обуке наставника.66

65 Веома је интересантна улога цркве. У нашем образовном систему њена се заинтересованост за садржаје других предмета углавном огледа кроз корелацију верске наставе с њима. У свету је та веза још израженија, чак толико да се црква појављује као организатор научних конференција из физике. Слична је ситуација и с неким наднационалним организацијама. Типичан пример је НАТО, који такође финансира и помаже научне скупове, па и из физике.

66 У нашој земљи се десило исто, чак у толикој мери да су подизани инострани кредити. Данас је јасно да је додатну обуку наставника требало препустити институцијама на којима су добили и основно образовање, односно факултетима. Факултети су због тога развили одређене програме за целоживотно учење препознате и правилником који регулише стално стручно усавршавање и стицање звања наставника, васпитача и стручних сарадника (Сл. гласник РС, бр. 13/2012). Према том правилнику, један бод из ЕСПБ-а (Европски систем преноса бодова) вреди 25 бодова стручног усавршавања. Како просечан предмет на факултетима вреди од четири до шест ЕСПБ-а, јасно је да би његовим уписивањем и полагањем наставник за један семестар, на крајње озбиљан начин, испунио основне захтеве за сопствено стручно усавршавање.

142

Таква настојања нису се показала као адекватна ако нема добрих уџбеника да подрже процес наставе/учења.67

8.1.1. Функција уџбеника и његове основне карактеристике

Формална теоријска дефиниција уџбеника у нашем образовном систему дата је у одговарајућем закону68 и правилнику.69 Према члану 2 закона уџбеник је основно и обавезно дидактички обликовано наставно средство, у било ком облику или медију, које се користи у образовно-васпитном раду за стицање квалитетних знања, вештина, формирање вредносних ставова и развој интелектуалних способности ученика, чији су садржаји утврђени наставним планом и програмом и који је одобрен у складу са овим законом.

Независно од формалне дефиниције, уџбеник у пракси нашег издаваштва има две функције. С једне стране, сваки уџбеник је операционализовао школски програм (заправо његов део који припада датом предмету). Један од императивних захтева при стварању уџбеника јесте да „покрива” школски програм у целини. С друге стране, за саме ученике уџбеник је основно дидактичко средство, тј. основно (често и једино) средство за учење, и то најчешће за репродуктивни облик учења. Основна функција уџбеника, у таквом приступу, јесте помоћ у трансмисији информација, чињеница, знања које је предвиђено школским програмом за одређени предмет и разред. У ствари, уџбеник је био и још је скоро дословно пресликавање фронталног наставног рада јер је основни текст скоро пресликана форма предавања, а такозвана дидактичка апаратура често је имитација активности ученика (репродуктивна питања, нестимулативни и неинвентивни задаци и сл.). Дидактичку апаратуру уџбеника чине све његове структурне компоненте које су плански, намерно и циљно унете приликом конструкције уџбеника да би се олакшао процес учења. Управо је то специфичност уџбеника, што их и разликује од других жанрова.70

За разлику од овог суженог одређења уџбеника као преносиоца садржаја школског програма, у савременој литератури појам уџбеника некада се користи непрецизно и прешироко. На пример, уџбеником се сматра свака књига која се користи у учиони-ци или сваки материјал који наставник употреби у току часа. У савременој концепцији школе, фокус је на учењу и ономе ко учи, а нужна последица је и другачије виђење уџбеника. Садржајем и дидактичком апаратуром уџбеник треба да помаже изградњу (конструкцију) знања. Уџбеник тако има развојно-формативну, а не доминантно тран-смисивну улогу (улогу преношења знања). Савремено схватање природе школског учења види га као самосталну мисаону конструкцију онога ко учи (у приручнику већ помињани образовни конструктивизам). То значи да се знања не могу директно пре-нети, дати, нити примити („прелити из главе у главу као флуид”), већ их особа која учи мора самостално изградити. Учење је дуготрајни, развојни процес који има своју сло-жену динамику. Полазиште за учење мора бити претходно знање онога ко учи, на осно-ву кога он успоставља везе с новим подацима и чињеницама. Само је тако конструиса-но знање квалитетно јер постаје трајно и применљиво.

67 Светска банка је објавила анализу уџбеника из различитих региона света. Анализа је показала да су доступност уџбеника или повећање њиховог броја најстабилнији фактор школског успеха. У 84% случајева тај фактор је био позитиван, а у 54% био је повољнији него обука наставника.

68 Закон о уџбеницима и другим наставним средствима, „Службени гласник РС”, број 72/09.69 Правилник о стандардима квалитета уџбеника и упутство о њиховој употреби, „Службени гласник

РС – Просветни гласник”, број 1/10.70 Другим речима, не може се као уџбеник означити књига која нема бар неки вид дидактичке апаратуре.

143

Да би уџбеник био подршка самосталној изградњи знања ученика, за његово кон-ципирање и конструкцију потребно је да се узму у обзир следећи фактори:

– природа и разноврсност знања која чине садржај уџбеника,– функције уџбеника,– коме је уџбеник намењен (узраст, ниво и врста образовања),– медиј у коме се могу реализовати уџбенички материјали.

Уџбеник садржи основни систем појмова који чине срж неке области знања. Садр-жај уџбеника није довољан услов да би неки рукопис (у штампаној или електронској форми) био уџбеник. Неопходно је да садржај буде дидактички обликован71 тако да ономе коме је уџбеник намењен осигурава да основна структура знања буде прихваће-на. То друго мерило значи да уџбеник у највећој могућој мери мора узимати у обзир припаднике циљне групе (њихов развојни ниво, ниво претходних знања, мотивацију за учење, социјално-културно порекло, систем вредности), с којима треба да оствари комуникацију. Према томе, може се рећи да се уџбеником може сматрати свако нас-тавно средство (или комбинација наставних средстава) које садржи систематизова-на знања из неке области која су дидактички тако обликована, за одређени ниво обра-зовања и одређени узраст ученика, да имају развојно-формативну улогу 72 и учествују у изградњи ученичких знања.

Често се термин уџбеник користи у два значења: једним се означава књига из које ученици уче, а другим скуп уџбеничких јединица за одређени предмет у одређеном разреду, тј. користи се као синоним за уџбенички комплет.

Могуће јединице уџбеничког комплета су: основна књига за ученика, штампани уџ-бенички материјал, збирке задатака, збирке текстова и илустрација, зборници, речни-ци, радне свеске, приручници за лабораторијске вежбе и експериментални рад, тесто-ви за проверу знања, приручници за наставнике, аудио-визуелна средства, разне врсте електронских уџбеничких материјала...

Јединице уџбеничког комплета треба да чине складну целину, тј. да се узајамно до-пуњују. Другим речима, поједине јединице уџбеничког комплета преузимају различите аспекте у подстицању процеса изградње знања, а све оне воде заједничком циљу из-градње трајних и применљивих знања у датој области.

Не постоји једна најбоља комбинација јединица уџбеничког комплета која би ва-жила за све предмете и све циљеве. Комбинација јединица мора да одражава природу и специфичност предмета, па ће самим тим различити предмети имати и различите комбинације јединица.

71 Сваки наставни садржај који је део наставног процеса (тиме и онај који је дат у уџбеницима) мора бити репрезентативни узорак савремених научних знања. Та знања морају бити тачна и актуелна, тј. важећа у појединим научним дисциплинама. Међутим, та знања морају бити и дидактички обликована, што значи да су приређена, организована, прилагођена ономе ко учи, његовим потребама, знањима, узрасту, интелектуалним могућностима. Дидактичко обликовање препознаје се како у начину на који је изложен основни текст тако и у томе што постоји додатна дидактичка апаратура, тј. развијене структуралне компоненте уџбеника.

72 Поједностављено речено, код трансмисионе функције уџбеника важи адитивни принцип изградње знања (додаје се што више информација, података). Код развојно-формативне функције уџбеника доминантан принцип је како посредовати између релевантних садржаја и ученика на такав начин да они сами конструишу своја знања.

144

8.1.2. Стандарди квалитета уџбеника

Стандарди квалитета су захтеви (норме, нормативи, критеријуми) које би требало да испуне уџбеници који се на основу јавне процедуре и дефинисаних мерила могу користити у школама у Србији. Постоје следеће категорије стандарда квалитета уџбе-ника:

– стандарди квалитета уџбеничког комплета, који говоре о уџбенику као структу-ралној и функционалној целини;

– стандарди квалитета уџбеника као књиге писане за ученике у погледу садржаја, подршке изградњи вештина служења уџбеником и његовог ликовно-графичког обликовања:

– стандарди квалитета лекција, њихове кохерентности, прегледности и једнооб-разности у ликовно-графичком дизајну;

– стандарди квалитета садржаја уџбеника, који покривају широк спектар аспеката од усклађености с образовним циљевима, преко обезбеђивања базичне писме-ности, тачности и актуелности знања, до рационалности и оптимално изабраних садржаја, недискриминације према групама итд.;

– стандарди квалитета дидактичког обликовања уџбеника односе се на обја-шњавање стручних термина, функционалну употребу сликовних средстава изра-жавања, дидактичку вредност примера, постојање адекватних питања, налога и задатака, њихову разноврсност, постојање различитих метода учења у уџбенику, питања, налога и задатака као начина провере напредовања у учењу, постојање подршке мишљењу, понашању и развоју критичког мишљења;

– стандарди квалитета језика уџбеника, који се огледају у поштовању језичких норми, објашњењу непознатих речи и контроли дужине реченице;

– стандарди квалитета електронских издања тичу се оправданости прављења, баланса различитих врста записа у електронском издању и ефеката на процес учења и прилагодљивост електронског издања ученицима.

С обзиром на то да се уџбенички комплет за седми разред састоји и од интерактив-не збирке задатака, последњем стандарду биће посвећена већа пажња.

8.1.3. Стандарди квалитета електронских издања

Стандард је развијен јер се последњих година све чешће појављују уџбеници или јединице уџбеничког комплета у електронској верзији. Електронски медиј омогућује нови, савремени начин интеракције с учеником и посебно је погодан за приказивање токова дешавања, анимација, структура...

Електронска издања дела уџбеничког комплета оправдана су ако су у њима садр-жаји који се не могу уврстити у класичне штампане уџбенике, а који на битан начин потпомажу процес учења с разумевањем.

Коришћење електронских издања подразумева постојање одређеног нивоа оп-ремљености школа, као и одређеног нивоа базичне обучености ученика и наставни-ка за рад с тим издањима. Оптимално осмишљена, електронска издања могу на важан начин олакшати и продубити процес учења с разумевањем. Поред тога, електронска издања имају и важну улогу у обезбеђивању базичне писмености ученика (модерно значење тог термина подразумева и способност коришћења рачунара, нових мул-тимедијалних алата, претраживање интернета итд., што представља једну од компе-тенција ученика која треба да се развије током образовања). Електронска издања у

145

овом тренутку представљају потенцијално важне додатне јединице уџбеничког ком-плета, али не и замене за уџбенике. Квалитетна електронска издања доминантно се усредсређују на оне садржаје који се не могу лако уврстити у класичне штампане уџбенике (интерактивни текстови, анимације, звучни и видео-записи, симулације), а за које се процењује да доста потпомажу процес учења.

С друге стране, поред свих функција иконичких средстава у уџбенику, електронска издања анимацијом и симулацијом могу да остваре још неке функције јер чине очиг-ледним и конкретним наставне садржаје који се иначе не могу видети у дугачком вре-менском интервалу, унутрашњу структуру неког објекта итд.

Степен испуњености овог стандарда може се проценити у одговорима на неколико питања:

– у којој је мери материјал садржан у електронском издању од помоћи у процесу учења,

– да ли се тај материјал могао реализовати на адекватан начин у класичном штам-паном материјалу,

– у којој мери коришћење датог електронског издања помаже ученицима у савла-давању основа рачунарске и информатичке писмености.

Основна предност дигиталног медија јесу његова интерактивност и мултиме-дијалност. Тиме се повећава очигледност, прецизност, конкретност и јасност садржаја уџбеника. Интерактивност и мултимедијалност, међутим, не смеју бити саме себи циљ већ морају бити у директној и јасно приказаној вези с циљем датог предмета и целог уџбеничког комплета, као и битним особинама изучаваног предмета. Такав материјал доприноси и мотивационој и афективној функцији уџбеника.

Релативна заступљеност разнородних врста записа у електронском издању (текст, звук, анимација, видео-запис, симулације, тестови итд.) одређују се на основу кори-сности у процесу учења. То је и критеријум за одређивање баланса различитих врста записа у електронским издањима и њихових ефеката на процес учења.

За разлику од класичних штампаних уџбеника у којима су садржаји повезани у ли-неарну структуру, садржаји у електронском издању треба да оформе разгранату мреж-ну структуру која у што већој мери треба да осликава инхерентну структуру области о којој је реч. Електронска издања уџбеника на најповољнији начин треба да користе погодности новог дигиталног медија. Користећи интерактивност тог медија, она тре-ба да успоставе сложену мрежну структуру између третираних целина и појмова која ученику нуди већи избор путева сазнања. Материјалу презентованом у новом медију могуће је приступити на мноштво начина јер не постоји јединствени почетак ни крај, од сваке лекције или целине може се прећи на већи број других. С обзиром на струк-туру, такав материјал ставља ученика у далеко активнији положај. Бирајући сопствену сазнајну трајекторију, ученик учи да се сналази у новим ситуацијама и има могућност да поставља питања и решава загонетке уместо да добија унапред сервирана решења. Материјалу се тако приступа на више различитих начина. Чак и ако на крају сви учени-ци прођу исти материјал, они то чине различитим редоследом и тиме целину обрађене материје примају на различите начине. Поредећи своје приступе и приступе других ученика, они долазе до дубљег поимања градива у целини.

Додатни квалитет електронских уџбеника јесте у вези с њиховом временском струк-туром. Знатно је лакше стварање нових издања и спровођење мањих ревизија, а и лак-ше је те побољшане верзије учинити доступним, преко интернета. Једна од највећих погодности новог медија јесте да олакшава модуларни, тимски рад аутора.

