UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

MOJCA ŠPENDE

VZVODI KOT ORODJA V POUKU

FIZIKE

DIPLOMSKO DELO

LJUBLJANA, 2016

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

ŠTUDIJSKI PROGRAM: DVOPREDMETNI UČITELJ

SMER: FIZIKA – MATEMATIKA

KANDIDATKA: MOJCA ŠPENDE

MENTORICA: PROF. DR. MOJCA ČEPIČ

VZVODI KOT ORODJA V POUKU

FIZIKE

DIPLOMSKO DELO

LJUBLJANA, 2016

i

Zahvala

Iskreno se zahvaljujem mentorici prof. dr. Mojci Čepič, za vodenje, podporo in vse nasvete

med pisanjem diplomskega dela.

Velika zahvala gre mojim staršem, sestrama in širši družini ter Martini in Žarkotu za podporo

in spodbudne besede tekom celotnega študija. Hvala atiju, da si je vzel čas in mi pomagal

pripraviti eksperiment in posneti fotografije.

Hvala Ani, Barbari, Medini, Sari in Tini ter ostalim prijateljem iz študentskega doma in

Frančiškove mladine, ki so potrpežljivo poslušali moje tarnanje, so me spodbujali pri pisanju

in mi ponudili veliko koristnih nasvetov.

Hvala Domnu, Larisi, Marku in …, ki so si vzeli čas in preizkusili eksperiment.

Najlepša hvala sestram Klarisam in vsem, ki so me spremljali v molitvi.

ii

Povzetek

V času študija sem imela priložnost, da sem prakso opravljala na različnih šolah v Sloveniji.

Mojo pozornost so pritegnile razlike, ki so se pojavljale med otroci na podeželju in otroci v

mestu. Opazila sem, da otroci na podeželju mnogokrat, pri razlagi in diskusiji o določeni

snovi, vlečejo vzporednice z delom in orodji v vsakdanjem življenju. Zanimalo me je, v

kolikšni meri je otrokom v ruralnem okolju lažje pri razumevanju snovi, kot pa otrokom iz

urbanega okolja. Prišla sem na idejo, da bi bilo potrebno, pri določenih temah učno snov

predstaviti na konkretnih pripomočkih, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju. Osredotočila

sem se na orodja, natančneje na vzvod. Za izbrano temo sem najprej pregledala in analizirala

kako je umeščena v učni načrt ter kako je predstavljena v učbenikih. Pogledala sem si tudi,

kako temo za vpeljavo koncepta mase uporabijo v tujem učbeniku. Razvila sem preprost

eksperiment za poučevanje in samostojno učenje, ki sem ga tudi pilotsko testirala.

KLJUČNE BESEDE: vzvod, raziskovalno učenje, učni načrt, eksperiment

Abstrakt

During my studies, I had the opportunity to teach at various schools in Slovenia. My attention

was attracted by differences occurring between children from rural and urban areas. I have

noticed that children from rural areas often, in explanation and discussion on a certain topic,

make parallels to work and tools in everyday life. I was interested to what extent children in

rural areas easier understand the topics compared to children in urban environment. I came up

with the idea that certain topics should be presented on actual accessories used in everyday

life. I focused on tools, more specifically on a lever. For the chosen topic, I firstly examined

and analysed how it is integrated into the curriculum and how it is presented in textbooks. I

also examined how the topic for introduction of the concept of mass is used in one American

textbook. I developed a simple experiment for teaching and self-learning, which was also a

subject of pilot-testing.

KEY WORDS: lever, research learning, curriculum, experiment.

iii

Kazalo 1 Uvod ..................................................................................................................................................... 1

1.1 Raziskovalni pouk ....................................................................................................................... 1

2 Vzvod ................................................................................................................................................... 3

3 Zastopanost vzvoda v učnem načrtu ................................................................................................. 6

3.1 Učni načrt – fizika ....................................................................................................................... 6

3.2 Učni načrt – naravoslovje in tehnika ......................................................................................... 7

4 Zastopanost vzvoda v učbenikih za fiziko ter naravoslovje in tehniko ......................................... 8

4.1 Pregled učbenikov za pouk fizike ............................................................................................... 8

4.2 Pregled učbenikov za pouk naravoslovja in tehnike .............................................................. 11

5 Primer vpeljave vzvoda v tuji literaturi ......................................................................................... 13

Lillian C. McDermott s sodelavci – Physics by inquiry ............................................................... 13

6 Predlog eksperimenta ....................................................................................................................... 16

6.1 Previsna tehtnica ....................................................................................................................... 17

6.2 Vprašalnik .................................................................................................................................. 19

6.3 Pilotska raziskava ...................................................................................................................... 21

6.4 Prepis intervjujev ...................................................................................................................... 22

7 Zaključek ........................................................................................................................................... 27

Viri ........................................................................................................................................................ 28

1

1 Uvod

Orodij, ki delujejo po principu vzvoda, je v vsakdanjem življenju mnogo. Vendar so nam ta

orodja pogosto tako domača, da se o tem sploh ne sprašujemo. Tudi z uporabo nimamo težav.

Vemo kako je potrebno prijeti lopato, da bomo delo najlažje opravili. Prav tako nimamo težav

z uporabo škarij, le večina ljudi ne ve, da so škarje vzvod. Kljub temu, da tega ljudje ne vedo,

je delo kvalitetno in lažje opravljeno. Lahko pa si zastavimo vprašanje, zakaj tega znanja in

izkušenj, ki jih imajo tudi osnovnošolski otroci, ne uporabijo učitelji, ko učencem razlagajo o

vzvodu.

Ko sem opravljala obvezno prakso v domačem kraju na podeželju, sem opazila veliko razliko

med otroci doma in otroci iz mestnih šol, kjer sem v času študija opravljala nastope. Otroci na

podeželju so mi velikokrat znali sami podati primere praktične uporabe konceptov, ki smo jih

spoznavali pri pouku fizike s področja tlaka, orodij, elektrike… Nisem pa tega doživela v

mestnih šolah. Tako sem se začela spraševati, koliko otrokom pomagajo lastne predhodne

izkušnje, s katerimi se srečujejo.

V diplomskem delu sem obravnavala fizikalna orodja, ker se pojavljajo na mnogih področjih

dela in tudi otroci se srečujejo z njimi. Natančneje sem se odločila za vzvod.

Raziskave kažejo, da predhodne izkušnje vplivajo na nadaljnje učenje, zato sem mnenja, da bi

lahko bila marsikatera tema obravnavana preko demonstracije koncepta, ki ga otrok pozna in

si pojav potem lažje predstavlja. Avtorica McDermott (1996) v uvodu svoje knjige Physics by

Inquiry (Fizika z raziskovanjem) pove tudi, da se naravoslovja ne moremo učiti preko branja,

poslušanja, pomnjenja ali reševanja enačb temveč je potrebno aktivno miselno udejstvovanje.

Ena od možnosti, kjer to učitelj lahko uresničuje, je raziskovalni pouk.

1.1 Raziskovalni pouk

Raziskovalni pouk daje učencu priložnost, da se uči skozi izkušnje in si izgradi svoje znanje,

učitelj pa mora poskrbeti za ustrezno okolje in pripomočke. Učenec se tekom raziskovalnega

dela srečuje s številnimi podatki ter informacijami in cilj je, da jih zna kritično ovrednotiti ter

z njimi manipulirati v nadaljnje. Poleg spretnosti, ki jih učenec pridobi med raziskovalnim

2

poukom, raziskave kažejo tudi, da je znanje pridobljeno na tak način trajnejše, kot pa znanje,

ki ga pridobijo pri klasičnem pouku (Gostinčar Blagotinšek, 2016, po Dow, 2000).

Učinki raziskovalnega pouka pa se ne kažejo le v boljšem razumevanju otrok temveč tudi v

porastu priljubljenosti naravoslovja hkrati pa spodbuja tudi materinščino, saj je komunikacija

pri takem načinu dela ključnega pomena. (Gostinčar Blagotinšek, 2016, po Rocard, 2007).

Raziskovalni pouk poskrbi tudi za spremembo razredne dinamike, saj prekine odnos učitelja,

kot aktivnega govorca in učenca kot pasivnega sprejemnika. Učitelj in učenec postaneta

partnerja pri doseganju skupnih ciljev. Učencem se poveča motivacija, saj so vključeni v

načrtovanje učnega procesa (Gostinčar Blagotinšek, 2016).

