MATURA Z FIZYKI JAKA JEST, JAKA BYĆ POWINNA

Transkrypt

1 MATURA Z FIZYKI JAKA JEST, JAKA BYĆ POWINNA Pracuję w Centralnej Komisji Egzaminacyjnej od września 2010 r jako koordynator krajowy, to znaczy główna osoba odpowiedzialna za przygotowanie arkuszy egzaminacyjnych z fizyki i astronomii. To jest spora władza i odpowiedzialność to nie jest moje spostrzeżenie po objęciu tego stanowiska, doszedłem do niego o wiele wcześniej. Zadania maturalne kształtują nauczanie przedmiotu w szkołach znacznie silniej, niż ogólnikowe i niejednoznaczne zapisy w podstawie programowej czy standardach wymagań egzaminacyjnych, a nawet silniej, niż treść podręczników. Nauczyciele są rozliczani z wyników na egzaminie, dobrych wyników matury oczekują też rodzice i sami uczniowie, więc masowo przerabia się zadania z poprzednich matur, nie tylko w ostatnim roku nauki i nawet nie tylko w klasach matematyczno-fizycznych. Co do niejasności i dowolności interpretacji PodstawyP i standardów, może jeden przykład. Otóż spróbujmy rozstrzygnąć, czy na poziomie podstawowym zdających obowiązuje znajomość definicji i jednostki natężenia pola elektrycznego E i indukcji magnetycznej B. Zarówno w PodstawieP, jak i w standardach mamy zapis Pola sił i ich wpływ na charakter ruchu, co można bardzo różnie rozumieć. Skoro jednak na poziomie R ten zapis jest rozwinięty pole elektryczne i ruch w polu elektrycznym, pole magnetyczne i ruch w polu magnetycznym, to logicznym wnioskiem jest chyba to, że na poziomie P tych szczegółowych informacji o polach się nie wymaga. Sięgnijmy dalej do opisu wymagań zawartego w informatorze maturalnym. To jest dokument dużo niższej rangi, nie żadne tam rozporządzenie, nawet nie bardzo wiem, jaki jest jego prawny status. Ale jest znacznie bardziej szczegółowy, wymagania ilościowe typu uczeń oblicza to, tamto są w nim wymienione wprost. Otóż w nim na poziomie P wymaga się, żeby zdający potrafił przedstawiać pole grawitacyjne, elektryczne i magnetyczne za pomocą linii, oraz opisywał wpływ pola takiego, takiego i takiego na ruch ciał podkreślam, opisywał to chyba nie obliczał cokolwiek. Tym bardziej, że na poziomie rozszerzonym wyraźnie pisze się opisywać pole elektrostatyczne na pomocą natężenia pola, opisywać własności pola magnetycznego za pomocą indukcji pola. No to sprawa jasna, jeśli wymieniono to wprost w wymaganiach dla poziomu R, to na podstawowym nie obowiązuje! Informator jednoznacznie rozstrzygnął to, co w standardach było w domyśle. Świetnie! No to jeszcze na wszelki wypadek zajrzyjmy do przykładowego arkusza egzaminacyjnego dla poziomu P z informatora. Zadanie 7: wektor indukcji magnetycznej jest prostopadły do płaszczyzny kartki Zwracam uwagę: nie linie pola biegną prostopadle, ale wektor indukcji! Zadanie 12: Elektron wpada w obszar jednorodnego pola magnetycznego Wartość wektora indukcji magnetycznej wynosi T. Masz babo placek! No i wektory E i B są obecne na maturach na poziomie P