146

Прилагодљивост електронског издања ученицима односи се на: питања и задатке, изложене допунске и додатне садржаје, прилагодљивост приступа различитим начи-нима учења, памћења и разумевања. До процене нивоа остварености овог стандар-да може се доћи одговорима на следећа питања: У којој је мери електронски уџбеник прилагођен различитим способностима и предзнањима ученика? У којој мери струк-тура повезаности појмова и целина у електронском издању омогућава вишезначност избора спознајних трајекторија и тиме и флексибилнији приступ сваком појединачном ученику? Колико су заступљене квалитетне интерактивне симулације које ученику омогућавају да питањима, пробама и грешкама дође до дубљег разумевања неког фе-номена? У којој мери уџбеник садржи модуле као што је виртуелни тутор који пред-ставља директну помоћ ученику и корисни међуниво комуникације између ученика и наставника?

Електронска издања нису само унапред задати записи (текста, слике, звука итд.) већ су и програми који могу реаговати на ученичке изборе и на њихове одговоре на тестовима и квизовима. Електронска издања су се с временом толико омасовила да је уведен појам информационо-комуникационе технологије (ИКТ). Због све веће улоге у настави и све већих изазова које стављају пред ученике, а посебно пред наставнике, биће им посвећен посебан одељак.

8.2. ИКТ у настави

Појавом и брзим развојем информационо-комуникационих технологија, знатно су промењене околности под којима функционишу и развијају се друштвене заједнице. Иначе, информационо-комуникационе технологије обухватају рачунарски хардвер и софтвер и средства електронске комуникације који се користе за прикупљање, обраду, чување и размену информација, укључујући и одговарајуће услуге и садржаје.

Образовна технологија је интердисциплинарна научна област која се бави проуча-вањем и анализом ефикасне употребе савремених технологија у образовању. Њени изу-ми усмерени су превасходно на школе, високе школе и факултете, али су такође важни и за системе образовања на даљину због кључне улоге коју технологије/медији имају у тим системима. Образовна технологија се развијала преузимањем елемената организа-ционих наука, психологије, комуникологије, теорије медија, механике и електротехнике.

Дигитална писменост подразумева успешно коришћење и управљање информацијама с којима се долази у додир преко широког спектра расположивих електронских медија. Дигитална писменост у великој мери зависи од нивоа информатичке писмености.73 Она води ка стицању дигиталне компетенције, која се састоји од скупа знања, вештина и ставова који је предуслов за самопоуздану и критичку примену савремених технологија на послу, у слободном времену и комуникацији уопште. Подсетимо се да је дигитална компетенција једна од осам кључних компетенција Европске уније и Комисије, које су истакнуте као скуп неопходних знања, вештина и ставова потребних за живот у друштву заснованом на знању.

Ове промене имају утицај и на образовање, од кога се очекује да одговори на бројне захтеве који, између осталог, произлазе и из економије засноване на стварању знања.

73 Дигитална и информатичка писменост унеколико се разликују. Информатичка писменост представља поседовање одређеног степена знања и способности за ефикасно коришћење рачунара и технологије засноване на њима.

147

Стицање знања и вештина у области ИКТ-а један је од предуслова за социјалну укљученост у савремено друштво и тржиште рада, док је дигитална писменост уврштена у скуп кључних компетенција савременог човека. Нема сумње да ИКТ треба да буде интегрисан у систем образовања како би се постигло квалитетно образовање за све. Ипак, стратешки приступ, модели имплементације, начини на које ће се реализовати бројне иницијативе и активности још представљају изазов како развијених земаља тако и оних у развоју.

Стратегија развоја образовања у Србији до 2020. препознаје значај и улогу нових технологија за унапређивање образовног система. Улога ИКТ-а дефинисана циљевима и исходима образовања треба да прати улогу коју ИКТ има у професионалној пракси и свакодневном животу, као и будућу динамику развоја и примене ИКТ-а, у оној мери у којој је то могуће. Стицање ИКТ знања треба да буде кроскурикуларни циљ. То значи да је у оквиру свих наставних предмета потребно препознати и искористити могућност стицања компетенција преко задатака за чије је решавање потребан ИКТ као алат, док у оквиру предмета посвећених стицању ИКТ компетенција, примере треба налазити у осталим предметима.

Смернице за унапређивање улоге ИКТ-а у образовању које је усвојио Национални просветни савет, предвиђају низ активности за стварање услова да савремена технологија постане део наставне праксе у свим предметима. Овде ће бити набројане само неке:

– предвидети употребу ИКТ-а школским курикулумом, а у делу о начину реализације програма посебно нагласити потребу примене технологије у оквиру појединачних предмета у основним и средњим школама;

– уврстити електронске уџбенике и дигитални материјал у групу званично признатих наставних средстава;

– донети прописе у вези с ауторским правима издавача електронских уџбеника и утврдити правила коришћења књига и школских уџбеника у електронском формату у библиотекама;

– допунити стандарде квалитета уџбеника и наставног материјала стандардима за електронске уџбенике и дигитални наставни материјал;

– обучити школске библиотекаре да пруже помоћ наставницима у проналажењу, складиштењу, организацији, припреми, изради и употреби дигиталних наставних материјала;

– увести обавезну методичку припрему за наставнике који намеравају да реализују онлајн курсеве;

– промовисати хибридни модел наставе, пошто се одликује предностима и традиционалног и онлајн приступа реализацији наставних активности, и може да послужи за постепено увођење наставника у област онлајн учења.

8.2.1. Зашто и како користити ИКТ у настави

Одговор на ово питање налази се у карактеристикама данашњих ученика. Свако дете рођено у 21. веку одраста у дигиталном свету у ком технологија прожима све аспекте живота. Док одраслима сусрет с новом технолошком стварношћу може представљати потешкоћу, за младе генерације то је најприродније окружење.74

Интензивно коришћење рачунара у свакодневном животу и школама почиње од 90- -их година. У то време почиње и коришћење сателитских антена, и поред канала мати-чне државе, појављују се и канали страних држава. Деца су притиском дугмета мењала

74 Један од аутора приручника срео се с рачунарима тек на последњој години студија.

148

канале, културе, државе и то им је било веома привлачно. Идеолошки и педагошки корисне емисије престале су да буду интересантне јер су деца радије гледала ди-намичније и агресивне емисијe, често без икаквог позитивног, образовног значаја. У таквом окружењу појавио се рачунар и одмах добио значајну позицију у образо-вању.

Нека истраживања обављена у Европској унији показала су да су наставници на три начина реаговали на ново помоћно средство:

– Прва група наставника се плашила новог начина образовања. Осетили су да рачу-нар може знатно да промени улогу ученика и наставника и њихов однос. Били су против ове врсте технике и против рачунара. Разлог је био велики страх од руко-вања рачунаром, који се чинио веома компликован. Мислили су да никада неће моћи да науче да користе рачунар и да ће њихова знања постати старомодна јер неће моћи да држе корак са савременим наставним процесима.

– Друга група је била одушевљена појавом рачунара и рачунарског система у шко-лама. Они су брзо научили (или су већ знали) да користе рачунар и неки програм-ски језик (у то време је Basic владао на тржишту). Из ове групе су неки појединци конструисали чак и прве примитивне едукативне софтвере.

– Трећа група је била најбројнија. Њени припадници су пасивно посматрали да ли ће доћи до имплементације рачунара у наставу. Они су већ доживели про-грамирану наставу, школску телевизију, реформе наставе и када је постало јасно да је рачунар више од модерне играчке за децу, остали су у знању већ били далеко.

У Европској унији је, пре неколико година, направљена анкета о наставничком коришћењу рачунара. Између осталог, постављено је и питање: „Зашто наставници не воле рачунар?” Најчешћи одговори били су:

– страх од промена и од новог начина образовања;– „Ја сам технички неписмен!”, духовне препреке у учењу;– „Ја сам овде (можда) непотребан?!”, немогућност прилагођавања на нову улогу

наставника;– знање о рачунару – предност ученика чини се недостижном;– „Све је на енглеском?!”, плаше се доминација другог језика и друге културе;– страх од отуђења личности у образовању.

Деца новог миленијума се пак називају нет-генерацијом или, сликовитије, „диги-талним урођеницима”. Они свет гледају кроз филтер рачунарских уређаја. Видео-игре, дигитални плејери за музику, камере, мобилни телефони – саставни су део њиховог жи-вота. Уређаји овог типа омогућују обављање више задатака одједном, па ученици могу да комуницирају на мрежи, слушају музику или сурфују интернетом док раде домаћи задатак.

Родитељи и наставници ове модерне деце нису рођени у дигиталном свету. Техно-логију су научили у одређеном тренутку свог живота и то их чини „дигиталним при-дошлицама” које се труде да науче нови језик. „Дигитални урођеници” су се родили и одрастају у свету у ком влада технологија, и размишљају и обрађују информације другачије од старије генерације. Следећа табела илуструје јаз између ученика, који су „дигитални урођеници”, и њихових наставника, који су „дигиталне придошлице”.

149

Табела 8.1. Разлика између ученика и наставника у ИКТ-у

Ученици Наставници

Брз пријем информација извише мултимедијалних извора

Споро и контролисано ослобађање информација из ограничених извора

„Паралелна” обрада информација и рад више задатака истовремено

Преферирају обраду једне теме и радна само једном задатку

Преферирају обраду слика, звука и видео-снимака више од обраде чистог текста

Преферирају писање текста пре негоизраду материјала са сликама, звукоми видео-снимцима

Преферирају насумичан приступ интерактивним мултимедијалним садржајима с хипервезама (хиперлинковима)

Најчешће пружају информације структуриране линеарно, логички и секвенцијално

За трен ока прелазе из стварних у виртуелне просторе и обрнуто

Преферирају рад у стварним просторима

Навикли су на умрежавање и интеракцију с много других људи

Охрабрују ученике да раде независно

Преферирају да уче „за сад” – оно што науче применљиво је сад и одмах75

Преферирају традиционално подучавање, „за сутра” – оно што ученици науче можда ће им бити потребно сутра, а можда им никада неће бити потребно

Преферирају тренутни приступ пријатељима, услугама и одговорима на питања, тренутно задовољство и тренутне награде

Преферирају одложено задовољство иодложене награде

Преферирају да уче оно што је релевантно, тренутно актуелно, корисно и забавно

Преферирају подучавање према уџбеницима, водичу за наставу и стандардизованим текстовима

8.2.2. ИКТ и различити начини учења/наставе

Савремене образовне информационо-комуникационе технологије уводе новине у начин реализације наставе у основним и средњим школама. Широко распрострање-ни традиционални приступи и наставне методе фаворизују пасивни модел преноше-ња наставног садржаја, у коме наставници линеарном трансмисијом садржаја преносе своја знања ученицима. Ученици су у улози пасивних прималаца информација и од њих се углавном очекује да при провери знања репродукују садржаје наставних јединица. За разлику од традиционалног модела наставе, примена ИКТ-а може да доведе до про-мене улоге ученика, од пасивног примаоца информација до активног учесника у про-цесу учења. У наставном окружењу подржаном савремним образовним технологијама

75 Овакав приступ може бити и предност и мана. Предност је у усмерености на решавање проблема, а недостатак могућа недовољна ретенција тако стеченог инстант знања.

150

и програмима ученик заузима централно место,76 при чему се тежи промовисању концепта активног учења. Активно учење у најширем смислу подразумева динамич-ну интеракцију ученика с наставником, осталим ученицима у разреду и наставним садржајима.

Наставне методе се могу одредити као специфичне процедуре у реализацији активности на часу с намером да помогну ученицима у процесу усвајања знања и остваривања циљева наставне јединице. Са аспекта примене образовних технологија, свака наставна метода почива на коришћењу једног или више медија (у ужем смислу технологија и програма) који су заправо носиоци информација између учесника у настави. Сходно томе, нове технологије одређују и у знатној мери модификују примену традиционалних метода наставе увођењем нових техника, као што су презентација и дискусија. С друге стране, ИКТ су омогућиле успостављање појединих релативно нових техника наставе као што су симулације и учење путем видео-игара.

Примери из праксе указују да се информационо-комуникационе технологије могу успешно применити у следећим приступима настави и учењу:

- презентације, - дискусије, - демонстрације, - симулације, - поучавање интерактивним упутствима, - вршњачко и сарадничко учење, - учење открићем,- учење кроз игру.

Презентација. Иако се презентације (или предавања) могу сврстати у групу класичних наставних техника пошто се примарно заснивају на једносмерној комуникацији и линеарној трансмисији садржаја, информационо-комуникационе технологије се једноставно интегришу у њих и могу их учинити знатно ефикаснијим. У ту сврху користе се најразноврснији програми и опрема. Опрема најчешће укључује видео-пројекторе, документ-пројекторе (енгл. Еlmo), као и уређаје за гласање (енгл. Clickers). Употребом уређаја за гласање (или софтверских еквивалената) класичне презентације или предавања постају интерактивна активност у коју су укључени сви ученици у разреду. Од софтвера се најчешће користе слајд презентације, али и други медији попут визуелних, аудио и видео материјала који доприносе подизању квалитета презентације, односно предавања.

Дискусија. Ова метода (метода разговора) традиционално подразумева размену идеја и мишљења између учесника образовног процеса. Имајући у виду коришћење мултимедијалних садржаја на часу, дискусија се може покренути након пројектовања кратких видео-клипова или филмова, или пак неког од одслушаних звучних записа. Посебан вид дискусије тиче се употребе форума у онлајн окружењу.

Демонстрација. Демонстрација је метода наставе у којој ученик стиче знања или вештине посматрањем примера типично представљених као садржаји неког реалног контекста (нпр. прелажење улице на пешачком прелазу или пак комплексније актив-ности као што су склапање делова неке машине). Демонстрације вештина или проце-дура могу се снимити видео-камерама, а затим пројектовати у учионици. Ова метода успешно се комбинује с дискусијом.

76 Енглески термин који може бити користан при тражењу одговарајућих извора на интернету јесте stu-dent centered approach.

151

Симулација. Симулације омогућавају ученицима проучавање процеса или активности из стварног живота помоћу компјутерски генерисаног модела. Симулација је готово у потпуности заснована на коришћењу ИКТ-а и може се применити у најразличитијим наставним областима. На пример, у настави економије могу се применити веома интересантне симулације берзанских трансакција или економских система (енгл. Stock Market Simulators). За наставу физике симулације су изузетно значајне и практично се могу користити у свакој наставној јединици. Уколико је обучен, наставник може да креира сопствене симулације или пак да користи неке од већ постојећих на интернету.

Поучавање интерактивним упутствима. Поучавање интерактивним упутствима (енгл. Tutorials) реализује се прецизно креираним упутствима која корак по корак пружају објашњење (директну инструкцију) како да се савладају одређене технике или активности у вези с различитим тематским јединицама. Ова метода примарно се користи за учења једноставнијих вештина и мање комплексних наставних јединица. Интерактивна упуства нашла су широку примену у учењу и стицању вештина коришћења појединих софтвера, апликација и/или програмских језика.