Seveda pa je pomembno, da si pogledamo tudi negativne vidike takega načina pouka.

Nekateri avtorji so mnenja, da raziskovanje preveč bremeni kratkoročen spomin in ne daje

možnosti, da se pretvori v dolgoročnega, vendar pa se to omili, če so nam elementi s katerimi

imamo opravka, znani že od prej. Težave se lahko pojavijo tudi, če se takšnega načina

poslužujemo prezgodaj, ko učenci še niso pripravljeni na samostojno delo.

Problem je tudi čas. Učni načrti predvidijo veliko snovi in malo ur za pouk fizike in tako

zmanjkuje časa za samostojno delo učencev. Zato naj ne bi bilo pametno velikokrat izvajati

raziskovalnega pouk, saj se lahko zgodi, da bodo učitelji zaradi časovne stiske opuščali

diskusijo in refleksijo ali pa jo bodo zelo okrnili (Gostinčar Blagotinšek, 2016, po Ogborn,

2012).

Izpostavlja pa se še en vidik in sicer, če se učenec pogosto znajde v situacijah, ko mora

hipoteze ovreči, ima lahko to negativne posledice na učenje, lahko jim pade motivacija ali pa

nehajo razmišljati samostojno (Gostinčar Blagotinšek, 2016, po Planinšič, 2011).

3

2 Vzvod

Vzvod je preprosto orodje, sestavljen iz droga in podpore, okrog katere se vzvod zavrti

(vrtišče). Z njim si pomagamo, ko želimo premakniti težak tovor ali pa ga privzdigniti. Je

fizikalno orodje, s katerim si delo olajšamo na račun večje dolžine ročice. Čim daljša je ročica

kjer prijemlje sila roke, tem manjša je sila, ki jo potrebujemo, da dvignemo breme. Poznamo

enokončni in dvokončni vzvod. Pri prvem sila bremena in sila roke prijemljeta na isti stani

vrtišča. Breme obesimo čim bližje osi, z roko pa vlečemo na krajišču vzvoda (slika 2). Pri

dvokončnem vzvodu pa sili prijemljeta na nasprotni strani vrtišča (slika 1). (Ambrožič, idr,

2000) Velja enačba:

𝑙1 × �⃑�1 = 𝑙2 × �⃑�2, (1)

|𝑙1| ∙ |𝐹1| ∙ sin𝛼 = |𝑙2| ∙ |𝐹2| ∙ sin𝛽 (2)

kjer so oznake količin predstavljene na sliki 1.

Enačba (1) predstavlja enakost navorov, enačba (2) pa velikost navorov s sinusom vmesnega

kota. V osnovni šoli se o kotu ne govori, saj se obravnava le sile pravokotne na ročico.

Slika 1: Dvokončni vzvod. Na desni strani je na oddaljenosti l1 breme, ki pritiska na vzvod s silo F1, na levi strani pa v oddaljenosti l2 od vrtišča potiskamo z roko s silo F2. Sila potrebna za dvig je manjša od sile bremena

tolikokrat , kot je ročica na desni krajša od ročice na levi.

4

Slika 2: Enokončni vzvod. Na palico delujemo na isti strani kot je breme, le da sila roke prijemlje dlje stran od vrtišča, kot pa je obešeno breme.

Vzvoda lahko pogosto srečamo v vsakdanjem življenju. Najbolj preprosta uporaba vzvoda je

čisto preprosta palica, ki jo zataknemo pod breme, ki ga želimo prestaviti in jo podpremo čim

bližje bremena. Prav tako preprosta uporaba, ki pa se je po navadi ne zavedamo, je lopata. Z

eno roko primemo čim bližje bremena, z drugo roko pa potisnemo čisto na drugem koncu

ročaja, da je ročica čim daljša. Vzvod srečamo še pri samokolnici. Stare samokolnice so imele

enokončni vzvod. Vrtišče je v kolesu, tovor naložimo v samokolnico, z rokami pa ga

dvignemo z dvema ročajema, ki sta na večji oddaljenosti od vrtišča kot pa breme samo.

Sodobne samokolnice imajo težišče bremena na nasprotni strani kolesa, kot je prijemališče

rok. Morda se nam poraja vprašanje, zakaj nista ročaja daljša in bi tako še lažje dvignili tovor.

V tem primeru bi cel sistem postal bolj okoren in bi se srečali z drugimi omejitvami, kot je na

primer nestabilnost. Naslednji pogost pripomoček so škarje. Na eno stran vrtišča vstavimo

papir, ki ga želimo prerezati, na drugi strani pa pritisnemo z roko. Bližje vrtišču kot damo

papir, manjša sila je potrebna, da ga prerežemo. To še posebej občutimo, če režemo kaj

tršega, na primer karton.

Fotografija na naslednji strani prikazuje primer uporabe vzvoda. Fotografijo sem posnela

sama doma.

5

Slika 3: Pri uporabi lopate moramo biti pozorni, da z rokami naredimo čim daljšo ročico. Ena od rok ima vlogo vrtišča.

Slika 4: Preprosta uporaba vzvoda. Stehtati želimo polne plastične kante. Dvignemo jih s tal z drogom, ki je na strani dvigovanja vsaj trikrat daljši od vrtišča, kot pa je tovor. Čisto preprosto dvignemo tovor z maso 105 kg.

Neugodna položaja rok za držanje

lopate.

Takole pa z lopato najlažje

dvignemo tovor.

Polne plastične kante na tleh obesimo na tehtnico, tehtnico pa obesimo na preprost vzvod. Na drugi

strani drog povlečemo navzdol, da tovor vzdignemo od tal in tehtnica pokaže težo polnih kant.

Tehtnica pokaže 105 kg.

6

3 Zastopanost vzvoda v učnem načrtu

3.1 Učni načrt – fizika

Pregledala sem najnovejšo izdajo učnega načrta iz leta 2011. Obravnava vzvoda je predvidena

v vsebinskem sklopu »delo z orodji« in je tesno povezana z obravnavo ostalih dveh

enostavnih orodij; škripca in klanca. Operativni cilji za ta sklop so:

usvojijo, da so vzvod, škripec in klanec preprosta orodja,

argumentirajo, da si z uporabo orodij dela ne zmanjšamo, ampak si ga samo olajšamo,

razložijo uporabo preprostega orodja z izrekom o kinetični in potencialni energiji.«

(UN Fizika, 2011, str. 12)

Standarda znanja, izpeljana iz operativnih ciljev pa sta:

ve, da so klanec, škripec in vzvod preprosta orodja, s katerimi si delo olajšamo, ne pa

zmanjšamo,

opiše zakonitosti, ki veljajo za opravljanje dela z orodji. (UN Fizika, 2011, str. 23)

Prvi izmed standardov je minimalen, kar pomeni, da naj bi bilo to uporabljeno pri ocenjevanju

kot osnova za pozitivno oceno oz. za napredovanje v višji razred. V učnem načrtu v poglavju

»didaktična priporočila« je predlog eksperimentalnega dela za to temo. Pravi takole: »Učitelj

sestavi preprosta orodja, kot so vzvod, škripec in klanec. Učenci merijo sile in poti, računajo

opravljeno delo z uporabo orodij in brez njih in primerjajo rezultate. S poskusi ugotavljajo, da

z uporabo orodja dela ne zmanjšamo, ampak samo spreminjamo razmerje med silo in potjo.

Opravljeno delo primerjajo s spremembo potencialne energije. V istem poglavju je tudi

priporočen razpored tem po urah, ki se ga seveda ni potrebno dosledno držati. Za poglavje o

delu in energiji je priporočljivo število ur 8, vsebinskih sklopov pa je 10. (UN Fizika, 2011) V

najboljšem primeru učni načrt verjetno predvideva eno uro za obravnavo vseh treh orodij. Če

torej pomislim, kaj vse lahko v 45. minutah učitelj razloži, pridemo zgolj do predstavitve

vsakega od orodij, zapisa pravila in razlage enačbe, morda še omembe, kje se ta orodja v

praksi uporabljajo. Težava eksperimentalnega dela pri fiziki se jasno pokaže prav v majhnem

številu ur pouka fizike.