2 od 2005 roku, nikt przeciw temu nie protestuje, chociaż pozostaje to w wyraźnej sprzeczności z PodstawąP, standardami i szczegółowymi wymaganiami samego informatora maturalnego także. Jedyną podstawą jest przykładowy arkusz w informatorze, plus podobne zadania na kolejnych maturach! Podobny problem widzę w zadaniu z matury 2006 r., PR zad Narysuj schemat układu elektrycznego pozwalającego wyznaczyć doświadczalnie wartość napięcia hamowania fotoelektronów. Przepraszam bardzo, pojęcie napięcia hamowania nie występuje ani w PodstawieP, ani w standardach, ani w wymaganiach szczegółowych informatora jest tylko takie zadanie w przykładowym arkuszu w informatorze, ale co z tego? Uczeń nie ma obowiązku znać tego pojęcia! W nagłówku zadania nie zostało ono przedstawione! W dodatku nacisk na włączenie go do obowiązkowego zakresu nauczania wynika, śmiem twierdzić, ze słabej znajomości fizyki. Bo znać fizykę znaczy nie tylko znać definicje i prawa, ale też zdawać sobie sprawę z hierarchii ważności tych definicji i tych praw. Pojęcie kwantu promieniowania jest niesłychanie ważne, praca wyjścia elektronu z metalu w porównaniu z nim już wyraźnie drugorzędna (straciła sporo ze swojej wagi wraz z odchodzeniem od elektroniki próżniowej), natomiast napięcie hamowania jest trzeciorzędnym szczegółem, istotnym właściwie w kontekście jednego doświadczenia, które odegrało, owszem, bardzo ważną rolę w historii fizyki, ale nic więcej. Jeśli omawiamy w szkole historię odkrycia pojęcia kwantu i za co Einstein dostał nagrodę Nobla, to warto wspomnieć, jak zmierzono maksymalną energię fotoelektronów ale bez wytłuszczenia i bez obowiązku wkucia. To zadanie nie wzbudziło, o ile mi wiadomo, protestów, bo nauczyciele i autorzy podręczników także nie zdają sobie sprawy z hierarchii ważności spraw i rządzi tradycja: skoro zjawisko fotoelektryczne, to obowiązkowo i napięcie hamowania, tak zawsze było w każdym podręczniku. Ale tak wcale być nie musi, wymagania na egzaminie maturalnym nie powinny być oparte na takich interpolacjach. Ta sama zasada precedensu działa i to o wiele częściej w przeciwną stronę. Po co zastanawiać się nad każdym nieprecyzyjnym słowem standardów? Jeśli coś bywało na poprzednich maturach, to może być i w przyszłym roku, a jeśli nie bywało nigdy, to być nie może i kropka. A gdyby się jednak pojawiło? To mało kto z uczniów by je rozwiązał, wybuchłyby protesty: co też CKE wymyśla, skandal, jak można tak zaskakiwać uczniów, to nie Olimpiada Fizyczna. Dla siebie mógłbym stąd wyciągnąć wniosek: najlepiej nic nie zmieniać, wałkować wciąż te same zadania w nieco innych wariantach, a będę miał święty spokój i nikt się mnie nie przyczepi. W 2015 trzeba będzie, niestety, coś tam dodać, coś tam ująć, ale najlepiej zmienić tylko to, co koniecznie trzeba. 2

3 A jednak wiele rzeczy w arkuszach maturalnych mi się nie podoba, chciałbym niejedno zmienić, i to nie czekając do 2015 roku. Widzę wiele minusów dotychczasowych zadań, i to będzie głównym tematem dzisiaj, ale chciałbym podkreślić, że obraz, który powstanie, będzie przesadzony i jednostronny, gdyż sporo elementów jest zadowalających albo dobrych. Najczęstszym grzechem zadań maturalnych jest WERBALIZM, EGZAMINOWANIE Z WIEDZY FORMALNEJ, ALGEBRA I ABSTRAKCJA POZBAWIONA KONTEKSTU. Oto przykłady: 1. Bardzo wałkowany jest związek między ogniskową a zdolnością skupiającą soczewki, polecenie obliczenia ogniskowej, gdy dana jest zdolność skupiająca, było w niesłychanie wielu arkuszach. Oto jeden z tych ukochanych zgodnie przez autorów, uczniów i nauczycieli wzorów dane jest jedna wielkość, oblicz drugą, nie zapomnij przeliczyć jednostek. Pytanie a po co, jaki jest pożytek z wprowadzenia tej wielkości? wygląda na szukanie dziury w całym i właściwie nieprzyzwoitość. No to może wprowadźmy jeszcze i kwadrat ogniskowej, nazwijmy go mądrze (np. zdolnością eliminacyjną soczewki ) i nuże do układania zadań: dana jest zdolność eliminacyjna soczewki, oblicz jej zdolność skupiającą. Ileż cennych umiejętności wykażą uczniowie, gdy opanują przeliczanie zdolności skupiającej na zdolność eliminacyjną i odwrotnie! Dla wyjaśnienia sprawy: w odróżnieniu od zdolności eliminacyjnej, zdolność skupiająca jest do czegoś potrzebna przede wszystkim w kontekście zestawów soczewek, kiedy zdolności skupiające się dodają. Ale tego dodawania nie ma na karcie wzorów, więc nie bywa i na maturach (było bodaj raz jeden, podczas gdy gołe przeliczanie było wielokrotnie). Jeśli dodawania zdolności skupiających nie wprowadzamy, to faktycznie nie ma różnicy między użyciem w zadaniach niby sensownego terminu zdolność skupiająca a użyciem terminu jawnie niedorzecznego zdolność eliminacyjna! W nowej podstawie programowej wprowadzanej obecnie do szkół zdolności skupiającej nie ma czuję przez skórę, że autorzy zadań maturalnych tego nie zauważą. W podręcznikach gimnazjalnych widać to już teraz, jako recenzent podręczników szkolnych mam z tym do czynienia. Taki piękny wzór, był zawsze, jak można o nim zapominać? Podstawa programowa niech sobie będzie, a my wiemy lepiej, jak uczyć i z czego egzaminować. 2. Kąt Brewstera i wzór tg α = n kolejna wielka miłość autorów zadań. Typowe takie zadanie polega na tym, że trzeba rozpoznać termin kąt całkowitej polaryzacji albo kąt Brewstera i przypisać mu wzór z karty, następnie podać wartość współczynnika załamania, gdy dany jest kąt i tabelka funkcji trygonometrycznych, albo odwrotnie. Co 3