Вршњачко и сарадничко учење. Суштина вршњачког и сарадничког учења (енгл. Сolaborative Learning) састоји се у предузимању колективног напора кроз интензивну комуникацију и сарадњу с намером остваривања заједничких циљева или циља учења. Ова врста учења подразумева групни рад и спремност учесника на компромис и расподелу одговорности. У оквиру ове методе издвајају се три приступа: учење засновано на пројекту (енгл. рroject-based learning), учење засновано на проблему (енгл. problem-based learning) и учење засновано на захтеву (енгл. inquiry-based learning). ИКТ, а посебно веб-алати за сарадњу, пружа ефикасну подршку у реализацији ове методе. Алати попут викија, апликација за групно уређивање документа, блогови, конференцијски системи, или пак једноставни разговор преко интернета (IRC, енгл. Internet Relay Chat) успешно се примењују у процесу вршњачког и сарадничког учења.

Учење открићем. Глобална мрежа и специјализоване базе података представљају готово неограничени извор информација које се могу искористити у образовне сврхе. У учењу открићем ученик треба да научи – разуме, садржај или концепт који наставник није унапред дао или који није у уџбенику. До спознаје (открића) ученик долази истраживањем доступних података. Примарна одлика ове методе јесте развијање ученикових способности да пронађе одговарајуће податке, организује их у смисаоне целине и на основу тога дође до увида, спознаје или решења проблема. Битно је напоменути да током примене ове методе наставници морају развијати код ученика критички приступ процесу тражења и селекције поузданих извора података с интернета.

Учење кроз игру. Главна предност методе учења кроз игру јесте постојање високог нивоа мотивације и емотивног набоја. Образовне видео-игре доживљавају праву експанзију у последњих неколико година у готово свим областима које се проучавају у основним и средњим школама. Употреба образовних видео-игара фаворизује сарадњу, компетицију, интеракцију, решавање проблема, интелектуалну знатижељу и сл.

152

8.2.3. Примена информационих технологија у настави физике

С обзиром на то да школе поседују информатичке учионице, могуће је компју-тер користити не само за наставу информатике већ и осталих наставних предмета. Та могућност је у настави физике олакшана ако постоји компјутер с пратећом оп-ремом у простору за реализацију наставе физике (учионица или кабинет лаборато-рија). Компјутер на часовима физике омогућава да се у први план истакне експери-ментална и истраживачка активност ученика. Компјутерске технологије у настави природне групе предмета могу да повећају ефективност реализације различитих облика школског експеримента, као и објективност процењивања и оцењивања знања ученика. То се посебно постиже индивидуализацијом и диференцијацијом наставног процеса.

Улога и значај ИКТ-а у настави физике може да се сагледа с више различитих аспеката.

Са аспекта процеса наставе значај је у:– повећању мотивације,– активизацији ученика на часу.

Са аспекта организације наставног процеса значај је у:– примени индивидуализације и диференцијације,– допунској могућности стварања проблемских ситуација,– систематизацији процеса наставног истраживања,– брзој провери хипотеза ученика,– брзој дијагностици ефективности наставног процеса,– прелазу с квалитативних на квантитативна истраживања.

Са аспекта утицаја на развој ученика значај је у:– упознавању ученика с применом компјутера за учење,– упознавању значаја савремених извора сазнања,– повећању научног нивоа презентације садржаја,– могућности различитог представљања информација у вези са истим процесом

(табеларни, графички и слично),– допунској могућности развоја моделских представа,– развијању навика самосталног моделовања процеса и појава.

Са аспекта техничких могућности значај је у:– моделовању процеса који не можемо реализовати или га је тешко реализовати у

реалном експерименту,– допунској могућности реализације принципа очигледности,– проширивању дијапазона истраживања,– мерењу и визуелизацији процеса који се брзо одвијају,– подробном истраживању појединих детаља експеримента,– краћем времену обраде резултата мерења.

Компјутер пружа могућност примене различитих програма који се могу поделити у неколико група.

1. Програми за процес наставе предвиђени су за упознавање ученика са изуча-ваним садржајима, формирање основних појмова, развијање основних умења и навика применом у различитим наставним ситуацијама, као и за самоконтролу и контролу усвојености нових знања.

153

2. Демонстрациони програми омогућавају да се на екрану прикажу видео-записи физичких појава и огледа, или њихова симулација.

3. Компјутерски модели омогућавају посматрање сложених процеса које није мо-гуће реализовати на други начин, на пример: рад ласера, нуклеарног реактора, различити видови осцилација и сл. Ученици могу управљати моделованим про-цесима мењајући одговарајуће параметре.

4. Компјутерске лабораторије представљају својеврсне лабораторије за реализа-цију истраживања на одређену тему (слободни пад без почетне брзине, слобод-ни пад с почетном брзином у различитим правцима, бестежинско стање, кретање низ стрму раван, сила трења...).

5. Реализација лабораторијских вежби у недостатку одговарајуће апаратуре.6. Задаци различитог нивоа сложености, приручни материјали, упутства и могућ-

ност праћења и усмеравања рада ученика.7. Програми за праћење, проверавање и оцењивање знања ученика. Реализа-

ција различитих тестова с могућношћу избора између више понуђених одговора и брзе повратне информације ученику о његовом постигнућу и даљем раду (про-грамирана настава).

8. Компјутерски дидактички материјали. Базе података за наставника које садр-же материјале приручног карактера, наставне програме, дидактичке препоруке, критеријуме оцењивања, планове, концепте часова, задатке, вежбе, цртеже, гра-фике, податке о раду ученика и слично.

8.3. Уџбеник и уџбенички комплет

Оправдано се тврди да нема тежег, сложенијег и одговорнијег интелектуалног рада од писања уџбеника. На известан начин може се рећи да је у извесном смислу једно-ставније писати стручне и научне радове, студије, расправе, научне књиге и монографије. Разлог је што у њима аутор износи своје идеје, мисли, ставове, знање, и све посматра из своје перспективе, без ограничења диктираних споља (планови и про- грами, просторна и временска ограничења у обради не само тематске целине него и сваког њеног елемента појединачно).

Поред тога, писац уџбеника свест и знање мора да доводи у интеракцију са свешћу и предзнањем ученика. Тешко је обликовати уџбенички текст тако да се у њему оствари споразумевање аутора, наставника и ученика у фиктивном дијалогу.

Аутори научних, стручних и уметничких текстова сами одређују тематику, структуру (просторну и временску), обим и намену својих књига (радова). Они су потпуно слобод-ни јер раде по сопственом плану и програму, сопственој концепцији и упутствима, без икаквих ограничења.

Писци уџбеника су у сасвим другачијем положају. Ограничени су са свих страна. Пишу по „туђем” наставном програму и по „наметнутим” концепцијама и упутствима. Често су принуђени да уџбеник напишу за веома кратко време. Њихови рукописи про-лазе кроз строгу официјелну процедуру оцењивања и одобравања.

Сложеност писања уџбеника добро илуструју речи академика Капице. Када су га пи-тали како успева да поред толиког броја објављених научних радова пише и уџбенике, са осмехом је одговорио: „Требало је да поставите обрнуто питање: како успевам да се бавим науком поред тога што пишем уџбенике”. Академик Капица тврдио је, такође, и да је уџбенике теже писати за млађе узрасте.

154

8.3.1. Структуралне компоненте уџбеника физике

Теорија каже да структуралне компоненте уџбеника служе да се олакша и побољша усвајање градива тако што ће допринети разумевању садржаја, његовом повезивању с претходним знањима и искуством ученика, чвршћем смисленом повезивању с градивом истог или других школских предмета и слично. Ради лакшег препознавања и коришћења, свака структурална компонента у уџбенику требало би да је обележена на посебан начин (графички, бојом, знаком, вињетом итд.).

Структуралне компоненте уџбеника су:– преглед садржаја,– увод у поглавља,– претходни преглед градива, најава шта ће се учити и зашто,– основни текст,– речник уз текст лекције,– уводно питање/питања,– „скок у времену” (шта се данас дешава с феноменом о коме се говори у лекцији

или шта се с њим дешавало раније),– шеме, графикони, шематски прикази који стоје уз текст,– фотографије, слике, илустрације,– додатне информације, – кључне информације из лекције и кључне речи,– занимљивости, – садржаји из оригиналних докумената, материјала, извора,– приче које су садржајно повезане с лекцијом,– додатне информације,– налози „уради сам”,– биграфије познатих личности, – питање, налог, задатак,– резиме (дела лекције, целе лекције, тематске целине),– списак кључних термина које би требало запамтити из лекције или из целог

поглавља,– метакогнитивне јединице (објашњења како се користе и како се читају цртеж,

графикон, табела, илустрација и сл.),– упућивање на друге делове текста у истом уџбенику,– препоручена друга литература,– упућивање на додатне изворе за оне који желе да знају више (интернет-адресе...).

Поменутим законом дефинисан је и уџбенички комплет као скуп уџбеничких јединица за одређени предмет у одређеном разреду (основна књига за ученика и уџбенички материјал: радна свеска и збирка задатака), у било ком облику или медију, који је одобрен у складу са овим законом.

Зарад боље усклађености садржаја и стила уџбеника и радне свеске, управо је тренд да се пишу уџбенички комплети, а такав је и комплет који овај приручник прати.

Значај уџбеника за наставу је у томе што је он, поред наставникове живе речи, један од главних извора знања ученика. Сем тога, предвиђен је и за реализацију методе рада с уџбеником која је често запостављена у нашим школама.

Уџбеник треба да задовољи две групе захтева, научностручне и методичке. При пи-сању се због тога треба држати дидактичких принципа (научност, систематичност, при-лагођеност узрасним могућностима ученика...).

155

Сваки уџбеник треба да испуни неке основне захтеве. Када је реч о садржају, у уџбенику морају да се нађу:

– описи експеримената,– примери најважнијих примена физике,– градива која доприносе развијању свих облика способности:

– менталних, сензорних, мануелних, изражајних,– формирању научног погледа на свет;

– текстови који омогућавају самостално увежбавање и проверавање, а састоје се од сврсисходних питања и задатака.

Уџбеник мора да буде и дидактички обликован, тј. да поседује такву концепцију и структуру које су у складу са структуром наставног процеса. Другим речима, уџбеник мора да садржи елементе који одговарају дидактичком циклусу:

– припрема и увођење ученика у ново градиво,– приказ новог градива,– вежбања активности ради стицања и развијања способности,– понављање кроз одговарајућа питања и могућност проверавања.

8.3.2. Уџбенички комплет физике

Уџбенички комплет физике за седми разред чине уџбеник, збирка задатака с ла-бораторијским вежбама, интерактивна збирка задатака и приручник за наставнике физике.

Уџбеник Физика 7 Марине Радојевић састоји се из пет глава:1. „Сила и кретање”,2. „Кретање тела под дејством силе теже. Силе трења”,3. „Равнотежа тела”,4. „Механички рад и енергија. Снага”,5. „Топлотне појаве”.

Главе су праћене речником непознатих појмова и списком коришћене литературе.На почетку уџбеника налази се путоказ који разјашњава налоге у уџбенику. То су: – кључне речи,– дефиниције,– оглед,– сазнај више,– укратко,– подсетник,– питања и задаци. Таква структура уџбеника показује да су приликом његовог писања испоштовани

сви захтеви одговарајућих дидактичких принципа који се односе на ово основно наставно средство.

Уџбенички комплет физике поред уџбеника чини и збирка задатака с лаборато-ријским вежбама од истог аутора у коауторству с Митком Николовим. Збирка се на-довезује на уџбеник и с њим чини целину. Намењена је утврђивању и увежбавању градива, као и провери стечених знања и вештина. Збирка се састоји из две целине. Прву чине питања, тестови и рачунски задаци, а другу упутства за израду лаборато-ријских вежби.

156

Први део збирке садржи тестове и рачунске задатке чијим решавањем се пости-же потпуније разумевање наставних области обрађених у уџбенику. Свако поглавље збирке почиње сажетим подсетником, прегледом дефиниција, физичких величина и њихових мерних јединица, навођењем најважнијих формула, као и математичких подсетника. Следе питања и тестови којима се стечено знање проверава и чини опе-ративним за решавање задатака, наводећи ученика на размишљање и повезивање различитих појмова.

Рачунски задаци почињу репрезентативним примерима с детаљним решењима. Поређани су од лакших ка тежим, али тако да прате редослед наставних јединица из уџбеника. Након решених задатака дати су задаци за самостални рад. Одговори на питања и решења задатака наведени су на крају сваког поглавља и служе као провера успешности савлађивања предвиђеног градива. Задаци су подељени у неколико нивоа. Поред задатака намењених свим ученицима, има и оних захтевнијих, који су означени једном или двема звездицама, предвиђених за рад на додатној настави.

У другом делу збирке описано је осам експерименталних вежби ради овладавања практичним вештинама у појединим областима физике. Свака вежба садржи теоријски подсетник који треба да припреми ученике и помогне им у извођењу саме вежбе, спи-сак неопходног прибора и наставних средстава, детаљно упутство за извођење вежбе, као и анализу резултата и завршна питања за разумевање физичких феномена разма-траних у експерименталној вежби.

Задаци су наведени поступно, од лакших ка тежим. Посебно су означени задаци за оне ученике који желе да знају више.

Лабораторијске вежбе налазе се у другој целини збирке. Реч је о следећим лабора-торијским вежбама:

– Одређивање сталног убрзања при кретању куглице низ жлеб,– Провера II Њутновог закона помоћу покретних колица,– Одређивање убрзања тела које слободно пада,– Одређивање коефицијента трења клизања,– Одређивање густине чврстог тела применом Архимедовог закона,– Одређивање рада силе под чијим дејством се тело креће по различитим подлогама,– Провера закона одржања механичке енергије помоћу колица,– Мерење температуре мешавине топле и хладне воде после упостављања топлот-

не равнотеже.

Након подсетника на почетку сваке вежбе, наведени су задаци и прибор потребан за извођење вежбе. Следи упутство за извођење вежбе и простор за навођење резул-тата мерења у табелама. На крају сваке вежбе анализирају се резултати мерења низом сврсисходних питања. Комплет прати интерактивна збирка задатака о којој ће више речи бити касније.

Приручник за наставнике, тј. материјал који читате, заокружује текстуална наставна средства за наставу датог предмета. Првенствено је намењен наставницима и треба да им помогне у планирању, припреми и реализацији наставе.