7

3.2 Učni načrt – naravoslovje in tehnika

Učni načrt za predmet naravoslovje in tehnika, ki se izvaja v 4. in 5. razredu osnovne šole,

predvideva veliko samostojnega dela, raziskovanja in eksperimentiranja. Učitelje spodbuja, da

pripravijo dejavnosti, ki so mogoče, glede na opremljenost šole. Prav tako, naj bi bil pozoren

na predznanje vsakega učenca, saj le tako doseže želen učinek. Z raziskovanjem naj bi učenci

samostojno prišli do novih spoznanj in naj bi opustili morebitne napačne predstave, če jih

imajo o svetu.

Vzvod se pri tem predmetu pojavi v petem razredu na področju sil in gibanj, pri temi naprave

in stroji. Obvezni operativni cilji, ki naj bi bili doseženi so:

Vzpostaviti ravnovesje na gugalnici prevesnici, izdelati model in ga skicirati,

uporabiti princip gugalnice pri dvigovanju bremen in uporabljati različno dolge ročice,

prikazati primere, kjer je uporabljen princip vzvoda (ki olajša fizikalno delo). (UN

Naravoslovje in tehnika, 2011, str. 10)

Ti cilji pa naj bi bili doseženi preko naslednjih vsebin:

• gugalnica

• uporaba vzvoda

• vzvod pri napravah in orodju.

Učni načrt predvideva precej vsebin, skozi katere bi učenci spoznali vzvod in kje se lahko v

vsakdanjem življenju uporabi. Moti pa me, da pa je ta tema okrnjena pri standardih znanja.

Edina alineja, ki zavzame to temo je: »zna izdelati model gugalnice in ga preizkušati,« (UN

Naravoslovje in tehnika, 2011, str. 21) in spada pod minimalne standarde. Sicer pa se ne

predvideva nič drugega. (UN Naravoslovje in tehnika, 2011)

Zdi se mi škoda, da ta tematika ni bolje izkoriščena, saj iz lastnih izkušenj lahko rečem, da je

pomnjenje pri temah, ki niso preverjene in so zgolj obravnavane, manjše.

8

4 Zastopanost vzvoda v učbenikih za fiziko ter naravoslovje in

tehniko

Pregledu učbenikov sem razdelila na dva dela. V prvem delu sem raziskala, kako je

predstavljen vzvod in kakšne dejavnosti so opisane za lažje razumevanje tega orodja v štirih

učbenikih za pouk fizike. Trije od njih so še v uporabi, eden pa več ne. V drugem delu pa sem

pregledala učbenike za pouk naravoslovja v 5. razredu, kjer sem raziskala, kako vzvod

vpeljejo in kako je predstavljena njegova uporaba. Uporabila sem le dva izmed učbenikov, ki

sta prenovljena, ostali, po mojih podatkih, še nimajo prenovljene izdaje. Učni načrt za

naravoslovje in tehniko je bil obnavljen l. 2011, pred tem vzvod kot učna tema ni bil

predviden.

4.1 Pregled učbenikov za pouk fizike

Fizika 7 (J. Ferbar in F. Plevnik)

Učbenik je prvič izšel l. 1982, v uporabi pa je bil do uvedbe devetletnega osnovnega šolanja,

v nekaterih osnovnih šolah so ga zamenjali že prej. Vzvod je v učbeniku umeščen v

podpoglavje delo z orodji, v poglavju delo in energija.

V uvodu je vzvod grobo predstavljen kot dolg drog, ki ga človek podloži tako, da krajše

krajišče tega droga dviguje breme, človek pa pritiska nanj na drugem koncu s silo navzdol, ki

pa je manjša od teže bremena. Povzetek je preprost in sicer, da delo z vzvodom opravimo z

manjšo silo, kot pa če bi breme neposredno dvigovali (Ferbar in Plevnik, 1992). Po precej

kratkem, a jedrnatem uvodu pa avtorja podata razlago preko dveh eksperimentalnih vaj.

Bralec naj bi najprej dejavnost izvedel sam in preveril trditve, ki jih avtorja navajata v

nadaljevanju. Besedilo prve vaje npr. pravi:

»Podloži v sredi kakih 40 cm dolgo deščico, da se doseže ravnovesje (sl. 73). Zdaj naloži na

eni strani v razdalji 𝑟1 (na primer 10 cm) nekaj uteži s težo 𝐹1. Na drugi strani pa v razdalji 𝑟2

(na primer 20 cm) naloži toliko uteži s težo 𝐹1, da je doseženo ravnovesje. Preveri za nekaj

različnih primerov, da sta sili v nasprotnem razmerju kot razdalji: 𝐹1: 𝐹2 = 𝑟2: 𝑟1.« (Ferbar in

Plevnik, 1992, str. 65)

Z drugo vajo, pa naj bi učenec ugotovil, da v obeh primerih; z uporabo vzvoda ali neposredno,

opravi enako delo.

9

V učbeniku ni omenjeno kateri pripomočki, ki jih uporabljamo v vsakdanjem življenju,

delujejo po principu vzvoda.

Fizika, narava, življenje 1

Učbenik je prvič izšel l. 2000. Tema se pojavi v poglavju delo in energija natančneje v

podpoglavju delo z orodji.

V tem učbeniku avtorji ločijo dvokončni in enokončni vzvod. Pri dvokončnem vzvodu

začnejo opis, da je vzvod npr. drog, ki ga človek opre na podpornik tako, da je en del krajši

kot drug, ter da breme obesimo oz. postavimo na krajši konec, sami pa delujemo na daljšem

koncu. V nadaljevanju ob nazorni sliki opišejo konkreten primer in si pri izpeljavi enačbe za

ravnovesje pomagajo s podobnimi trikotniki. Poudarijo tudi, da bomo obravnavali lahek

vzvod, da ni treba upoštevati njegove teže.

Dejavnost je umeščena čisto na koncu poglavja, in sicer v obliki poskusa, katerega namen je

preveriti enačbo za ravnovesje, ki je navedena pri razlagi vzvoda.

V odstavku zanimivosti so navedeni primeri uporabe vzvoda v vsakdanjem življenju.

Omenjen je pribor (žlica, vilice, nož), kmečka in druga orodja (grablje, vile, lopata) in športna

oprema (lopar, hokejska palica, palica za golf). (Ambrožič idr., 2000)

Pri enokončnem vzvodu pa opišejo zgolj kako se uporablja. »Z njim si olajšamo delo tako, da

breme obesimo v bližino osi vrtenja, z roko pa vlečemo na krajišču vzvoda. Za ravnovesje sil

na zelo lahkem enokončnem vzvodu velja podobna enačba kot pri dvokončnem vzvodu:

𝐹𝑑𝑜𝑙𝑙𝑑𝑜𝑙 = 𝐹𝑔𝑜𝑟𝑙𝑔𝑜𝑟.« (Ambrožič idr., 2000, str. 112,113)

Dodan pa je tudi poskus tako kot pri dvokončnem poskusu z namenom, da preverijo

veljavnost enačbe.

V tem učbeniku ni nikjer omenjeno, da nam orodje zgolj zmanjša silo s katero delo opravimo,

pa tudi ne, da v obeh primerih, tako z orodjem kot brez, opravimo enako delo.

Moja prva fizika 1

Prvič je učbenik izšel l. 1997 in je bil napisan za osemletno osnovno šolanje. Učbenik

spremenjen za potrebe dela v devetletni osnovni šoli pa l. 2002. Prenovljena in izpopolnjena

izdaja učbenika je izšla l. 2013, vzrok te izdaje je prenovljen učni načrt iz l. 2011. Vzvod je

umeščen v poglavje delo in energija, v podpoglavju delo opravljamo z orodji.

10

V začetku poglavja o vzvodu naštejejo nekaj konkretnih primerov, kje si lahko z vzvodom

pomagamo npr. kako dvignemo težka vrata s tečajev, kako drvarji kotalijo hlode itd. Nato so

našteti pripomočki, ki delujejo kot vzvod: odpirač za steklenice, klešče za ščipanje žice,

kljuka za puljenje žebljev, drobilec orehov, ščipalnik za nohte in samokolnica.