4 to jest ta całkowita polaryzacja, na czym polega polaryzacja niecałkowita, jak się to w praktyce obserwuje tego uczeń wiedzieć nie musi. Czy muszę Państwa przekonywać, że właśnie te praktyczne warunki obserwacji zjawiska są wiedzą podstawową, po opanowaniu której można ewentualnie dodać wzór albo go nie dodawać? 3. Matura 2007, PP zad. 23 (Dana praca wyjścia, oblicz minimalną wartość pędu fotonu, który padając na katodę z cezu spowoduje wybicie ) ależ jakie znaczenie ma pęd fotonu w zjawisku fotoelektrycznym?? Liczy się energia fotonu, a nie jego pęd! Żądamy od ucznia wyłącznie operowania wzorami na energię i pęd fotonu, natomiast realna potrzeba zastosowania tych wzorów się nie liczy. Podobne z 2008 roku, PP zad. 20: Wykaż, że wartość pędu pojedynczego fotonu przecież zadanie dotyczy siatki dyfrakcyjnej, jakie znaczenie ma pęd fotonu?? Światło ulega dyfrakcji na siatce jako fala, żeby w ogóle mówić o fotonach, trzeba podany opis doświadczenia uzupełnić o elementy, w których fotony dają znać o sobie. Pęd jest potrzebny do analizy zderzeń. Jeśli stworzymy zadanie z opisem zderzenia fotonu np. z elektronem, to będzie to właściwe miejsce na pęd fotonu. Albo przy obliczaniu ciśnienia światła. Poza tym kontekstem pędu fotonu przywoływać nie należy. Żonglowanie wzorami bez związku z opisywanym zjawiskiem jest ciężkim błędem, stawiającym pod znakiem zapytania cały sens egzaminu maturalnego z fizyki. 4. To samo dotyczy i pędu cząstek albo pędu ciał makroskopowych, polecenie oblicz bardzo często występowało w oderwaniu od okoliczności wymagających zastosowania zasady zachowania pędu albo wzoru F = Δp/Δt. [Informator maturalny, zad. 20 PP]. Po co uczymy w szkole o pędzie? Otóż pęd jest wielkością bardzo pożyteczną dla dydaktyki, gdyż dzięki jego wprowadzeniu możemy sprawdzić, czy uczniowie prawidłowo obliczają wartość pędu i jego jednostkę. Albo zadając wartość pędu można zażądać obliczenia np. masy ciała, sprawdzimy w ten sposób ważną umiejętność przekształcania wzoru. 5. Podobnie z energią kinetyczną, akurat kojarzy mi się to z pewnym niewykorzystanym zadaniem z projektu, ale podobne bywały na maturach. Dotyczy odbicia piłki, oblicz zmianę energii kinetycznej ale właściwie po co mamy ją obliczać? Równie dobrze moglibyśmy nakazać obliczenie np. średniej energii (średniej arytmetycznej z wartości początkowej i końcowej)? Dlaczego nie tłumaczymy sensu ani nie żądamy wniosków, dlaczego zadanie urywa się na poziomie odległym od interpretacji fizycznej? Masz, uczniu, obliczyć zmianę energii, więc oblicz, i nie zastanawiaj się nad celem. Jakby ci kazali obliczyć kwadrat energii początkowej podzielony przez sześcian końcowej, to też oblicz, i nie zapomnij dodać, że wynik wyraża się w dżulach 1 4