157

8.4. Неке препоруке за додатни рад

Данас се улога наставника не своди само на што ефикасније преношење знања про-писаних програмом и садржаних у уџбенику (уџбеничком комплету) датог предмета. Према образовном конструктивизму, наставник је пре посредник између наставних садржаја и ученика. Његова је улога да ученике научи да користе уџбеник, али тако да им он буде основна књига уз коју ће пожелети да прошире своја знања. У раније заступљеном „садржајном” приступу настави доминантна је активност наставника на часу, где он излаже, показује, објашњава, док је ученик мање-више пасиван прималац информација (слуша, памти, записује, понавља и сл.). У савременом „развојном” присту-пу настави, на наставном часу доминантна је активност ученика. Улога наставника је да ствара наставне ситуације за учење, осмишљава активности учења и води и усмерава ученикову активност учења. Од улоге наставника у наставном процесу у великој мери зависи и планирање наставе, директан рад на часу, али и праћење и вредновање исхо-да учења.

При томе, наставник има слободу да, у складу с потребама (пре свега када је реч о додатној настави и секцији за физику), за дату тему припреми материјале који су по садржини шири и дубљи од оних који се налазе у уџбенику. У овом делу приручника дате су неке сугестије које могу да послуже као почетне идеје приликом припрема так-вих материјала.

8.4.1. Сила и кретање

У седмој глави приручника већ је било речи о трењу. У овој глави биће истакнуто још неколико ствари на које наставници треба да обрате пажњу. Једна је синтагма да се „тело креће по подлози без трења” или да се „трење између тела и подлоге може сматрати занемарљивим”. Овде је реч о честој претконцепцији у вези с чињеницом да се сила трења обично посматра као сила која се супротставља кретању. Намера је вероватно да се укаже на то да тело не троши енергију на дисипацију када се каже да се креће по подлози без трења. Такав исказ, сем што је прилично непрецизан, не одговара ефектима који се, услед трења, јављају у реалним ситуацијама.

Без трења не би било могуће обављање многобројних свакодневних активности као што су кретање, држање чаше, вожња аутомобила, савладавање кривина на путу, играње фудбала... У том смислу, трење је веома интересантан феномен с дидактичке тачке гледишта јер повезује наставу физике са свакодневним животом ученика. На тај начин омогућује разумевање реалног света који ученици опажају и у коме живе.

С обзиром на то да је у питању област „Сила и кретање”, интересантно би било извршити додатну анализу порекла претконцепције у вези с „кретањем по подлози без трења”. У основи леже две врсте трења о којима се обично говори у механици: трење клизања и трење котрљања. Трење котрљања је, као што је напоменуто у приручнику за шести разред, уколико је реч о контакту довољно чврстих тела, занемарљиво спрам трења клизања. А ту и лежи порекло ове погрешне тврдње у вези с трењем. Статичко трење без проклизавања мора све време да постоји да би кретање уопште било мо-гуће. У супротном, нпр. када би тело било на идеално глатком леду, проклизавало би, и кретање не би било могуће.

Идеја о кретању без трења вероватно се најчешће везује за мешање силе отпо-ра средине при кретању тела кроз њу и силе трења. При томе се сила трења обично

158

представља као сила која се, слично првој, опире померању тела по подлози. Међутим, у другом случају реч је о опирању померању клизањем или котрљањем. Уколико је реч о кретању људи или лабораторијских колица или реалног аутомобила, онда има смисла размишљати једино о изостављању утицаја средине кроз коју се сви они крећу и занемаривању губитака у енергији на савладавање одговарајуће силе отпора.

Други извор ове исте претконцепције јесте у неузимању у обзир III Њутновог за-кона и релативног кретања које је уведено у шестом разреду. Сила трења обично се сматра нечим што се супротставља „актуелном”, а не релативном кретању два крута тела. Да би се ово разјаснило, довољно је посматрати хоризонтално кретања два тела која се налазе једно на другом с примењеном силом на горње тело (слика 8.1). Ученици најчешће мисле да сила трења делује само на горње тело, а не и на доње. Ова преткон-цепција обично се назива „прекривајући ефекат горњег тела”.

Слика 8.1. Примењена сила изазива две силе трења, било да је реч о силама статичког било динамичког трења.

За вертикално кретање при коме је тело прислоњено уз вертикалну површ уз коју се помера или за цилиндар који се налази уметнут у прстен унутар кога се окреће, већина ученика мисли да је једина сила која делује на тело она која га приморава да се креће. Још једна од битних погрешних тенденција је да се нормална сила идентификује као тежина, али ће о овоме бити више речи у оквиру наставне теме „Силе трења”.

Сада је занимљиво детаљно разјаснити улогу трења у кретању живих бића или пре-возних средстава без проклизавања. Размотримо конкретан пример – начин на који се одвија ходање људи. Обично се каже да је при ходању сила трења она сила која изазива кретање јер је очигледно једина спољња сила која делује на систем – човека. Разлог за такво мишљење јесте у томе што унутрашње силе у изолованом систему не могу да доведу ни до каквих споља видљивих промена.77

Релативно једноставна анализа показује да се хо-дање одвија по сличним принципима као и кретање ра-кета. Човек, наиме, може да помери једну ногу напред само уколико се остатак тела помери уназад. Уколико би он чинио потпуно изолован систем, што јесте уколико се налази на идеално глаткој подлози (идеалном леду), управо би се то и десило. Покушај померања једне ноге напред изазавао би померање уназад (клизање без гу-битка енергије), при чему се човек (његов центар маса) не би нимало померио. Уколико, међутим, између ногу

и подлоге постоји довољно јако трење, проклизавања

неће бити. У том случају неће се десити ни померање остатка тела уназад, а центар масе тела помериће се унапред, чиме је начињен корак.

77 Свака сила „акције” у изолованом систему рађа „реакцију”. Уколико се систем гледа као целина, збир оваквих сила једнак је нули, што на крају доводи до закона одржања импулса.

Слика 8.2. Ходање омогућује сила трења између ногу и подлоге.

F2=F1

F1

F2

Ftr

159

Какве силе при томе померају центар маса тела унапред? Просечну вредност сила затезања мишића можемо представити једном унутрашњом силом којом се делује на ногу која чини корак напред (сила F1 на слици 8.2). Сила реакције (сила F2 на слици 8.2), једнака сили мишића по свему сем по смеру, делује на остатак тела уназад. Уколико нема проклизавања, сила трења управо ће њу поништити и омогућити да се тело креће под деловањем силе акције F1.

Једнака је улога трења при кретању било ког живог бића или превозног сред-ства. Сва посматрана тела не крећу се, при томе, услед деловања силе трења већ под деловањем једне од унутрашњих сила која остаје неуравнотежена због деловања силе трења. Треба имати у виду да је у овом случају реч о сили статичког трења. Такође је битно уочити да се смер њеног деловања поклапа са смером кретања тела.

8.4.2. Кретање тела под дејством силе теже. Силе трења

Слободни пад

Један од значајних примера кретања, због своје очигледности и једноставности, јесте кретање тела под дејством силе теже. Њега је лако реализовати у лабораторији и тако мерења учинити доступним сваком ученику. На основу мерења пређених путева и интервала времена за које се то десило, оправдава се, рецимо, релација за везу пређе-ног пута и времена која у најпростијем случају има облик:

(8.1)

Потребно је обратити пажњу на тачну дефиницију слободног пада тела. У динамич-ком смислу, слободни пад је свако кретање које се одвија само под деловањем силе теже. Уколико тело уопште не би било под утицајем иједне силе, онда би се кретало слободно. Тело пада услед деловања силе теже, па је у томе и оправдање за овакав назив. У „дефиницији” слободног пада нигде се, међутим, не помиње почетна брзина тела. Да ли је она битна и да ли је неопходно поменути је? До одговора може да се дође ако се анализирају кретања приказана на слици 8.3.а и 8.3.б. У оба случаја реч је о кре-тању тела с једне исте висине h које се одвија само под деловањем силе теже. У првом примеру тело пада без почетне брзине, а у другом има почетну брзину у хоризонтал-ном правцу, што доводи до тога да је његова путања параболична. Пројекција ова два кретања на вертикалну осу, међутим, у динамичком смислу описују се идентичним из-разом који је, према II Њутновом закону,

(8.2)

Знак минус је последица тога што је вертикална оса усмерена навише. Након скраћи-вања маса с леве и десне стране види се да је убрзање тела исто у оба случаја. Лако се закључује да је ситуација потпуно иста како год да је усмерена почетна брзина тела. То може само да доведе до закључка да је у оба случаја реч о истом типу кретања (од-ређеног Њутновим законом), а различита трајекторија тела последица је различитих почетних услова (брзина у овом случају). У овом закључку крије се дубок смисао који ће ученици открити у првом разреду средње школе, да су сви инерцијални системи референце равноправни у описивању кретања тела. У њима, наиме, II Њутнов закон има потпуно исти облик. Ово тврђење познато је у механици као Галилејев принцип

160

релативности.

Слика 8.3. Две врсте „хица” у кинематичком смислу. У динамичком смислу кретања су идентична.

Како се може показати еквивалентност кретања приказаних на слици 8.3. кад се иначе јасно види да су путање различите? И то је релативно лако уколико се подсетимо како се уопште повезују „виђења” кретања једног истог тела из различитих инерцијал-них система референце. Реч је о Галилејевим трансформацијама.78

Слика 8.4. Слободни пад једног истог тела виђен из два инерцијална система референце

Ову еквивалентност лако је уочити уколико се претпостави да су две трајекторије са слике 8.3. заправо трајекторије које се виде из два различита инерцијална система

78 Галилејеве трансформације не спадају у градиво седмог разреда, али је, ради лакше надградње знања која се стичу у овом разреду, потребно поставити основе ученичких знања на прави начин још на овом нивоу образовања. Дидактички принцип научности такође оправдава такав приступ.

161

референце, а односе се на исто тело. Ова ситуација приказана је на слици 8.4, на којој је права линија путања тела у његовом сопственом систему референце, а параболична у такозваном лабораторијском систему референце. При томе се сматра да се сопстве-ни систем референце, према лабораторијском, креће униформно у хоризонталном правцу. Релативно је лако то показати директном применом Галилејевих трансформа-ција, што се оставља наставнику за проверу.

Може се, дакле, закључити да од брзине инерцијалног система референце, који се ко-ристи за описивање кретања, зависи и путања тела које слободно пада. Екстраполација резултата сада је очигледна. Уколико се све више повећава брзина сопственог система референце (тела у односу на Земљу) у хоризонталном правцу (или пак под неким углом према хоризонту), тело ће падати све даље од места с кога је избачено. У граничном слу-чају тело неће пасти на Земљу већ ће постати њен сателит. Почетна брзина тела које сло-бодно пада, а која је довољна да тело начини сателитом, назива се у космонаутици првом космичком брзином. Стога се може рећи да су сви сателити Земље, било вештачки било њен природни сателит Месец, у сталном слободном паду ка њој (слика 8.5).

Слика 8.5. Сателити су тела која се налазе у слободном паду, али све време имају довољну почетну брзину тако да никада не падну на Земљу

Када је реч о посматрању слободног пада у лабораторији, ситуација је веома једноставна за посматрање и своди се само на мерење растојања и времена за које су та растојања пређена. Промене с висином гравитационог убрзања, притиска и температуре нису битне јер су толико мале да су занемарљиве.79 Све је то морало да се узме у обзир приликом недавног скока Феликса Баумгартнера с висине од четрдесетак километара (стратосфера). Сем што треба имати у виду да је он при паду био у бестежинском стању, приликом интерпретације физичких околности треба рећи и да је на тој висини убрзање теже негде око 9,7 m/s2, а да је температура око –30 степени Целзијуса. Иако се приликом пада налазио и на висинама на којима је температура још око двадесетак степени нижа, морао је да носи посебно одело које га је штитило од високе температуре изазване отпором ваздуха.

Још један пример тела у паду ка Земљи јесте „небеско камење” које падне на површину Земље или пак сагори у атмосфери услед трења. У зависности од своје судбине, стеновита тела имају различите називе. Општи назив је метеориди. Уколико метеорид падне за Земљу, назива се метеорит. Уколико пак приликом пада, услед трења, цео сагори у атмосфери, назива се метеор. Може се рећи да је метеорит део метеорида који није сагорео приликом проласка кроз атмосферу већ је доспео до површине Земље.

79 Такође, није битна ни чињеница да Земља све време ротира, што изазива појаву тзв. инерцијалних сила (Кориолисове и центрифугалне) које ће бити уведене у средњој школи.

162

Сила трења

У програму физике говори се у множини о трењу, тј. помињу се силе трења. Таква по-дела оправдана је уколико размишљамо о испољавању трења на макронивоу (трење клизања и трење котрљања). Суштински пак трење је последица истих интеракција у оба случаја, а само се разликује начин кретања тела при додиру његове површине с површином неког другог тела.

Једна од важнијих ствари јесте повезивање силе трења с тежином тела, што је, ну-мерички гледано, најчешће сасвим оправдано јер свакако олакшава решавање зада-така на нивоу основне школе. У складу с неким ранијим напоменама овакав приступ, међутим, замагљује праву природу силе трења. Под нормалном силом (ако се нема у виду одредница да је реч о сили која делује под правим углом на неку површ већ назив силе) често се подразумева, додуше не сасвим оправдано, тежина тела или пак њена компонента вертикална на подлогу по којој се тело креће.

Трење је, наиме, у одређеном смислу последица реакције подлоге на тело које се на-лази „на” њој (боље је и прецизније рећи „у додиру” с њом). Силу трења треба, дакле, повезивати са силом којом подлога делује на тело. Та сила, реакција подлоге (реакција у смислу III Њутновог закона), назива се нормална сила и прецизно је дефинисана управо на овај начин (слика 8.6). У литератури се за њу могу срести две равноправне ознаке, N и FN.

Слика 8.6. На тело чије се кретање посматра делује сила трења, као и нормална сила.