Razlago nadaljujejo s pomočjo raziskave. Učenec naj bi sam raziskal kako vzvod deluje in

kako naj z njim ravnamo. Pripravljen je celoten načrt raziskave: Kaj želiš raziskati? Kaj o tem

že veš? Pripomočki in načrt raziskave, nato pa izvedba poskusa, opazovanje in meritve.

Predviden je poskus z lahko letvijo, ki jo podpremo tako, da krajši strani dolžina 20 cm na

daljši pa 80 cm. Na krajši konec položimo opeko, ki smo jo pred tem stehtali. Na drugem

koncu pa z vzmetno tehtnico vlečemo letev navzdol na različnih oddaljenostih od opore.

(Beznec idr., 2013) Učenec mora ugotovitve napisati sam, ni napisane enačbe. Najverjetneje

je predvideno, da za to poskrbi učitelj. Je pa v zadnjem stavku poglavja napisano: »Sila roke

je lahko z uporabo vzvoda manjša od teže telesa. Pot sile pa je tolikokrat daljša, kolikokrat je

sila manjša.

V zadnjem delu poglavja je preko praktičnega primera razloženo, da opravimo enako dela pri

dvigovanju bremena z vzvodom ali brez njega.

Fizika 9

To je čisto nov učbenik, ki je prvič izšel leta 2015. Vzvod je umeščen v poglavje delo in

energija, v podpoglavju delo z orodji.

V tem učbeniku je vzvod obravnavan zelo na kratko. Na začetku v enem stavku povzamejo,

kaj to je in da daljša ročica, na katero pritiskamo, pomeni manjšo silo, potrebno za dvig

bremena. (Černoša, Grašič Slevec, Gojkošek in Maroševič, 2015)

V nadaljevanju je predstavljen eksperiment, ki naj bi ga bralec opravil in primerjal silo, ki je

potrebna za dvigovanje bremena z vzvodom, s silo, ki je potrebna za dvigovanje bremena brez

vzvoda. Nato pa je razlaga izpeljana iz izreka o kinetični in potencialni energiji in sicer avtorji

navedejo: »Opraviti moramo toliko dela , za kolikor želimo bremenu povečati potencialno

energijo: 𝐴 = Δ𝑊𝑝.« (Černoša idr., 2015, str. 54)

Od pripomočkov, ki jih uporabljamo v vsakdanjem življenju in delujejo kot vzvod, omenijo le

klešče in škarje. Za klešče podajo tudi rešeno računsko nalogo skupaj z razlago.

11

Kot sem ugotovila pri podrobnem pregledu učbenikov za fiziko, ima vsak svoje prednosti in

slabosti. Med učbeniki za fiziko se mi je zdel zelo primeren učbenik Fizika 7, ki v osnovnih

šolah ni več v uporabi. Najbolj me je pritegnilo to, da bralca spodbuja k izvajanju

eksperimentov in mu tudi po izvedenih eksperimentih ne narekuje ugotovitev. Od tega sta iz

mojega stališča dve koristi. Prvič, bralec mora izvesti eksperiment, če želi do določenih

ugotovitev priti. Drugič, izvesti je potrebno več meritev, saj nam le ena izvedba eksperimenta

še ne omogoča prepoznave pravila. Prav tako pa učbenik naj ne bi bil nadomestilo za učitelja,

torej je bilo na učiteljevih plečih, da je po raziskovanju razložil delovanje in zapisal enačbo

vzvoda.

4.2 Pregled učbenikov za pouk naravoslovja in tehnike

Raziskujemo in gradimo 5

Učbenik se uporablja v petem razredu, ker je za ta razred tema predvidena tudi v učnem

načrtu. Prva izdaja se je pojavila l. 2003. Tema se pojavi v poglavju konstrukcijske zbirke,

podpoglavje gugalnice.

Avtorji posvetijo v učbeniku vzvodu veliko pozornosti. Začnejo z gugalnico prevesnico, kar

je otrokom poznano, si jo lahko predstavljajo ter izhajajo iz lastnih občutij. Ob sliki nazorno

prikažejo dele gugalnice in na primeru dveh deklic, ki gugalnico uporabljata, vpeljejo pojem

ravnovesja. V prvem primeru sta deklici enako težki v drugem primeru pa je njuna teža

različna. Ob sliki je razloženo, da je lahko tudi v drugem primeru prevesnica v ravnotežju, le

da se mora težja deklica premakniti bližje vrtišču. Ob razlagi je učenec pozvan, da reši nalogo

v delovnem zvezku in poskusi sam izdelati prevesnico.

V nadaljevanju ponovno na konkretnem primeru avtorji vpeljejo vzvod, ki ga opišejo kot

orodje podobno prevesni gugalnici, ki ima dve ročici in je podprto v vrtišču. Prav tako

povedo, da je vzvod podolgovata priprava, s katero vzdignemo ali premaknemo breme. V

naslednjem poglavju se učenec seznani s tem, kako vzvod uporabljati (kako postavimo palico)

in da vzvod zmanjša silo, potrebno za dvig bremena, v primerjavi s silo, ki bi jo morali

uporabiti, če bi želeli breme neposredno dvigniti. Zopet je učenec pozvan, da naredi vajo v

delovnem zvezku in sicer sam se preizkusi v praktični uporabi vzvoda. V učbeniku sledi

poglavje, ki učencem pokaže primere uporabe vzvoda. Pripomočki si sledijo sistematično.

Najprej omenijo tehtnico, ki je podobna prevesni gugalnici. Omenijo še vodnjake na vzvod, ki

12

jih je ob starejših hišah še moč videti. Pri primerih so res pozorni na to, da omenijo več

različnih tehnik uporabe v vzvoda (klešče, terilec orehov, samokolnica; dva vzvoda, ki sta

uporabljena na isti strani bremena, spojena sta na koncu, kjer je vrtišče, kramp; ročici sta pod

kotom; vzvod pri odpiranju pločevinke z barvo,…). V delovnem zvezku imajo tudi

eksperimentalno vajo, kjer preizkusijo tehtnico, ki so jo sami naredili. Enako težke predmete

morajo obešati na nasprotne strani in ugotoviti, pod kakšnimi pogoji je tehtnica v ravnovesju.

Prav tako pa naj bi ugotovili koliko enako težkih predmetov bi potrebovali na vsaki strani, če

predmeti ne bi viseli na enaki oddaljenosti od vrtišča. (Skribe Dimec, Gostinčar Blagotinšek,

Florjančič, Zajc, 2013) Učbenik se mi zdi zelo primeren, saj otroke spodbuja skozi lastno

ustvarjanje. Zdi se mi, da morajo biti teme, s katerimi še niso seznanjeni, predstavljene

premišljeno, strukturirano, a hkrati barvito in privlačno za otroke, kar za ta učbenik nedvomno

velja, saj otrokom na čisto preprost način opiše stvari, hkrati pa vsebuje pripomočke in

primere, s katerimi se vsaj večina učencev srečuje vsakodnevno.

Od mravlje do sonca 2

Učbenik je bil izdan l. 2003. Prenovljena izdaja je izšla deset let kasneje. Vzvod je umeščen v

poglavje gibanje v napravah, v podpoglavju gugalnica in vzvod.

Tudi tukaj začnejo temo z gugalnico prevesnico. Opišejo njene sestavne dele in kako jo otroci

uporabljajo. Povedo tudi, da velja, če sta otroka enako težka in na gugalnici obmirujeta, bo

gugalnica v ravnovesju (na sliki je predpostavljeno, da sta sedali na enaki oddaljenosti od

vrtišča). Gugalnico primerjajo s tehtnico in opišejo njeno uporabo. Nato preidejo na uporabo

gugalnice, če se na njej gugata dve različno težki osebi. Omenijo dve rešitvi in sicer; lahko se

težja oseba usede tako, da je bližje vrtišču ali pa, če je gugalno desko mogoče premikati, jo

premaknemo tako, da je vrtišče bliže težji osebi. Pojasnijo še pojem ročica. V naslednjem

poglavju pa predstavijo vzvod tako, da se navežejo na gugalnico prevesnico in pri njeni

uporabi pokažejo, kako enostavno dvigniti težko breme. Obrazložijo še, da je vzvod: »…

enostavno orodje, s katerim lahko z majhno silo premikamo težka bremena.« (Krnel, Bajd,

Oblak, Glažar, Hostnik, 2013, str. 28) Na koncu poglavja navedejo še primere orodij, ki

delujejo kot vzvod: kladivo za puljenje žebljev, odpirač za steklenice, terilec orehov, klešče za

žico, škarje in škarje za pločevino. Za slednji dve orodji je podana tudi razlaga delovanja.