Нормалну силу, преко које се сила трења дефинише релацијом:

(8.3)

стога је и логично дефинисати управо овако. С обзиром на то да сила трења има везе са силом реакције под-

логе, а ова са силом којом тело делује на подлогу, опет се поставља питање да ли је нормална сила увек једнака тежини тела. До одго-вора се може доћи ако се има у виду тежина као сила којом тело делује на подлогу (најчешће притиска) или затеже конац о који је обешено. Другим речима, то је сила коју ће показати динамометар када окачимо тело. Да ли је нормална сила једнака тежини тела? Наравно да није јер прво оне делују на различита тела. Тежина де-лује на подлогу, а нормална сила је сила реакције подлоге која је последица тога што се тело налази у контакту с подлогом. Стога су им макар нападне тачке различите. А да ли је нормална сила увек макар бројчано једнака тежини? Најчешће се сматра да јесте, али је лако уверити се да је и ово тврђење непрецизно уколико се за-мисли ситуација у којој се два тела додирују својим вертикалним

Слика 8.7. Појава трења на

вертикалној додирној површини тела

163

страницама (слика 8.7) у пољу теже. Јасно је да сада нормална сила није чак ни пара-лелна с тежином тела, па се не може извући ни закључак да имају једнаке интензитете.

На основу изложеног, јасно је да је неопходно водити рачуна о прецизном изра-жавању кад год се говори о суштини/узроцима трења и описивању силе која се при томе јавља. У том смислу, интересантна је и веза између силе статичког и динамичког трења.80 Сила статичког трења јавља се чим почне деловање спољње силе на тело које се налази на некој подлози и желимо да га померимо с једног места на друго. Лаганим повећањем силе којом делујемо на тело, чији се интензитет лако може мерити дина-мометром, тело се помери (проклиза) тек када се достигне за сваки пар тела одређена вредност силе. С обзиром на то да се све до тог момента тело није кретало, а деловало се неком спољњом силом на њега, јасно је да је (у складу с Њутновим законима), у су-протном смеру на њега деловала сила статичког трења. Ова сила расла је оним темпом којим смо повећавали вредност примењене силе. Након проклизавања, сила којом треба деловати на тело да би се оно кретало константом брзином, мања је од макси-малне вредности силе статичког трења. На основу тога јасно је да је само максимална вредност силе статичког трења већа од силе динамичког трења. Ова промена врсте и величине силе трења приказана је на слици 8.8.

Слика 8.8. Сила трења мировања и сила динамичког трења

8.4.3. Равнотежа тела

Слагање сила

Разматрање кретања тела у једном правцу, поред тога што омогућује лакши третман кретања у ситуацији када ученици још нису способни да разматрају сложене физичке проблеме, крије у себи опасност. Она се своди на то да се на декларативан начин научи II Њутнов закон, а онда се у примени на недоследан начин користи и интерпретира.

Често се јавља и једна од честих претконцепција прењутновске физике да се кре-тање тела врши у правцу деловања резултујуће силе. Други Њутнов закон у стандард-ној векторској форми:

(8.4)

за кретање с константним убрзањем, као коначно решење има релацију:

(8.5)

80 У неким књигама се сила динамичког трења назива силом трења клизања будући да се јавља тек након проклизавања тела која се додирују.

164

где су индексом 0 означене почетне вредности вектора положаја и вектора брзине. Из обе наведене релације лако се види да се кретање не одвија у правцу деловања силе већ да је убрзање (промена брзине) паралелно с њом. То се квалитативно лако може оправдати и на основу кретања Месеца око Земље. Као што је добро познато, то се кретање одвија под утицајем силе теже, која је усмерена радијално, а путања је притом кружница (прецизније елипса). „Приземнији” пример кретања аутомобила у кривини приказан је на слици 8.9, на којој су означени и вектори брзине и убрзања, док је трајекторија део кружнице.81

Лако се види да релација (8.5) при кретању дуж једног правца заиста може да наведе на (погрешан) закључак да се сва кретања одвијају дуж правца деловања силе, с обзиром на то да је она паралелна убрзању. У вези с тим је и тврдња да је сила одговорна за праволинијско кретање тела. Силе су одговорне за промену стања кретања тела, па и за промену карактера њихове трајекторије. Праволинијска трајекторија дуж које се тело креће без убрзања штавише је путања коју тело има и када се креће по инерцији.

Полуга

У овој области, након увођења основних особина полуге, занимљиво је помену-ти ученицима да се једно од правила која важе за полугу, због његовог значаја, нази-ва златним правилом механике. Суштина је приказана на слици 8.10. и још је једна илустрација закона о одржању енергије који се уводи у наредној глави.

Слика 8.10. Илустрација „златног правила механике”

Према овом правилу, подизање неког терета може се извршити силом која је мања онолико пута колико је одговарајући крак полуге већи. При томе је висина на коју се

81 На слици је словом ac означено центрипетално убрзање.

Слика 8.9. Кретање аутомобила по закри-вљеној путањи могуће је због деловања

силе под правим углом на брзину.

165

терет подиже управо толико пута мања од пута који је дужи крак полуге (његов крај на том делу) прешао. Уз занемаривање трења у тачки ослонца јасно је да је извршени рад управо једнак уложеној енергији онога ко користи полугу.

Момент силе

Увођење нове физичке величине, у овом случају момента силе, представља поста-вљање основе за проучавање кретања по криволинијским путањама. Најједноставнији тип таквог кретања јесте ротационо кретање. Ради лакшег памћења одговарајућих закључака и образаца, често се користи аналогија с транслаторним кретањем.82 Код прављења оваквих аналогија веома је важно да се инсистира на њиховој прецизности, као и на правилном тумачењу Њутнових закона.

Тако, рецимо, I Њутнов закон тврди да ће, у ситуацији када је укупна сила која делује једнака нули, тело да мирује или да се креће равномерно праволинијски. Овакве две си-туације су потпуно еквивалентне и једина разлика је у томе из ког ћемо инерцијалног система референције посматрати тело. Уколико се налазимо у његовом сопственом систему (везаном за само тело), оно ће мировати, а уколико посматрамо из неког дру-гог инерцијалног система референције,83 тело ће се униформно кретати на трансла-торан начин. За таква тела кажемо да су у равнотежи јер је укупна сила која делује на њих једнака нули. Дакле, појам равнотеже везује се за ситуацију у којој на тело (систем) нема резултујућег деловања неких других тела. Део динамике који проучава услове равнотеже тела назива се статика.

Уколико се при увођењу момента сила говори о равнотежи у току ротационог кре-тања, тврђење да је укупни момент сила једнак нули мора да води до закључка да ће посматрано тело ротирати униформно или мировати. Укупни момент сила једнак нули само је потребан али не и довољан услов за мировање.

Сила потиска у течности и гасу. Архимедов закон

Како је сила потиска у флуидима (течности и гасови) везана за чињеницу да тела постају лакша, да би се на правилан начин интерпретирала, неопходно је направити корелацију с раније обрађеном тежином.84 Тежина је, према дефиницији, једнака резултујућој сили којом је потребно деловати да би се зауставио слободни пад тела у пољу теже. Стога је њена вредност заправо оно што покаже динамометар о који је тело окачено. При томе је потребно да динамометар мирује или се униформно праволинијски креће.

У том смислу, тежина је свака вредност коју покаже динамометар употребљен на описани начин и може бити променљива у зависности од услова у којима се тело налази. Свака вредност тежине истовремено је и „привидна” и „стварна” јер се односи на дате услове. Згодан моменат за подсећање на сличности, разлике и везе између масе, тежине и теже управо је ситуација у којој ће се показати да постоје разлике у показивању динамометра за тело исте масе које се прво налази у ваздуху, а потом у води. Да би се ученици уверили да резултат зависи од типа течности, добро је извршити мерења тежине за различите течности (вода, алкохол, глицерин...). Такође, као што није потребно

82 Подсетимо се да транслаторно кретање није обавезно и праволинијско.83 Прелазак између поменутих система референце у формалном смислу врши се Галилејевим трансфор-

мацијама.84 Дидактички принцип тачности и трајности знања.

166

говорити о привидној већ увек о стварној тежини, није реч ни о привидном губитку тежине изазване тиме што се тело не налази у ваздуху већ у течности.

Потреба за сталним корелацијама с раније обрађеним градивом из физике код обра-де ове области веома је важна. Потребно је, између осталог, обновити и Паскалов закон према коме се кроз флуиде притисак преноси на све стране подједнако и без губитака. То значи да код извођења израза за силу потиска и то треба напоменути ученицима како не би помислили да на месту горње и доње површине тела уроњеног у течности постоје само силе које на горњу површину делују надоле, а на доњу нагоре. Погодно је, такође, указати и на постојање хоризонталних сила које се узајамно поништавају.

На чињеницу да је потисак појава која постоји у свим флуидима, у том смислу и у ваз-духу, може се указати анализом прве фазе већ помињаног скока Феликса Баумгартнера из стратосфере. Пре слободног пада он је морао да се подигне на висину од 39 километа-ра, што је изведено балоном управо уз коришћење силе потиска која постоји и у ваздуху. Износ ове силе, тј. колико је пута она мања при деловању на исто тело које се пре тога налазило у води, добро је препустити ученицима да сами процене. Довољан податак за једноставан прорачун је да је густина ваздуха око осамсто пута мања од густине воде.

Интересантно је уочити још један ефекат у вези с пењањем балона који је носио Баумгартнера увис. У балону се налазила мање-више иста количина гаса, али он се, с порастом висине, све више и више „надуваваоˮ. Тај ефекат је био директна последица смањења атмосферског притиска с висином.

За рубрику сазнај више, која се може отварати и допуњавати на сваком часу, свакако је објашњење ученицима сасвим очигледне чињенице да облаци не падају на Земљу. Први одговор који се намеће је да је то стога што је водена пара „лакша” (мање густи-не) од ваздуха. Заснован је на тачном податку да је густина водене паре (моларне масе 18 g/mol) мања од густине сувог ваздуха (моларне масе око 29 g/mol). Међутим, облаци се не састоје од водене паре јер да је тако били би потпуно провидни. Облаци и магла састоје се од капи воде у течном, а не гасовитом стању. Ове капи имају пречник 1–2 стота дела милиметра. Такве капи су теже од сувог ваздуха исте запремине скоро 800 пута. Међутим, с обзиром на њихову релативно велику површину, при паду кроз ваздух трпе велики отпор тако да брзо достижу максималну брзину кретања (достиже се када се изједначе гравитациона сила и сила отпора ваздуха). Тако кап пречника 0,01 mm пада равномерно брзином од свега 1 cm/s. Облаци стога не плове ваздухом већ падају, али то падање се одвија веома малом брзином. Довољна су сасвим мала вертикална струјања вазудуха (изазвана разликама у температури на површини Земље) па да се не само спречи пад облака на Земљу него и да се они подигну на већу висину.85

8.4.4. Механички рад и енергија. Снага

С обзиром на то да се уводе још неке за физику веома важне физичке величине, ова област је за ученике веома важна. Поштовање дидактичких принципа (систематич-ности, поступности...) јесте неопходно, а огледа се у великој мери и у сталном успоста-вљању одговарајућих тврдњи и величина које су у корелацији с новоуведеним. Једна од њих је већ напоменута чињеница да се кретање не одвија (увек) у правцу силе. У оквиру ове области управо је могућа илустрација те чињенице, јер се рад неке силе рачуна тако што се узима производ силе и пређеног пута у правцу њеног деловања. Механички рад је при томе строго дефинисана физичка величина коју је потребно

85 Потпуно је исти механизам по коме се у ваздуху налазе и аеросоли чија је густина већа од густине ваз-духа чак неколико хиљада пута.

167

користити приликом анализе енергијских трансформација у процесима у којима тело учествује.

Приликом израчунавања рада силе Земљине теже добро је с ученицима обновити њене основне особине. Једна од главних је да није реч о сили која делује само на тела на површини Земље или у њеној близини јер гравитациона сила, у принципу, има бесконачан домет деловања.

8.4.5. Топлотне појаве

Топлотно ширење тела

Цела физика се, у већој или мањој мери, своди на моделовање и приказивање реалних тела и ситуација њиховом упрошћеном варијантом. Такви су модел материјалне тачке, идеалног гаса и слично. У области топлотног ширења на сличан начин се уводи и тзв. линеарно ширење тела. Наиме, ученицима се објасни да се тела у принципу шире на све стране, али да апсолутни износ за који ће се проширити при загревању, зависи од облика тела. Тела у облику штапа (где једна димензија доминира над друге две) само ће се издуживати, тела у облику плоче доживљаваће површинско ширење (две димензије доминирају над једном), а тела где су све три димензије равноправне испољаваће запреминско ширење.

Једна од стандардних претконцепција у овој области јесте да ће се приликом ширења тела с отвором (нпр. неког прстена) тај отвор смањивати. Међутим, дешава се управо супротно, што се може уочити на слици 8.11, на којој је испрекиданим линијама приказана величина тела након загревања.

Слика 8.11. У зависности од облика тела могуће је занемарити ширење у неким правцима. При томе се отвори на телима такође шире.


На правилном називу физичких величина потребно је све време инсистирати. Научно описмењавање ученика јесте важан задатак који траје све време школовања. Говорни језик је стално подложан променама и на њему се стално ради. Слична је ситуација и са стручним терминима. С временом је усвојено да се у области електродинамике за појаву супротстављања протоку наелектрисања уведе термин отпор, а да се физичка величина која то мери назове електрична отпорност. Отпорници се при томе одликују различитим вредностима отпорности. Слично је и код посматрања нагомилавања наелектрисања на плочама кондензатора. Појава да на њих може стати различита количина нелектрисања назива се капацитет кондензатора. Физичка величина којом се мери капацитет кондензатора назива се капацитивност. Различити кондензатори, при томе, имају различиту капацитивност.

168

Потпуно исто треба третирати и величину у вези с количином топлоте коју јединица масе тела треба да размени с околином да би јој се температура променила за један степен. Ову физичку величину треба звати специфична топлотна капацитивност. У програму предмета искоришћен је стари и језички нетачан назив, што треба исправити у настави. Важно је напоменути да је измена већ урађена у гимназијским програмима, као и уџбеницима који су писани на основу њих.

Унутрашња енергија и температура

Фазне трансформације супстанце веома су интересантан феномен за проучавање и описивање. Управо код њих наилазимо на пример како индуктивни закључци могу да буду погрешни. Реч је о аномалији у ширењу воде. Наиме, интутивно делује јасно да се удаљеност молекула увећава приликом преласка супстанце из чврстог у течно агре-гатно стање. Међутим, то није сасвим тачно тврђење, а кад је реч о води, у једном ин-тервалу температура, потпуно је погрешно. Тако се на слици 8.12. види да се запремина супстанце приликом преласка из чврстог у течно агрегатно стање сасвим мало мења, док је при преласку у гасовито агрегатно стање ова промена драстична.

Слика 8.12. Промена запремине при промени агрегатних стања једног истог тела

Када се говори о одређивању унутрашње енергије тела у различитим агрегатним стањима (фазама), треба имати у виду да је она једнака укупној енергији система у систе-му референце центра маса тела. Прво, то значи да треба поред кинетичке узети у обзир и потенцијалну енергију интеракције честица система кад год она постоји (код реалног гаса и течности). Друго, треба обавезно напоменути да уређено кретање система као це-лине не утиче на његову унутрашњу енергију (кретање лопте, цилиндра с гасом итд.).

Ефекат стаклене баште и механизми преношења топлоте

У овој области, за рубрику сазнај више, нарочито је интересантна тема природног ефекта стаклене баште. Назив ефекта је с физичке тачке гледишта у извесном смислу погрешан. Наиме, постоје три механизма преноса топлоте: провођење (кондукција), струјање (конвекција) и зрачење (радијација). Стаклене баште (или пластеници који су чешћи у нашим крајевима) спречавају губитак топлоте конвекцијом. Конвекцијом се иначе, услед кретања флуида, преносе највеће количине топлоте.86 Аналогија с ефек-том у Земљиној атмосфери који утиче на то да је просечна температура Земљине повр-шине угодних 15 степени Целзијуса, јесте погрешна. Разлог је у томе што су процеси у атмосфери пре свега у вези са зрачењем, а не конвекцијом.

86 Добар пример преноса великих количина топлоте конвекцијом, с великим утицајем на развој људског друштва, јесу морске струје (нпр. Голфска).

169

Ефекат стаклене баште постоји на свакој планети Сунчевог система. Упоредни при-каз температура, без урачунатог ефекта стаклене баште, и његов износ приказани су у табели 8.1.

Тело Температура без ефекта стаклене баште [K] Температура с урачунатим ефектом стаклене баште [K]

Меркур 458 458

Венера 253 750

Земља 249 288

Месец 275 248

Марс 210 218

Такође, тврди се да ефекат стаклене баште изазивају људи својим активностима,

пре свега везаним за експлоатацију и прекомерну употребу фосилних горива. Ефекат стаклене баште је, међутим, сасвим природан феномен. Када њега не би било, температура на површини Земље била би преко 30 степени нижа од поменутих 15оС. Овај ефекат је настао због постојања угљен-диоксида и водене паре (у највећој мери) у атмосфери, а повећање концентрације тих и неких других гасова у атмосфери може довести до глобалног загревања, које може имати изразито негативне ефекте по живи свет на Земљи.

170

9. TЕСТОВИ ЗА ПРОВЕРУ ЗНАЊА87

Тестови за проверу знања, као вид писмених вежби, мере ниво знања или вештина стечених у оквиру појединих наставних области. Овај вид провере и оцењивања знања, као и способности примене стечених знања, сматра се знатно објективнијим од усмене провере. Он омогућава да се за релативно кратко време стекне увид у нивое постигнућа великог броја ученика, при чему је врло битна техника израде ових тестова, што омогућава брз преглед задатака, а самим тим и бржу повратну информацију о ученичком успеху и напредовању. У настави се најчешће користе неформални, тј. нестандардизовани тестови знања, код којих су изостављени статистички поступци баждарења.88 Састављање задатака за тест провере знања врло је сложен и осетљив посао. Да би се објективно проценило знање ученика, треба водити рачуна о избору задатака и о њиховој формулацији.89 По форми, ови задаци се деле на две групе: задатке отвореног типа и задатке затвореног типа.90 Код задатака отвореног типа ученику је остављена могућност да слободно одговори, тј. да сам формулише свој одговор. На овај начин добијају се одговори који се не заснивају на препознавању, већ на активном знању ученика, али су, с обзиром на разноврсност одговора, сложенији за прегледање и бодовање. Задаци затвореног типа подразумевају предвиђене одговоре, а од ученика се очекује да означи одговор који је одабрао, тј. за који мисли да одговара захтеву задатка. Посебну пажњу треба посветити задацима вишеструког избора, као и задацима вишеструких комбинација, јер су погодни за испитивање различитих нивоа образовних стандарда, те треба избегавати питања која од ученика захтевају само основни стандард постигнућа. Поједини наставници су, током година праксе, искористили одговоре на задатке отвореног типа како би састављали одговоре за задатке затвореног типа.

Провера знања тестовима може се вршити целе године. На почетку школске године наставник иницијалним тестом процењује претходна постигнућа ученика у оквиру одређене области, предмета, модула или теме, која су од значаја за предмет.91 Иницијални тест се даје да би се утврдио ниво познавања садржаја који треба да служи као основа за планирање рада наставника и даље праћење напредовања ученика, те се стога његоови резултати не оцењују. Овај вид проверавања веома је важан јер се процес учења у настави организује тако да се омогући селекција суштинских информација и разликовање битног од небитног. На основу претходно стечених појмова, знања и искустава, инсистира се на развијању нових идеја и њиховој примени у различитим ситуацијама, као и на проналажењу могућности за њихову креативну примену. Процена исхода прет- ходног учења веома је важна како би се радило на трансформацији знања и како би се, уколико за то постоји потреба, кориговало планирање даљег наставног процеса, пре свега метода и облика рада. Провера и оцењивање знања тестом веома су погодни након завршетка појединих наставних тема. Наставник је, према Правилнику о оцењивању

87 Примери задатака садрже питања из Збирке задатака са лабораторијским вежбана за седми разред основне школе, ауторке Марине Радојевић, а делом примере које је један од аутора примењивао претходних година у настави.

88 Метријске карактеристике теста – глава 9 „Оцењивање ученика”, Приручник из физике за 6. разред основне школе.

89 Како се формулишу задаци – глава 10 „Тестови за проверу знања ученика”, Приручник из физике за 6. разред основне школе.

90 Форме задатака – глава 10 „Тестови за проверу знања ученика”, Приручник из физике за 6. разред основне школе.

91 Правилник о оцењивању ученика у основном образовању и васпитању – Службени гласник РС, бр. 67 од 31. јула 2013.

171

ученика у основном образовању и васпитању, у обавези да планиране писмене провере упише у дневнике рада и објави за свако одељење на огласној табли школе, односно на веб-страници школе најкасније до краја треће наставне недеље у сваком полугодишту. Ученици не могу имати више од једне провере дневно, односно две недељно. Обавеза наставника је да обавести ученике о наставним садржајима који ће се писмено проверавати најкасније пет дана пре провере. Оцена из писмене провере постигнућа уписује се у Дневник рада најкасније у року од осам дана од дана провере, у противном писмена провера се поништава. Уколико на писменој провери више од половине ученика једног одељења добије недовољну оцену, писмена провера се поништава за ученика који је добио недовољну оцену, али може бити поништена и за ученика који није задовољан оценом. Након поништене писмене провере, а пре организовања нове (која се може поновити једанпут и може се организовати на посебном часу), наставник је дужан да одржи допунску наставу, односно допунски рад. Ученик и родитељ имају право увида у писани рад, као и право на образложење оцене.92

Веома је важно напоменути да оцене са тестова за проверу знања не би требало узимати као довољне и на основу њих давати завршне оцене на крају полугодишта, односно школске године, што је у пракси веома често. Сматра се да је и поред великог броја предности овог начина провере знања, ниво субјективности оцењивања још увек веома висок и односи се углавном на проверу знања. Наставник често не стекне исправан суд о ученичким постигнућима, јер показано знање неретко није одраз разумевања наставних садржаја већ представља механичко усвајање истих. Стога је препорука да се овај вид проверавања и оцењивања користи као допуна усменом проверавању, како би оцена била мерило не само квантитета него и квалитета усвојених знања и вештина ученика.

На наредним страницама дати су примери иницијалног теста за проверу усвојености наставних садржаја из шестог разреда, као и примери тестова за поједине наставне теме које се изучавају у седмом разреду.

92 Правилник о оцењивању ученика у основном образовању и васпитању, „Службени гласник РС”, бр. 67 од 31. јула 2013.

172

ИНИЦИЈАЛНИ ТЕСТ – ФИЗИКА седми разред

Име и презиме ученика: _________________________ Oдељење: __________

С каквим си успехом завршио/-ла шести разред? Оцена из физике у шестом разреду?

1. Заокружи слово испред тачног одговора.

Путник седи у возу који се креће. У односу на које референтно тело путник мирује:а) вагон,б) Земљу,в) пругу?


Која два аутомобила на раскрсници са слике имају истиправац и смер кретања:а) 2 и 5,б) 2 и 3,в) 1 и 4,г) 1 и 3?


Ако је воз прешао два пута дужи пут за два пута краће време, његова брзина се:а) повећала четири пута;б) смањила четири пута;в) није променила.

4. На основу датих мерних јединица на линијама напиши о којој физичкој величини је реч:

а) километар ,б) километар на час ,в) секунда ,г) метар у секунди ,д) метар .

5. Заокружи слова испред нетачних исказа.

а) Ако се тело креће у односу на једно референтно тело, креће се и у односу на сва друга референтна тела.

б) Референтно тело може бити било које тело.в) Метар је сто пута мањи од километра.г) Ако се брзина тела мења током кретања, кретање је неравномерно.д) Сабирањем брзина на појединачним деоницама пута можемо одредити средњу

брзину на целом путу.

173

6. На датој линији упиши одговор.

Моторни чамац прешао је пут од 1.500 m за пет минута. Одреди брзину чамца ако се кретао равномерно праволинијски.

Одговор:________________________

7. На линији упиши одговор.

Срна је 37 m претрчала за 6 s, онда је застала и ослушкивала 4 s, да би потом 43 m претрчала за 10 s. Којом средњом брзином се срна кретала?

Одговор:________________________

8. У празна поља са слике упиши врсту интеракције међу приказаним телима и да ли је она привлачна или одбојна:

9. Повежи одговарајуће појмове из колона А и Б. На линије испред колоне А упиши слова из колоне Б.

А Б___ 1) њутн а) мера узајамног деловања___ 2) динамометар б) уређај за мерење интензитета силе___ 3) сила в) узајамно деловање___ 4) N и S г) ознаке за полове магнета___ 5) истезање опруге д) еластична деформација ђ) мерна јединица за силу

10. Пажљиво прочитај питања и на линијама упиши одговоре.

а) Колика је вредност најмањег подељка динамометра са слике? Скала је у њутнима.

б) Одреди интензитет силе којом тег делује на динамометар.

Одговори: а) б)

174

11. Претвори дате вредности интензитета силе у назначене јединице и на линијама упиши одговоре.

a) 1.700 N = _______________ kN

б) 0,005 N = _______________ mN

в) 24 kN = _______________ N

г) 400.000 N = _______________ MN

д) 730 mN = _______________ N

ђ) 8 MN = _______________ kN

е) 450 N = _______________ kN

ж) 60.000 kN = _______________ MN

12. Заокружи слово испред тачног исказа.

Смер силе трења клизања је:

а) у смеру кретања тела;б) у смеру деловања силе Земљине теже;в) у смеру супротном од смера кретања тела.

13. Уз сваку слику написати назив мерног уређаја.

14. У предвиђена поља упиши знакове >, < или =.

a) 800m 0,9km

б) 5min 300s

в) 1l 1dm3

г)200cm3 2dm3

д) 100m2 1,5a

ђ) 70mm 6cm

е) 0,5m3 500ml

ж) 1cm2 99mm2

175

15. На датим линијама упиши одговоре.

На мензурама са слике одреди:а) мерни опсег;б) вредност најмањег подељка скале;в) колика се запремина течности налази

у свакој од мензура.

Одговори.Прва мензура Друга мензура Трећа мензура

а) _____________ а) _________________ а) ________________

б) _____________ б) _________________ б) ________________

в) _____________ в) _________________ в) ________________


На поду воза налази се бочно положена флаша. Када воз крене, флаша се:а) откотрља у смеру кретања воза;б) откотрља у смеру супротном од смера кретања воза;в) не помери се.


На слици су приказане три коцке једнаких дужина ивица.

Ако знамо да је густина леда 900 kg/m3, бакра 8.900 kg/m3 и дрвета 800 kg/m3, шта можемо рећи о њиховим масама?а) Највећу масу има коцка од бакра, а најмању коцка леда.б) Највећу масу има коцка од бакра, а најмању коцка од дрвета.в) Највећу масу има коцка леда, а најмању коцка од дрвета.г) Све три коцке су једнаких маса.

18. У празна поља упиши мерне јединице којима је најпогодније изразити масе наведених тела.

а) таблета

в) сапун

б) лубеница

г) камион

176


У три посуде приказане на слици насули смо исту течност.Притисак у првом суду:

а) већи је од притисака у остала два суда;б) мањи је од притиска у трећем суду, а једнак

притиску у другом суду;в) једнак је притисцима у друга два суда. (1) (2) (3)


На слици су приказане три једнаке цигле које су на различите начине постављенена хоризонталну подлогу. Какав притисак оне врше на подлогу?

а) Највећи притисак врши цигла 1, а најмањи цигла 3.

б) Највећи притисак врши цигла 3, а најмањи цигла 1.

в) Највећи притисак врши цигла 2, а најмањи цигла 1.

г) Све три цигле врше подједнак притисак. (1) (2) (3)

177

Наставна тема: СИЛА И КРЕТАЊЕ Група А

Име и презиме ученика:

1. Доврши започету реченицу.Први Њутнов закон познат је као ___________________________________________.

2. Заокружи тачан одговор.

Колико је убрзање тела које се креће равномерно праволинијски:а) веће од нуле, б) мање од нуле,в) једнако нули?


Под дејством одређене силе тело добија убрзање од 1 m/s2. Колико ће бити убр-зање тела двоструко мање масе ако на њега делује иста сила?а) Биће два пута веће. б) Биће два пута мање. в) Биће непромењено.


а) б)

Које ће се од два тела приказана на слици кретати већим убрзањем? (Сила трења је занемарљива.)а) Већим убрзањем кретаће се тело на слици а). б) Већим убрзањем кретаће се тело на слици б). в) Оба тела кретаће се једнаким убрзањима.


Који од датих скупова вредности брзине тела у једнаким временским интервалима описује равномерно убрзано кретање?а) 2 m/s, 3 m/s, 4 m/s, 4 m/s, 5 m/sб) 2 m/s, 4 m/s, 6 m/s, 8 m/s, 10 m/sв) 6 m/s, 5 m/s, 4 m/s, 3 m/s, 2 m/s

178

6. Повежи линијама ознаке физичких величина из колоне А с њиховим називима из колоне Б.