Poleg učbenika je na voljo tudi istoimenski delovni zvezek, v katerem so na voljo tri vaje iz

tega poglavja. Vse so strukturirane tako, da učence spodbujajo k samostojnemu delu. Prva

poziva učence naj prerežejo papir, najprej tako da je ena plast papirja, nato dve plasti,…

13

Otroci naj bi poskušali rezati s približno enako silo, a to je precej težko izvesti in preveriti. Pri

drugi učenec sam sestavi previsno tehtnico, pri tretji, pa vzvod uporabi za dviganje bremena.

Meni osebno se ne zdijo preveč praktične za izvedbo. Vsaj zadnja naloga, ki poziva učence,

da z vzvodom dvignejo mizo na kateri sedita dva učenca, kar je lahko tudi nevarno.

Primerjava

Ker sem pregledala zgolj dva učbenika, sem ju lahko neposredno primerjala. Drugi učbenik se

tej tematiki posveti precej manj podrobno kot prvi učbenik. Prav tako se ne navezuje na

delovni zvezek med razlago. Pogrešala sem tudi opis orodij, ki delujejo kot vzvod, kar je prvi

učbenik imel. Pri drugem bi pa kot dobro izpostavila to, da pri ravnovesju prevesne gugalnice

poda dve možnosti, če se na njej gugata dve različno težki osebi in sicer, da se lahko prestavi

sedišče ali pa, da se prestavi vrtišče. Te možnosti prvi učbenik ni predvidel. Ko sem se

poglobila v delovne zvezke, sem opazila bistveno razliko pri nalogah. V prvem učenec

pričenja meritve pri prevesni tehtnici, ki je narejena kot laboratorijski pripomoček in v praksi

ni uporabljena, medtem ko drugi delovni zvezek začne z dejavnostjo iz vsakdanjega življenja.

Prvi učbenik dejavnost iz vsakdanjega življenja predvidi šele v zadnji nalogi. Tukaj sem v

dilemi, kaj bi bilo bolj primerno. Seveda sem mnenja, da je pomembno, da znajo otroci nekaj,

kar so prebrali uporabiti in preizkusiti v praksi. Vendar se mi zdi bolj primerno stopnjevanje.

Najprej enostaven primer vzvoda (kar prevesna tehtnica po mojem mnenju je), nato pa razlaga

in preizkus vedno težjih orodij, ki pa jih srečujemo v vsakdanjem življenju. Zdi se mi, da v

kompleksnejših orodjih težje vidimo princip vzvoda, zato je pomembno, da ga razumemo in

nam je blizu, kar pa lahko dosežemo z uporabo na preprostem pripomočku. Obema

učbenikoma pa je skupno to, da vzvod vpeljeta preko previsne gugalnice, ki sledi poglavju

Gugalnice nihalke.

5 Primer vpeljave vzvoda v tuji literaturi

Lillian C. McDermott s sodelavci – Physics by inquiry

Avtorica s sodelavci v knjigi Fizika z raziskovanjem v uvodu navede, da gre pri tem delu za

skupek vaj, ki temeljijo na laboratorijskem delu in naj bi študente po korakih privedle do

znanja in razumevanja v fiziki. Njena ideja je, da bralec skozi preproste dejavnosti pridobi

neposredno izkušnjo z »znanstvenim« raziskovanjem. Skozi eksperimente se srečuje z

opazovanjem, napovedjo rezultatov in interpretacijo opazovanega. Vsi eksperimenti so

14

zasnovani tako, da bralec razvije veščine raziskovanja in samostojnega mišljenja.

(McDermott, 1996)

Sama sem se poglobila v poglavje o masi in lastnostih ravnovesja, saj je tam predviden

eksperiment s previsno tehtnico, ki pa temelji na principu vzvoda.

Delo je predvideno tako, da si bralec vseskozi zapisuje opazovanja in odgovore na vprašanja v

laboratorijski dnevnik, ki mu je tudi v pomoč, da lahko pregleda svoja razmišljanja za nazaj.

Skozi eksperimente, ki se stopnjujejo po kompleksnosti, avtorica uvede pojem mase. Najprej

imajo na previsni tehtnici obešeni dve posodi, ki sta na enaki oddaljenosti od osi vsaka na eni

strani, vanju pa dajejo različne predmete. Skozi vprašanja jih vodi k razmisleku, da ugotovijo

od česa je odvisno ravnovesje tehtnice. Najprej želi, da ugotovijo, da je ravnovesje neodvisno

od dolžine vrvice, na katerih posodice visijo ali pa od tega na katero stran dajo kakšen

predmet,… Nato želi, da z uporabo tehtnice predmete uredijo, ne da bi podala jasen kriterij,

po čem naj jih uredijo. Pri naslednjem eksperimentu uvede enotske kocke, s katerimi

uravnovesijo posamezne predmete na tehtnici. Število kock poimenuje masa predmeta in

skozi vprašanja, naj bi bralec ugotovil, da sta predmeta, ki ju uravnovesi enako število kock, v

ravnovesju tudi med seboj.

V drugem poglavju, ki raziskuje lastnosti ravnovesja, preidejo eksperimenti na zahtevnejši

nivo in sicer odstranijo posodice, namesto tega pa uporabljajo obročke, ki pa niso več na

enaki oddaljenosti od osi. Tako v začetku začnejo s čisto preprostimi eksperimenti, kot je npr.:

»Ali lahko uravnovesite en obroček z dvema obročkoma?« (McDermott, 1996, str. 6) itd.

Raziskujejo tudi katere spremembe v razporeditvi obročkov spremenijo ravnovesje in katere

ne. Najprej o teh spremembah razmislijo, jih predlagajo, nato pa sami predlagajo raziskavo, s

katero bi te trditve preverili. Tako jih torej naloge vodijo preko različnih dejavnosti, od

preprostega izvajanja eksperimenta po navodilih, do samostojne izvedbe raziskave. V okviru

raziskave je predvideno, da v laboratorijski dnevnik zapišejo hipotezo, načrt za raziskavo,

opis poskusa, s katerim bodo trditev preverili in pa rezultate poskusa in interpretacija

rezultatov, s katero ovržejo ali potrdijo hipotezo.

Seveda učenci v tistem trenutku še niso seznanjeni s tem, na kaj je potrebno paziti pri

preverjanju neke trditve. Na to jih avtorica opozori šele po raziskavi, ko vpelje pojem

spremenljivke. Razloži, da je potrebno paziti na to, da pri preverjanju resnično spreminjamo

samo tisto, za kar smo predvideli, da naj bi vplivalo na ravnovesje, ostale stvari pa naj bodo

konstante. Po tem jih pozove, da raziskavo ponovijo (McDermott, 1996). Na tem primeru se

15

mi zdi izjemno zanimivo in po mojem mnenju precej koristno to, da jih ni na ta vidik

opozorila že prej, saj je po raziskavah sodeč, pomnjenje večje, če se učimo iz lastnih napak.

Sledi še serija različnih poskusov, kjer preverjajo različne lege obročkov, tudi naloge, kjer so

lege že narisane, bralec pa mora napovedati, če bo tehtnica v ravnovesju, nato pa svoje

napovedi še preveriti. Skozi različna vprašanja pridejo tudi do ugotovitve, da je potrebno

vedeti tako število obročev, kot oddaljenost od osi tehtnice, da lahko karkoli trdijo o

ravnovesju. Šele po dvanajstih eksperimentih, ki so vsebovali mnogo vprašanj in dejavnosti,

avtorica pozove bralca, da poskuša napisati enačbo za ravnovesje tehtnice. Nato pa ga pozove,

da rezultate primerja s sošolci in zopet sledijo eksperimenti, s katerimi pa tokrat preverja

ravnovesje s tehtnico in s svojo enačbo. Šele na koncu poglavja je opisana enačba:

masa x dolžina

in bralcu pove tudi, da igra pomembno vlogo pri ravnovesju. Dodana je tudi razlaga, da se bo

tehtnica prevesila na stran, kjer je produkt teh dveh količin večji in hkrati vpelje tudi ime za ta

produkt; turning effect (slovenske ustreznice ni).

16

6 Predlog eksperimenta

Za nadaljevanje raziskav začetih v diplomski nalogi, torej primerjava razumevanja uporabe

vzvoda pri otrocih, ki živijo na kmetiji in otrocih, ki ne živijo na kmetiji, potrebujem

konkreten eksperiment, s katerim bi to lahko izvedla. Izdelala sem previsno tehtnico in

pripravila vprašalnik, ki intervjuvanca, ki vprašalnik rešuje, vodi skozi izvedbo eksperimenta.

Namen eksperimenta je, da bi pokazala kako otrok, ki v šoli vzvoda še ni obravnaval, lahko

skozi takšen eksperiment sam ugotovi, kaj je vzvod in kako se uporablja. Eksperiment bi se

lahko uporabljal tudi v razredu pri obravnavi vzvoda. Z večjim številom kompletov, bi lahko

dejavnost delali učenci v paru ali manjših skupinah. Naloga učitelja bi bila, da bi učence jasno

vodil skozi eksperiment, hkrati pa bil pozoren na to, da jih pri raziskovanju ne bi omejeval.

Žal se učitelji v osnovnih šolah pogosto izogibajo eksperimentalnemu delu zaradi časovne

stiske in dodatnega dela.

Model pripomočka je podoben tehtnicam, ki so bile še nedavno v uporabi v gospodinjstvu ter

na tržnicah in v trgovinah. Na fotografijah, ki sledijo je nekaj primerov takih tehtnic. Slike so

nastale v locali WAAG v Leidnu na Nizozemskem.

Slika 6: Previsna tehtnica z enakima ročicama in uporabo uteži. Foto: Mojca Čepič

Slika 5: Previsna tehtnica z različnima ročicama in uporabo uteži.. Foto: Mojca Čepič

Slika 7: Previsna tehtnica z enakima ročicama s kazalcem.

Foto: Mojca Čepič

17

Slika 8: Previsna tehtnica z utežjo. Foto: Mojca Čepič

6.1 Previsna tehtnica

Pripomoček za eksperiment je previsna tehtnica domače izdelave. Narejena je iz podstavka,

na katerem je privarjena kovinska palica, ki služi kot podpora drogu v vrtišču. Desna ročica

droga (glej sliko 9) je namenjena obešanju bremena, ki ga želimo stehtati, leva ročica pa

obešanju uteži. Na levi ročici so trije kavlji. Kavelj številka 1 je od vrtišča oddaljen dvakrat

manj, kot kavelj za breme na desni strani. Kavelj številka 2 je na enaki oddaljenosti, kavelj

številka 3 pa je dvakrat dlje oddaljen od vrtišča kot breme. K eksperimentu spadajo še uteži z

masami 50 g, 100 g in 200 g ter breme; vrečka riža z maso 100g. Oseba, ki eksperiment izvaja

ima na voljo še kuhinjsko tehtnico, s katero preveri maso riža in ravnilo, s katerim izmeri

oddaljenosti kavljev.

18

Slika 9: Previsna tehtnica s tremi utežmi in 100 gramsko vrečo riža. Osnovna konstrukcija je v ravnovesju.

Na tehtnico obesimo na desno stran 100 g riža, 7 cm od

vrtišča. Tehtnica se prevesi desno.

Na levo stran obesimo utež z maso 100 g na kavelj številka 2, ki je od vrtišča oddaljen 7 cm.

Tehtnica je v ravnovesju.

Na levo stran obesimo utež z maso 50 g na kavelj številka 3, ki je od vrtišča oddaljen 14 cm.

Tehtnica je v ravnovesju.

Na levo stran obesimo utež z maso 200 g na kavelj številka 1, ki je od vrtišča oddaljen 7 cm.

Tehtnica je v ravnovesju.

19

Intervjuvanec naj bi sam prišel do zaključka, da je ravnovesje tehtnice odvisno tako od ročice

kot od mase oz. sile. Poglavitno je, da ugotovi vsaj to, da velja: čim daljša je ročica, tem

manjša sila je potrebna, da uravnovesimo tehtnico. Druga stopnja pa je ta, da se intervjuvanec

poglobi v razmerja dolžin in mas ter ugotovi tudi kvantitativne zveze: če je ročica na levi

dvakrat, trikrat,… daljša, potem je potrebna dvakrat, trikrat,… manjša masa, da je tehtnica

uravnovešena.

6.2 Vprašalnik

VPRAŠALNIK

Razred (končan): ________

Spol: M Ž

Živim:

Na kmetiji

V bloku

V hiši, a nimamo kmetije

Si že slišal za fizikalna orodja? DA NE

Če si odgovoril z da, jih naštej. ________________________________________________

S svojimi besedami opiši vsakega od njih in na kakšen način nam olajšajo delo!

Klanec: __________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Škripec: __________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

Vzvod: __________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

1. Pred sabo imaš tehtnico in 100 gramsko utež. Na kateri kavelj je potrebno obesiti utež,

da bo tehtnica uravnovešena?

Koliko tehta tovor na drugi strani? ___________

20

Stehtaj ga in napiši maso! ___________

2. Bi lahko uganil koliko gramsko utež bi potrebovali, da jo obesimo na kavelj št. 1 in bo

tehtnica v ravnovesju? ___________ Kaj pa na kavelj št.3? ___________

3. Na voljo imaš več uteži. Preveri svoje napovedi in napiši pravilne uteži, ki bodo

uravnovesile tehtnico na kavljema št. 3 in št. 1.

Kavelj št. 1: __________

Kavelj št. 2: __________

4. Lahko iz izmerjenih podatkov sklepaš na kakšno pravilo?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

5. Katero izmed orodij je? Kje podoben princip uporabljamo v vsakdanjem življenju?

Opiši!

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

6. Se ti zdi dejavnost smiselna? Kako bi jo spremenil?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

7. Kakšno dejavnost bi si želel, da bi lažje razumel fizikalna orodja?

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________

21

6.3 Pilotska raziskava

Da bi preverila ustreznost samega eksperimenta in vprašalnika, sem izvedla pilotsko

raziskavo. Intervju sem naredila z dvema otrokoma, eden živi na kmetiji, drugi pa v hiši, a

nimajo kmetije. Izkazalo se je za uporabno, da sem vprašalnik preizkusila, saj sem videla

nekaj pomanjkljivosti in idej za izboljšavo in boljše razumevanje tistega, ki eksperiment

izvaja. Eno ključno stvar sem spremenila že med prvim in drugim intervjuje, saj mi je že

začetna izkušnja pokazala, da drugi intervjuju izvedem drugače. Prvemu intervjuvancu sem,

ko sem ga prosila, naj razmisli, kakšne uteži bi bilo potrebno obesiti na kavlja št. 1 in 2, uteži

že pokazala in tako je kar takoj rekel točne vrednosti. Pri drugem, pa sem s tem počakala in

sem mu prej dala na voljo ravnilo, s katerim je iz dolžine ročice sklepal na maso uteži. Pred

preizkusom se mi je zdelo smiselno, da bi preverila, če so ti otroci slišali že kaj o fizikalnih

orodjih in če vedo tudi kaj o škripcu in klancu, vendar se je to na koncu izkazalo za

brezpredmetno, saj intervjuvanci definicij niso poznali in tudi za samo raziskavo poznavanje

teh dveh orodij ni ključno. . Poleg tega se mi zdi, da bi lahko vse skupaj potekalo kot

eksperiment v katerem jaz dajem v naprej napisana navodila, intervjuvanec mi sledi, na list pa

napiše le idejo in pravilo vzvoda do katerega je prišel, vse ostalo pa posnamem s

snemalnikom zvoka.

22

6.4 Prepis intervjujev

Intervju 1

Intervju s fantom D, ki živi v hiši, a nimajo kmetije

J: Na začetku te bom prosila, da rešiš prvi del vprašalnika, nato pa kar začni z drugim delom.