А Б

1) s a) убрзање2) t б) маса3) v в) време4) a г) пређени пут5) F д) брзина6) m ђ) сила е) момент силе


На ученика који седи на столици сила Земљине теже делује као сила акције. Сила реакције је:а) сила којом ученик привлачи Земљу; б) сила којом столица притиска под;в) сила којом столица делује на ученика навише; г) сила Земљине теже нема реакцију.


Колику брзину достиже тело за пет секунди ако полази из стања мировања и креће се сталним убрзањем од 3 m/s2 ? Изрази ту брзину у km/h.

Одговор:__________________________


На дрвени квадар дужина ивица 5 cm, 8 cm и 10 cm делује стална резултујућа сила од 0,0032 kN. Одреди убрзање квадра. Густина дрвета је 800 kg/m3.

Одговор:__________________________

10. На линијама упиши одговоре.

На основу графикона зависности брзине од времена при равномерно убрзаном кретању одредити:

а) почетну брзину; Oдговор:__________________________;

б) убрзање; Oдговор:__________________________.

179

Наставна тема: СИЛА И КРЕТАЊЕ Група Б


1. Доврши започету реченицу.

Трећи Њутнов закон познат је као __________________________________________.


Ако тело у једнаким временским интервалима прелази различите путеве, креће се:

а) равномерно,б) неравномерно (променљиво),в) константном брзином.


Ако се сила која делује на тело повећа два пута, а маса смањи два пута:

а) убрзање ће се повећати два пута;б) убрзање ће се повећати четири пута; в) убрзање ће се смањити два пута;г) убрзање ће остати непромењено.


Камиончић са слике креће се убрзано под дејством тежине суда у који се улива теч-ност. Како се притом мења убрзање камиончића?

а) Повећава се.б) Смањује се. в) Не мења се.


Који од датих скупова вредности брзине тела у једнаким временским интервалима описује равномерно успорено кретање?

а) 18 m/s, 15 m/s, 13 m/s, 9 m/s, 7 m/sб) 18 m/s, 15 m/s, 12 m/s, 9 m/s, 12 m/sв) 18 m/s, 15 m/s, 12 m/s, 9 m/s, 6 m/s

180

6. Повежи линијама физичке величине из колоне А с одговарајућим ознакама мерних јединица из колоне Б.

А Б

1) пређени пут a) N2) време б) m/s2

3) брзина в) m4) убрзање г) m/s5) сила д) kg6) маса ђ) s е) Nm


Када играч голфа удари штапом лоптицу:

а) сила којом штап делује на лоптицу већа је од силе којом лоптица делује на штап; б) обе силе су једнаких интензитета;в) однос тих сила зависи од масе лоптице.

8. На датој линији упиши одговор. За које време ће ракета након полетања достићи брзину од 720 m/s ако се креће убрзањем од 8 m/s2? Добијени резултат изрази у часовима.

Одговор:__________________________


На гвоздени квадар дужина ивица 5 cm, 8 cm и 10 cm делује стална резултујућа сила од 0,0032 kN. Одреди убрзање квадра. Густина гвожђа је 7.800 kg/m3.

Одговор:__________________________

10. На линијама упиши одговоре.

На основу графикона зависности брзине од времена код равномерно успореног кретања одредити:

а) почетну брзину;

Oдговор:__________________________;

б) успорење.

Oдговор:__________________________ .

181

Наставна тема: КРЕТАЊЕ TEЛА ПОД ДЕЈСТВОМ СИЛЕ ТЕЖЕ. СИЛЕ ТРЕЊА. Група А



Две куглице истих димензија, једна од дрвета, друга од гвожђа, пуштене су исто-времено да падају са исте висине. Која од њих ће прва пасти на Земљу? (Занемарити утицај отпора ваздуха.)а) Прва ће пасти куглица од дрвета.6) Прва ће пасти куглица од гвожђа.в) Обе куглице ће пасти у истом тренутку.

2. На слици су дати графикони зависности брзине од времена код хица навише, хица наниже и слободног падања. На линијама испод графикона упиши које од наведених кретања представља дати графикон.

а)___________________ б)______________________ в) _______________________


Колика сила трења делује на тело са слике када се оно креће равномерно праволи-нијски и када је вредност најмањег подељка на скали динамометра 0,1 N?а) 0,1 N6) 4 N в) 0,4 N


Максимална висина коју достиже тело при хицу навише зависи од ___________________________.

5. На линијама упиши дате силе по растућим вредностима интензитета:

сила трења клизања, максимална вредност силе трења мировања,

сила трењa котрљања

______________________ < _____________________ < _______________________ .

182


У којем од наведених примера са слике сила трења клизања између дрвеног квадра и подлоге има највећу вредност?

а) Када се на квадру не налази тег.

б) Када се на квадру налази тег масе 100 грама.

в) Када се на квадру налази тег масе 200 грама.

7. Ако у истом тренутку и са исте висине пустимо кликер и перо као на слици, које тело ће прво пасти на подлогу? На датој линији напиши свој одговор и образложи га.

.


Од тренутка када је грађевинском раднику са скеле испао чекић, па до тренутка када је пао на земљу протекле су две секунде. Којом брзином је чекић ударио о земљу и с које висине је пао? (g≈10 m/s2)

Одговор:__________________________


Никола је бацио кликер вертикално наниже брзиномод 2 m/s (слика).Колика ће бити брзина кликера после 0,2 s и колики путће он прећи за то време?

Одговор:__________________________


Када дечак гурне санке масе 3 kg по хоризонталној подлози, током кретања на њих делује сила трења од 4 N. Ако дечак легне на санке, сила трења има вредност 30,686 N. Колика је маса дечака?

Одговор:__________________________

183

Наставна тема: СИЛА И КРЕТАЊЕ Група Б


1. Заокружи слово испред тачне тврдње.

Убрзање тела које пада у гравитационом пољу Земље (под условом да занемаримо отпор ваздуха):а) зависи од масе тела;6) зависи од величине тела;в) не зависи од карактеристика тела.

2. На слици су дати графикони зависности брзине од времена код хица навише, хица наниже и слободног падања.93 На линијама испод графикона упиши које од наведе-них кретања представља дати графикон.

а) б) в)


Колика сила трења делује на тело са слике када се оно креће равномерно праволи-нијски и када је вредност најмањег подељка на скали динамометра 0,5 N?а) 0,5 N6) 4 N в) 2 N


Разлика између слободног пада и хица наниже огледа се у различитоj _________________________ .

5. На линијама упиши дате силе по опадајућим вредностима интензитета:

сила трења клизања, максимална вредност силе трења мировања,

сила трењa котрљања

____________________ > _______________________ > _____________________ .

93 Подсетимо се да су сва ова кретања у динамичком смислу потпуно једнака, а у кинематичком еквивалентна јер се разликују само по облику путање, а он зависи од избора система реферeнције (видети део о слободном паду у поглављу 8 приручника).

t (s)

20

16

12

8

4

0

v (m/s)

0 1 2 3 4 5

184

6. Заокружи слово испред тачне тврдње.

Сила трења која делује на клизачицу са слике:а) већа је када једном ногом додирује ледену површину;6) већа је када обема ногама додирује ледену површину; в) не зависи од величине додирне површине.

7. На слици су приказана три начина на које је рука уроњена у суд с водом.

На који начин ћемо то најлакше урадити? На линији напиши свој одговор и образложи га. .


Да би гавран поломио орах, пушта га с висине од 20 m из-над каменог плочника. Коликом брзином ће орах ударити о подлогу? (g≈10 m/s2)

Одговор:__________________________


Ако на опругу ставимо куглицу као на слици, па притис-кањем куглице сабијемо опругу и затим је нагло пустимо, куглица ће се кретати вертикално навише почетном брзи-ном од 7 m/s. Колика ће бити брзина куглице и колики пут ће она прећи након 0,5 s од тренутка из6ацивања?

Одговор:__________________________


На дрвени квадар масе 1.200 g који се креће по хоризонталној подлози делује сила трења од 3 N. Колика ће сила трења деловати на квадар ако на њега ставимо тег од 500 g (слика)?

Одговор:__________________________

185

Наставна тема: РАВНОТЕЖА ТЕЛА Група А



Које две силе са слике имају исти правац и смер?а) F

1 и F3 б) F

4 и F5

в) F2 и F

6 г) F2 и F

4


Колики је интензитет резултујуће силе која делује на квадар ако је вредност једног подељка на скали динамометра 2 N (слика 3.6)?а) 4 Nб) 8 Nв) 11 Nг) 20 N

3. Заокружи слово испред тачних одговора.

Који су искази примери деловања уравнотежених сила? а) Књига се налази на столу.б) Грудва снега се котрља до заустављања. в) Воз се креће сталном брзином.г) У надвлачењу конопца нема победника, такмичарске екипе су биле изједначене.

4. Уз сваки пример приказан на слици, на линији упиши у кaквом се стању равнотеже налази куглица.

а) б) в)


На слици су приказана два типа крцкалице за орахе. 1Која од њих је двокрака, односно једнокрака полуга?а) Двокрака полуга је 1, једнокрака полуга је 2.б) Једнокрака полуга је 1, двокрака полуга је 2.в) Оба типа су једнокрака полуга. 2г) Оба типа су двокрака полуга.

186


Ако у суд с водом убацимо две кугле истих запремина, једну од злата, другу од алуминијума (слика), на коју од њих ће де-ловати већа сила потиска?а) Већа сила потиска деловаће на куглу од злата.б) Силе потиска на обе кугле биће једнаке.в) Већа сила потиска деловаће на куглу од алуминијума.

7. Свакој релацији из колоне А на линијама придружи одговарајућу тврдњу из колоне Б ако је са Q означена тежина тела у ваздуху (Q = m · g), а са Fp сила потиска на то тело.

А Б

а) Q > Fp 1) тело лебдиб) Q = Fp 2) тело тонев) Q < Fp 3) тело плута

a) _____________ ; б) _____________ ; в) _____________ .


Израчунај убрзање тела масе 2 kg са слике.

Одговор:__________________________


Ивана, ученица 6. разреда, измерила је запремину гумице за брисање мензуром с водом приказаном на слици. Милан, ученик седмог разреда, на основу податка до којег је дошла Ивана, израчунао је силу потиска на гумицу. Који је резултат добио?

Одговор:__________________________


На ком растојању од ослонца треба окачити тег масе m2 = 80 g да би по-луга са слике била у равнотежи?

Одговор:__________________________

187

Наставна тема: РАВНОТЕЖА ТЕЛА Група Б


1. Заокружи слово испред тачних исказа.

Који парови сила са слике имају исти правац, али супротан смер?а) F1 и F3 б) F4 и F5

в) F2 и F6 г) F2 и F5 д) F5 и F6


Колики је интензитет резултујуће силе која делује на квадар ако је вредност једног подељка на скали динамометра са слике 1 N?а) 0 Nб) 1 Nв) 3 Nг) 6 N


Тело се не налази у равнотежи: а) када мирује,б) када се креће равномерно убрзано,в) када се креће равномерно праволинијски,г) када мирује или се креће равномерно праволинијски.

4. Уз сваки пример приказан на слици, на линијама упиши у кaквом се стању равнотеже налази купа.

а) ;б) ;в) .


На слици су приказана колица, отварач за флаше и крцкалица за орахе. Која од ових тела представљају двокраку, односно једнокраку полугу? а) Двокрака полуга су колица, а једнокрака полуга

су отварач за флаше и крцкалица за орахе.б) Двокрака полуга су колица и крцкалица за ора-

хе, а једнокрака полуга је отварач за флаше.в) Сва три тела су једнокрака полуга.г) Сва три тела су двокрака полуга.

а) б)

в)

188


Две кугле од гвожђа различитих запремина (слика) нала-зе се у суду с водом. На коју куглу ће деловати већа сила потиска?а) Већа сила потиска деловаће на куглу мање запремине.б) Већа сила потиска деловаће на куглу веће запремине.в) На обе кугле делују једнаке силе потиска.

7. Свакој релацији из колоне А на линијама придружи одговарајућу тврдњу из колоне Б ако је са Q означена тежина тела у ваздуху (Q = m · g), а са Fp сила потиска на то тело.

А Ба) Q = Fp 1) тело лебдиб) Q < Fp 2) тело тонев) Q > Fp 3) тело плута a) _____________ ; б) _____________ ; в) _____________ .


Одреди интензитет, правац и смер резултујуће силе која делује на тело са слике ако означене силе имају следеће вредности:

F =15 N, Fg =12 N, Ftr = 8 N, N = 12 N.

Одговор:__________________________


У преливни суд напуњен водом убачен је камен тако да се њиме истиснута вода улила у мензуру (слика). Израчунај силу потиска на камен.

Одговор:__________________________


Колика је маса вреће коју показује кантар са слике ако је маса покретног тега 1 kg, удаље-ност тачке вешања вреће од тачке ослонца 4 cm и удаљеност тачке вешања тега од тачке ослон-ца 48 cm?

Одговор:__________________________

189

Наставна тема: МЕХАНИЧКИ РАД И ЕНЕРГИЈА. СНАГА Група А



Јединица за рад, џул (J), може се изразити као:

а) N · m2, б) kg · ms2

, в) N · m.

2. Заокружи ДА ако је тврдња тачна или НЕ ако је нетачна.

а) Сила Земљине теже при слободном падању врши позитиван рад. ДА НЕб) Сила Земљине теже при хицу навише врши позитиван рад. ДА НЕв) Рад силе трења увек је негативан. ДА НЕг) Рад силе отпора средине увек је негативан. ДА НЕ

3. На линије поред датих примера напиши П ако тело поседује само потенцијалну енер-гију у односу на површину Земље, а К ако поседује само кинетичку енергију и К + П ако поседује оба вида енергије.

а) Слика на зиду . б) Саксија на тераси . в) Аутомобил при кретању .г) Јабука док пада с гране . д) Срна док трчи .


Три куглице различитих маса (m1 > m2 > m3) крећу се једнаким брзинама (слика). Која куглица има најмању кинетичку енергију?

а) Најмању кинетичку енергију има куглица 1.б) Најмању кинетичку енергију има куглица 2.в) Најмању кинетичку енергију има куглица 3.г) Све три куглице имају једнаке кинетичке

енер гије.

5. На линијама напиши како се мењају кинетичка и потенцијална енергија тела (смањује се, повећава или остаје непромењена) за различите врсте кретања тако да наведени искази буду тачни.