Si že slišal za fizikalna orodja in kaj veš o njih?

D: Če pomislim glede na besedo, bi si pod to predstavljal kakšen stroj…

J: Bi povedal kaj bolj konkretno?

D: Na primer kaj za avto popravljat ali kaj podobnega.

Med si je pogledal kaj je na vprašalniku napisano naprej in je nadaljeval:

D: Sedaj pa sem prebral navodilo in mislim, da bi lahko bilo tudi kaj drugega.

J: Dobro, kaj pa sedaj misliš?

D: Da bi lahko šlo tudi za kakšno napravo za merjenje, glede na to, da so omenjene uteži. Kaj

za tehtanje…

J: Aha v tem smislu torej. Ja jaz sem res pripravila kot eksperiment enostavno previsno

tehtnico, podobno tehtnicam, ki so jih uporabljali v starih časih za recimo tehtanje na tržnici.

Opišem sestavo tehtnice in kako se uporablja.

J: Na voljo imaš tovor, vrečko riža, in 100 gramsko utež in že sva pri prvi nalogi. Sprašujem

te, kam meniš, da je potrebno obesiti utež, da bo tehtnica uravnotežena. Ugotovi to s

poskušanjem.

Utež postavi na kavelj št. 2 in tehtnica je rahlo iz ravnovesja (lahko, da je bilo nenatančno

obešeno).

J: Zanima me, koliko meniš, da tehta tovor na drugi strani?

D: (po nekaj sekundnem razmisleku) Malo manj kot 100g.

J: Dobro, to si sklepal iz tega, ker je bila tehtnica rahlo nagnjena na stran, kjer je obešena utež.

Sedaj pa riž stehtaj s kuhinjsko tehtnico.

Pokaže 100g. Objasnim mu, kje je težava, da je utež lahko nenatančno obešena in da pri

takšni tehtnici vsak milimeter šteje.

J: Sedaj pa te prosim, da razmisliš in če lahko ugotoviš kako težko utež bi moral obesiti na

kavlja št. 1 in 3, da bo tehtnica v ravnovesju?

Pokažem mu kateri dve uteži ima na voljo.

D: Na kavelj št. 1 bi dal težjo vzmet, mogoče 200g, na kavelj št. 3 pa 50g.

J: Dobro, sedaj pa svoja predvidevanja še preveri.

Preizkusi uteži in tehtnica je obakrat v ravnovesju.

23

J: Sedaj pa razmisli in mi povej, če lahko iz dosedanjih opazovanj kaj sklepaš?

D: (razmišlja) Ne vem, če bi lahko kaj pametnega povedal.

J: Pa razmisliva, kako sva postavljala uteži. Najprej je bila 100 gramska utež na enaki

oddaljenosti od vrečke riža, ki je tehtala 100g in tehtnica je bila uravnovešena. Nato si

postavil 200g utež, torej več kot 100g bliže osi in 50g utež, manj kot 100g, dlje od osi, kot pa

je vrečka. Ti je to v kakšno pomoč?

D: Mmm, še vedno ne….

J: Na voljo imaš tudi ravnilo, bi poskusil izmeriti oddaljenosti kavljev? Pa lahko si zapišeš

podatke.

Izmeri oddaljenosti.

J: Razmisli sedaj o razmerjih dolžin in mas.

D: Ja tole, kavelj 1 je polovico manjši od razdalje riža… mmm

J: Ja… Kaj pa je z maso?

D: To je pa na enki dvakrat večje kot riž. Torej, zaradi manjše razdalje… joj a lahko malo

pomoči?

J: No pa poglejva, dolžina je na strani kavlja dvakrat manjša kot na strani riža, z maso je pa

ravno obratno, na strani kavlja je dvakrat večja kot na strani riža. Hkrati pa poglejva še na

kavelj št. 3. Tam pa je dolžina dvakrat večja, je pa masa dvakrat manjša.

D: Aha torej mislim, da sem dobil dobro idejo. Dlje stran kot obesimo utež, manjšo bomo

potrebovali.

J: Super. Bi znal sedaj s svojimi besedami oblikovati neko pravilo. Razmisli in napiši na

vprašalnik.

D: (nekaj časa razmišlja)…

J: No, če ti malo pomagam in začnem stavek: Daljša kot je ročica, kakšno silo potrebujemo,

da uravnovesimo tehtnico?

D: Manjšo.

J: Tako je. Obratno pa, krajša kot je ročica,…

D: Večja sila bo potrebna, da jo uravnovesimo.

J: Sedaj sva skupaj prišla do zaključka. Me pa zanima, če bi na začetku jaz tebi v enem stavku

povedala pravilo, ki sva ga sedaj skupaj ugotovila, bi si ga lahko predstavljal?

D: Čisto iskreno, ne.

J: Ti je bila tehtnica torej v pomoč? Je bilo lažje?

D: Ja, seveda.

J: Sedaj pa prosim še napiši pravilo s svojimi besedami na list.

24

D: (Odgovor prepisan iz vprašalnika) Daljša kot je ročica, manjša bo potrebna sila, da

uravnovesimo tehtnico in obratno.

Povem mu, da je orodje na principu vzvoda in mu razložim kaj to je in kako ga uporabljamo.

J: Bi sedaj, ko sem ti razložila vzvod, znal povedati primer iz vsakdanjega življenja?

D: Recimo ta tehtnica me spominja na gugalnico.

J: Ja to je eden tipičnih primerov. Pa pomisli, ti imaš enega brata kajne?

D: Ja.

J: Mlajšega, starejšega?

D: Mlajšega.

J: Predstavljaj si, da se gresta gugat na to gugalnico, kako bi se razporedila, da bi bila

gugalnica v ravnovesju.

D: Mhm pa poglejmo. Recimo, da imam jaz 70 kg. (si nariše skico), Ožbej pa recimo 46 kg.

Če je gugalnica na eni strani dolga 2 m… (razmišlja). V glavnem Ožbej bo sedel na koncu na

eni strani, jaz bom pa moral sedeti bližje.

J: Ja točno ta razmislek sem želela. Torej težji kot je nekdo v primerjavi z drugim, bližje se

usede na gugalnici. Sedaj pa te prosim, če izpolniš še zadnja dva vprašanja.

Prepisana odgovora na 6. in 7. vprašanje:

6. Dejavnost se mi zdi smiselna in ne vem kako bi jo lahko spremenil.

7. Dejavnost, ki jo jaz poznam ali sem jo večkrat sam naredil.

J: Hvala ti za tvoj čas.

D: Hvala tebi, ker sem se nekaj novega naučil.

Intervju 2

Intervju s fantom M, ki živi na kmetiji

Jaz: Za začetek prosim reši prvi del vprašalnika. Nato pa se loti drugega dela. Si že slišal za

fizikalna orodja?

M: Ne.

J: Torej ta del pusti prazen. Sedaj pa začniva z eksperimentom. Na listu imaš navodila, kako

dejavnost poteka, določene podatke boš tudi napisal na list, sama pa te bom vodila skozi

eksperiment, če bo prišlo do kakšne nejasnosti. Torej na previsni tehtnici je na eni strani

obešena vrečka z rižem. Na voljo imaš 100 gramsko utež. Naloga pa od tebe zahteva, da

preizkusiš, na kateri kavelj jo je potrebno obesiti, da bo tehtnica uravnovešena.

M: Obesiti ga je potrebno na kavelj številka 2.

J: Dobro. Sedaj pa odgovori na naslednje vprašanje, koliko misliš, da tehta vreča riža?

25

M: Ker če je tehtnica v ravnovesju, pomeni, da mora biti na obeh straneh enaka teža.

J: Ja to je dobro predvidevanje, ampak to drži za kavelj številka 2. Kaj pa če bi isto utež dali

na kavelj številka 1 ali 3? Bi bila tehtnica še vedno v ravnotežju?

M: Če bi dali na kavelj številka 1 bi se tehtnica prevesila na stran riža, če pa na kavelj številka

3 pa na stran uteži.

J: Zakaj?

M: (nekaj časa razmišlja) Mmm odvisno od razdalje?

J: Ja dobro, če meniš, da je odvisno od razdalje, bi lahko naredil kakšen sklep?

M: Večja kot je razdalja uteži od osi, bolj se bo tehtnica prevesila na stran uteži.

J: Če torej razvijamo dejavnost naprej. Sedaj smo govorili le o 100 gramski uteži. Kaj pa če

imamo na voljo še druge. Bi znal ugotoviti kakšna utež je potrebna na kavlju številka 1 in

kakšna na številki 3?

M: Na enki težja utež, na trojki pa lažja.

J: Ja to je res. Sedaj pa me zanima, kolikokrat lažja oziroma kolikokrat težja? Pomagaš si

lahko z ravnilom in izmeriš razdalje, če ti bo to kaj pomagalo pri razmisleku.

M: (si vzame kar nekja časa za merjenje in tudi razmislek)

J: Ugotovil si v kakšnem razmerju so dolžine, ti to kaj pomaga pri sklepanju, kakšne pa naj

bodo mase uteži?

M: Mislim, da na kavlju 1 bi morala biti dvakrat težja na trojki pa dvakrat lažja.

J: Napiši prosim svoja predvidevanja še na vprašalnik. Sedaj pa me zanima, če bi lahko iz

tega kar si sedaj povedal in preveril, sklepal na kakšno pravilo. Napiši ga prosim na list, čisto

preprosto s svojimi besedami.

M: (odgovor prepisan iz vprašalnika) Tehtnica bo uravnovešena, če bo utež enako oddaljena

od osi kot na eni strani kot je riž na drugi strani. Če pa je utež na krajši razdalji pa mora biti

težja kot je riž.

J: Sedaj pa me zanima, kje v vsakdanjem življenju najdemo podoben princip?

M: Mogoče v gradbeništvu?

J: Dobro, kje konkretno?

M: Mmm…

J: Malo pomoči, na primer radi bi dvignili kakšen tovor.

M: Am žerjav.

J: Ja žerjav je res na eni strani daljša kot na drugi strani a le-ta deluje na principu drugega

fizikalnega orodja – škripca.

M: Kaj pa ko so Egipčani s tako desko in vedri vodo dvigovali iz kakšnega potoka?

26

J: No, to je pa res na principu vzvoda. Tam ni bilo škripca.

M: Ali pa ko so v srednjem veku gradili cerkve.

J: Lahko malo bolj opišeš?

M: Na primer, ko so podložili eno desno pa so na eno stran dali kak težek kamen, na drugi

strani je bila pa daljša deska in so lažje pritisnili in dvignili. Recimo, da je bil 100 kg kamen

in 50 kg človek.

J: Ja in kako je to izgledalo?

M: (pokaže na tehtnici, ki jo je uporabljal pri eksperimentu) Kamen so položili na sredino

(pokaže levo stran tehtnice, kjer je prej visel riž on je pa dvigoval na koncu na drugi strani.

J: S kolikšno silo pa je dvigoval?

M: S 50 kilogramsko.

J: V kilogramih podajamo maso. Kako pa podaš silo?

M: Aja 500N

J: Ja tako je, no na najinem primeru si je pa vsaj prepolovil silo.

M: Ampak današnji žerjavi pa so narejeni na tak princip, ker potrebujejo proti utež, da se ne

prevrnejo.

J: Tak razmislek je pa dober, pri konstrukciji samega žerjava pa si res lahko pomagamo s

principom vzvoda. Še kakšen predlog?

M: mmm pa ne.

(opišem dva tipična primera vzvoda; lopato in samokolnico)

J: Sedaj pa mi prosim povej še to, če bi ti na začetku jaz zrecitirala pravilo vzvoda, bi si lahko

predstavljal za kaj gre?

M: Ne, lažje mi je, če še vidim zraven, sploh pa če lahko poskusim.

J: Aha sedaj pa prosim odgovori še na zadnja dva vprašanja, bodi kritičen.

Prepisana odgovora na 6. in 7. vprašanje:

6. Dejavnost se mi zdi smiselna in je ne bi spremenil, saj mi je veliko pomagala.

7. Še bolj razumljivo pa bi bilo, če bi dejansko poskusili nekaj kar v vsakdanjem življenju

počnemo in bi na tem primeru razložili.

J: Hvala za tvoj čas.

27

7 Zaključek

Ko sem izbrala temo diplomske naloge, si nisem predstavljala, da bom morala seči po toliko

različnih področjih. Ugotovila sem, da je raziskovalni pouk na slovenskem premalo zastopan,

da se ga učitelji ne poslužujejo, ker o njem ne vedo veliko. Ko sem prebirala doktorsko delo

dr. Gostinčar Blagotinškove, pa sem ugotovila, da se bo v prihodnosti to morda spremenilo,

ker je sedaj učiteljem na voljo veliko projektov in dejavnosti. Čeprav so to le začetki, sem

prepričana, da se bo našlo še več zainteresiranih pobudnikov. Veliko lahko naredi že učitelj

sam, če le izdela preprost pripomoček, ki bi učencem pomagal priti do samostojnih

ugotovitev.

Med pisanjem diplomske naloge sem ugotovila, da slovenski šolski sistem ni ravno naklonjen

eksperimentalnemu delu in raziskovanju med poukom. Pa ne gre za to, da bi se tega otepali

temveč je zanj predvidenega preprosto premalo časa. Ugotovila sem tudi, da na področju

vzvoda, pa naj bo še tako močno zastopan v vsakdanjem življenju, učbeniki v splošnem ne

predvidevajo veliko dejavnosti, ki bi vzvod predstavili tudi v praksi.

Zdi se mi, da premalo pozornosti vzvodu nameni že učni načrt za fiziko, kar je precej

zanimivo, saj so fizikalna orodja v praksi močno zastopana.

Menim, da bi bilo potrebno oditi z učenci ven iz učilnice in jim preprosto pokazati kako se

uporablja lopata in na tem primeru razložiti princip vzvoda. Učenci, ki izkušnje z lopato oz.

kakšni podobni orodjem nimajo, pa bi morali obvezno to tudi poskusiti. Potem pa bi učitelj

razložil v katerih okoliščinah bi lopato lažje vzdignili in kdaj težje, ter bi se na podoben način

pogovorili še o drugih pripomočkih. Učencem bi bilo bolj razumljivo, saj bi bili deležni

konkretne izkušnje.

Pouk lahko naredimo zanimiv in uporaben na veliko načinov, potrebujemo le voljo in

iznajdljivost.

28

Viri

Ambrožič, M., Karič, E., Kralj, S., Planinšič, G., Slavinec, M., Zidanšek, A. (2000). Fizika

narava, življenje 1.Učbenik. Ljubljana: DZS.

Beznec, B., Cedilnik, B., Černilec, B., Gulič, T., Lorger, J., Vončina, D. (2013). Moja prva

fizika 2. Učbenik. Ljubljana: Modrijan.

Ferbar, J., Plevnik, F. (1992). Fizika 7. Učbenik. Ljubljana: DZS.

Gostinčar Blagotinšek, A. (2016). Raziskovalni pouk fizikalnih vsebin naravoslovja na

razredni stopnji (Doktorska disertacija). Pedagoška fakulteta, Ljubljana.

Krnel, D., Bajd, B., Oblak, S., Glažar, S. A., Hostnik, I. (2013). Od mravlje do sonca.

Učbenik. Ljubljana: Modrijan.

Krnel, D., Bajd, B., Oblak, S., Glažar, S. A., Hostnik, I. (2014). Od mravlje do sonca. Delovni

zvezek. Ljubljana: Modrijan.

Maroševič, T., Gojkošek, M., Černoša, T., Grašič Slavec, M. (2015). Fizika 9. Učbenik.

Ljubljana: Rokus Klett.

McDermott, L. C., Physics by inquiry. USA: John Wiley & sons, Inc.

Skribe Dimec, D., Gostinčar Blagotinšek, A., Florjančič, F., Zajc, S. (2013). Raziskujemo in

gradimo. Učbenik. Ljubljana: DZS.

Skribe Dimec, D., Gostinčar Blagotinšek, A., Florjančič, F., Zajc, S. (2013). Raziskujemo in

gradimo. Delovni zvezek. Ljubljana: DZS.

http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/os/prenovljeni_UN/UN_

naravoslovje_in_tehnika.pdf

http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/os/prenovljeni_UN/UN_

fizika.pdf