а) Кинетичка енергија тела при равномерно убрзаном кретању .б) Кинетичка енергија тела које се креће равномерно успорено .в) При хицу навише гравитациона потенцијална енергија тела се .г) Кинетичка енергија тела при хицу наниже .

190

6. На слици упиши вредности енергије које недостају (трење је занемарљиво).

7. Повежи линијама физичке величине из колоне А с њиховим ознакама из колоне Б.

А Б

1) механички рад а) P

2) сила б) A

3) енергија в) v

4) снага г) m

5) пређени пут д) E

6) маса ђ) F

7) брзина е) s

ж) M


Тело масе 8 kg креће из мировања под дејством сталне силе од 20 N. Колики рад изврши ова сила за 4 s?

Одговор:__________________________


Колику кинетичку енергију поседује камион масе три тоне при равномерном праволинијском кретању ако за пола сата пређе растојање од 36 km? Изразити ту енергију у kJ.

Одговор:__________________________


За које ће време електрична тестера снаге 4 kW извршити рад од 36.000 kJ?

Одговор:__________________________

191

Наставна тема: МЕХАНИЧКИ РАД И ЕНЕРГИЈА. СНАГА Група Б



Јединица за енергију, џул (J), може се изразити као:

а) N · m2 , б) N · m , в) kg · ms2

.

2. Заокружи ДА ако је тврдња тачна или НЕ ако је нетачна.

Аутомобил се креће по равном хоризонталном путу равномерно убрзано. На њега делују: погонска сила мотора, сила трења између точкова аутомобила и подлоге, сила отпора средине и сила Земљине теже.

а) Погонска сила мотора врши негативан рад. ДА НЕб) Сила Земљине теже врши рад једнак нули. ДА НЕв) Сила трења врши негативан рад. ДА НЕг) Сила отпора средине врши позитиван рад. ДА НЕ

3. На линије поред датих примера напиши П ако тело поседује само потенцијалну енер-гију у односу на површину Земље, К ако поседује само кинетичку енергију и К + П ако поседује оба вида енергије.

а) Птица у лету .б) Гепард док трчи .в) Јабука на грани .г) Лифт током кретања .д) Саксија на симсу .


Три тела једнаких маса налазе се на различи-тим висинама спрам подлоге (слика). Које од њих има највећу гравитациону потенцијалну енергију?

а) Највећу гравитациону потенцијалну енергију има тело 1.б) Највећу гравитациону потенцијалну енергију има тело 2.в) Највећу гравитациону потенцијалну енергију има тело 3.г) Сва три тела имају једнаке гравитационе потенцијалне енергије јер су њихове

масе једнаке.

192

5. На линијама напиши како се мењају кинетичка и потенцијална енергија тела (смањује се, повећава се или остаје непромењена) за различите врсте кретања тако да наведе-ни искази буду тачни.

а) Кинетичка енергија тела које се креће равномерно праволинијски .

б) Кинетичка енергија тела при хицу навише .

в) Током слободног падања гравитациона потенцијална енергија тела се .

г) При хицу наниже гравитациона потенцијална енергија тела се .

6. На слици упиши вредности енергије које недостају (трење је занемарљиво).

Еp1 = 15 Ј Еk1 = 5 Ј

Еp2 = 10 Ј Еk2 = ______

Еp3 = ______ Еk3 = ______

7. Повежи линијама физичке величине из колоне А са ознакама њихових јединица мере из колоне Б.

А Б1) механички рад а) m/s2) сила б) N3) енергија в) J4) снага г) kg5) пређени пут д) J6) маса ђ) m7) брзина е) W

ж) Nm


Колики рад изврши сила Земљине теже до заустављања лопте масе 400 g која је бачена вертикално навише почетном брзином од 3 m/s?

Одговор:__________________________

193


Колика је брзина тениске лоптице масе 58 g у тренутку када њена кинетичка енергија износи 139,85 J? Изразити ту брзину у km/h.

Одговор:__________________________


Колика је вучна сила аутомобила који се креће сталном брзином од 108 km/h ако је снага мотора 60 kW?

Одговор:__________________________

194

Наставна тема: ТОПЛОТНЕ ПОЈАВЕ Група А


1. Очитај температуру коју показује термометар са слике у степенима Целзијуса и претвори је у келвине. Одговоре упиши на датим линијама.

а) t = ________ ;б) T = _______.

2. Подвуци ТАЧНО ако је тврдња тачна или НЕТАЧНО ако је тврдња нетачна.

а) 10°C < 273 K ТАЧНО НЕТАЧНОб) 200 K > 200°C ТАЧНО НЕТАЧНОв) 10°C = 283 K ТАЧНО НЕТАЧНО г) 280 К > 0°C ТАЧНО НЕТАЧНО


При високим температурама жице на бандерама и далеководима:а) краће су и више затегнуте, б) издужене су,в) имају исту дужину као и при ниским температурама.

4. Повежи линијама температуру из колоне А с одговарајућом вредношћу из колоне Б.

А Б

а) температура кључања воде 1) 4°C

б) температура мржњења воде 2) –273°C

в) температура на којој вода има највећу густину 3) 273 К

г) апсолутна нула 4) 100°Cд) нормална телесна температура људског тела 5) 36°C 6) –100°C

5. Пажљиво прочитај реченицу и на линији напиши одговор.

За калибрацију које температурне скале се користе температуре кључања и мржњења воде?________________________________________________

Одговор:__________________________

195


Смањењем температуре флуида просечна брзина његових молекула: а) се повећава, б) се смањује,в) температура нема утицаја на брзину молекула.


Одреди количину топлоте потребну да се у бојлеру загреје 80 литара воде тем-пературе од 15°C до 60°C. Специфична топлотна капацитивност воде износи 4.200 J/(kg · °C).

Одговор:__________________________


На колику би висину требало подићи литар воде да би његова гравитациона потен-цијална енергија била једнака количини топлоте од 4.200 Ј? Специфична топлотна капацитивност воде износи 4.200 J/(kg · °C).

Одговор:__________________________


Колико литара воде температуре 15°C треба усути у 15 литара воде температуре 95 °C да би се она расхладила до температуре од 45°C?

Одговор:__________________________

10. На слици је дат графикон зависности температуре од времена у току једног дана у Београду. Пажљиво анализирај графикон и на линијама напиши одговоре.

а) Колика је максимална температура у току дана? Одговор:__________________________

б) Колика је била температура у подне?Одговор:__________________________

в) Колика је максимална промена температура у току дана у °C и у K?Одговор:__________________________

196

Наставна тема: ТОПЛОТНЕ ПОЈАВЕ Група Б


1. Очитај температуру коју показује термометар са слике у келвинима и прет-вори је у степене Целзијуса. Одговоре упиши на датим линијама.

a) Т = ________;

b) t = _________.

2. Подвуци ТАЧНО ако је тврдња тачна или НЕТАЧНО ако је тврдња нетачна.

а) 0°C < 273 K ТАЧНО НЕТАЧНОб) 100 K > 100°C ТАЧНО НЕТАЧНОв) 100°C = 373 K ТАЧНО НЕТАЧНО г) 250 К > 0°C ТАЧНО НЕТАЧНО


Током зиме понекад пуцају водоводне цеви:

а) јер се цеви скупљају више него вода;б) јер се вода хлади брже него цеви;в) јер се вода заледи и шири при даљем хлађењу.

4. Повежи линијама делове реченица из колоне А с одговарајућим деловима реченица из колоне Б тако да добијене тврдње буду тачне.

А Ба) При загревању гвоздене кугле њена маса... 1) се повећава. б) При загревању гвоздене кугле њена запремина... 2) се смањује.в) При загревању гвоздене кугле њена густина... 3) остаје непромењена.

5. Пажљиво прочитај реченицу и на линији напиши одговор.

Ако промена температуре на Целзијусовој скали износи 10°C, колико износи та промена на Келвиновој скали?

Одговор:__________________________


С повећањем температуре тела:

а) повећава се и његова унутрашња енергија; б) смањује се његова унутрашња енергија;в) унутрашња енергија остаје непромењена.

233

243

253

263

273

283

293

303

313

323

197


Одреди количину топлоте потребну за загревање оловне кугле масе 5 kg ако је по-четна температура износила 20°C, а крајња 200°C. Специфична топлотна капацитив-ност олова је 130 J/(kg · °C).

Одговор:__________________________


Коликом брзином би требало да се креће литар воде, на пример у реци, да би ње-гова кинетичка енергија била једнака количини топлоте од 4.200 Ј? Специфична топлотна капацитивност воде износи 4.200 J/(kg · °C).

Одговор:__________________________


Колико литара воде температуре 25°C треба усути у 25 литара воде температуре 85°C да би се она расхладила до температуре од 45°C?

Одговор:__________________________

10. На слици је дат графикон зависности температуре од времена у току једног дана у Суботици. Пажљиво анализирај графикон и на линији напиши одговоре.

а) Колика је минимална температура у току дана?

Одговор:__________________________

б) Колика је била температура у поноћ?

Одговор:__________________________

в) Колика је максимална промена температура у току дана у °C и у K?

Одговор:__________________________

198

10. СПИСАК КОРИШЋЕНЕ ЛИТЕРАТУРЕ

1. Басарић, Ђорђе, Методика наставе физике, Београд: Научна књига, 1979.

2. Гојков, Грозданка, Докимологија, Вршац: Виша школа за образовање васпитача, 2003.

3. Жежељ Ралић, Радмила, Природа и друштво 3, уџбеник за трећи разред основне школе, Београд: Издавачка кућа Klett, 2008.

4. Животић, Биљана, Свет око нас, уџбеник за други разред основне школе, Београд: Издавачка кућа Klett, 2008.

5. Животић, Биљана, Пустоловине кроз свет око нас, уџбеник за први разред основне школе, Београд: Издавачка кућа Klett, 2008.

6. Закон о метрологији, Београд: Службени гласник РС, број 30/2010.

7. Закон о основама система образовања и васпитања, Београд: Службени гласник РС, 72/2009 и 52/11.

8. Ивић, Иван и Ана Пешикан, Слободанка Антић, Активно учење 2, Приручник за примену метода активног учења/наставе, Београд: Институт за психологију, 2001.

9. Ивић, Иван и Ана Пешикан, Слободанка Антић, Водич за добар уџбеник – Општи стандарди квалитета уџбеника, Београд: Издавачка кућа Klett, 2012.

10. Ковачевић, Винко и Бранка Бечановић, Природа и друштво, уџбеник за четврти разред основне школе, Београд: Издавачка кућа Klett, 2008.

11. Коменски, Јан Амос, Велика дидактика, Београд: Завод за уџбенике и наставна средства, 1997.

12. Крсник, Рудолф, Сувремене идеје у методици наставе физике, Загреб: Школска књига, 2008.

13. Национални просветни савет Републике Србије, Смернице за унапређивање улоге информационо-комуникационих технологија у образовању, 2013.

14. Нешић, Љубиша, Основи физике, Ниш: Природно-математички факултет, 2011.

15. Нешић, Љубиша, Практикум експерименталних вежби из физике, Ниш: Природно-математички факултет, 2007.

16. Нешић, Љубиша, „Ученичке претконцепције у механици”, Зборник предавања са републичког семинара о настави физике, Београд, 2013, стр. 29–38.

17. Нешић, Љубиша, Увод у физику околине, Ниш: Природно-математички факултет, 2012.

18. Николић, Драгиша, Експерименти са дифракцијом светлости и њихов значај за наставу физике, докторска дисертација, Ниш: Природно-математички факултет, 2013.

19. Обадовић, Душанка Ж., Једноставни огледи у физици, 7. разред основне школе, Београд: Завод за уџбенике, 2007.

20. Образовни стандарди за крај обавезног образовања за наставни предмет Физика, Београд: Министарство просвете Републике Србије, Завод за вредновање квалитета образовања и васпитања, 2009.

199

21. Петровић, Томислав, Дидактика физике – теорија наставе физике, Београд: Физички факултет, 1994.

22. Петровић, Томислав, Наставна средства физике – 1. део, Београд: Физички факултет, 1994.

23. Петровић, Томислав, Наставна средства физике – 2. део, Београд: Физички факултет, 1996.

24. Пољак, Владимир, Дидактика, Загреб: Школска књига, 1984.

25. Правилник о наставном програму за седми разред основног образовања и васпитања, Службени гласник РС, Просветни гласник, број 6/2009, 3/2011.

26. Прокић, Вера, Сила трења – од фундаменталних процеса до макроскопских закона, магистарска теза, Ниш: Природно-математички факултет, 2014.

27. Радојевић, Марина, Физика 7 – збирка задатака с лабораторијским вежбама за седми разред основне школе, Београд: Издавачка кућа Klett, 2013.

28. Радојевић, Марина, Физика 7 – уџбеник за седми разред основне школе, Београд: Издавачка кућа Klett, 2013.

29. Распоповић, Милан О., Методика наставе физике, Београд: Завод за уџбенике и наставна средства, 1992.

30. Ристовски, Љубо (ур.), Млади физичар, Београд: Издавачка кућа Klett.

31. Сенћански, Томислав, Мали кућни огледи 1, Београд: Креативни центар, 2006.

32. Сенћански, Томислав, Мали кућни огледи 2, Београд: Креативни центар, 2003.

33. Шарпак, Жорж, Рука у тесту – науке у основној школи, Београд: Друштво физичара Србије, 2001.

34. Catala-Blanc, Isabelle и Jasmin David, Quéré Yves (уредници), Зрнца наука 2, Београд: Завод за уџбенике и наставна средства и Друштво физичара Србије, 2004.

35. Cunningham, James and Norman Herr, Hands-on physics activities with real-life applications, San Francisco: John Willey&Sons, 1994.

CIP - Каталогизација у публикацији Народна библиотека Србије, Београд 371.3::53(035) НИКОЛИЋ, Слађана, 1972- Физика 7 : приручник за наставнике физике у седмом разреду основне школе / Слађана Николић, Љубиша Нешић ; [илустрације Љубиша Нешић]. - 2. изд. - Београд : Klett, 2016 (Београд : Цицеро). - 199 стр. : илустр. ; 29 cm Тираж 300. - Напомене и библиографске референце уз текст. - Библиографија: стр. 198-199. ISBN 978-86-7762-681-51. Нешић, Љубиша, 1966- [аутор] [илустратор]a) Физика - Настава - Методика - ПриручнициCOBISS.SR-ID 223511820

Documents

Љубиша Нешић • Слађана Николић Љубуиш 7 · 2016-10-12 · ФИЗИКА 7 Приручник за наставнике физике у седмом