5 Energia kinetyczna jest wielkością bardzo pożyteczną, gdyż dzięki jej wprowadzeniu możemy sprawdzić, czy uczniowie prawidłowo obliczają energię i zmianę energii Teraz serio: pożytek z wprowadzenia energii ujawnia się dopiero w związku z jej przemianami. A więc konkretnie w tym zadaniu należałoby zapytać o wartość wydzielonego ciepła, albo jeszcze dalej o zmianę temperatury. Dopiero wtedy zadanie stałoby się kompletne, a postawione pytanie miałoby namacalny sens. 6. Matura 2008 r, PR zad. 5 Oblicz energię, jaka może się wydzielić w momencie zderzenia asteroidy z Ziemią. Wyraź tę energię w megatonach (MT), przyjmując że 1 MT = J. Czemu służy to przeliczenie, co znaczą te megatony? Ani się tego nie objaśnia, ani nie żąda objaśnienia, niech uczeń liczy, a nie zastanawia się nad sensem. Sprawdzamy umiejętność dzielenia liczb w zapisie potęgowym, nic innego PR zad Wózek zaczyna oddalać się ruchem jednostajnie przyspieszonym. Napisz, jakim ruchem i w którą stronę powinien poruszać się nieinercjalny układ odniesienia, aby opisywany w tym układzie wózek pozostawał w spoczynku. Po pierwsze, pytanie należy wyłącznie do formalnego opisu, nie ma tu nic istotnego dla fizyki. Po drugie, na temat tego układu nieinercjalnego nie ma żadnego ciągu dalszego w następnych podpunktach, pytanie służy tylko samemu sobie. 8. Matura 2007 r., PR zad. 1. W nagłówku podano wzory na prędkości końcowe uzyskane w zderzeniu sprężystym prostoliniowym, polecenie brzmi Oblicz wartości prędkości to znaczy, sprawdzamy umiejętność podstawienia danych do wzoru i wykonywania czterech działań. Nic więcej! Wyniki nie są dalej do niczego wykorzystywane, nie żąda się żadnej interpretacji. Żeby chociaż było polecenie na podstawie wyniku rozstrzygnij, czy wózek potoczy się w lewo, czy w prawo! Byłoby tej dyskusji mało, za mało jak na maturę ale jednak coś. Ale nie, nawet to pytanie nie zostało zadane. W moim odczuciu, takie zadania kompromitują CKE! PR zad. 4. Nagłówek: Średnicę obrazu Słońca otrzymanego za pomocą soczewki obliczamy z równania d = α f, gdzie α jest wyrażonym w radianach kątem, pod którym widać tarczę Słońca, a f ogniskową soczewki [daną]. Jedno z zadań: Oblicz średnicę obrazu Słońca otrzymanego przy użyciu powyższej soczewki, wiedząc, że tarczę Słońca widać pod kątem 0,01 radiana. Proszę zauważyć, że pojęcie kąt, pod którym widać tarczę Słońca występuje tutaj na poziomie całkowicie werbalnym, nie ma żadnego realnego nawiązania do tego kąta, żadnej geometrii typu tarczę Słońca zasłania krążek o średnicy odległy od oka o. Nie ma też polecenia wyprowadź wzór, które również wymagałoby zaznaczenia kąta na odpowiednim rysunku. W gruncie rzeczy zadanie sprawdza umiejętność mnożenia oraz umiejętność rozpoznania, że mamy do czynienia z tym samym zestawem słów w 5

6 nagłówku i w treści. Czy to jest fizyka? Nie chcę wytaczać tu zbyt ciężkich armat, to był jeden punkt w zadaniu 10-punktowym, ale też w żadnym innym podpunkcie ten kąt nie był wspomniany ani wykorzystany. Nawet przeliczenie jednostek nie było tu potrzebne. Czy rozpoznawanie zestawu słów ma być celem nauczania fizyki? 10. Matura 2009 r., PP zad. 10 (Porównanie długości fali protonu i cząstki α), albo 2007 r., zad. PP 22 (dane napięcie przyspieszające elektrony, oblicz długość fali de Broglie'a) takich zadań było dużo (także przykładowe zad. 19 z informatora maturalnego), a chyba nigdy nie pojawił się żaden kontekst doświadczalny. Kiedy ta długość fali może dać znać o sobie, jakie są związane z tym praktyczne okoliczności? Lepiej się, uczniu, nad tym nie zastanawiaj. Masz policzyć coś ze wzoru danego na karcie, to policz, a jeśli będziesz próbował coś sobie wyobrazić, to źle na tym wyjdziesz, bo tylko stracisz czas. Szerzej patrząc na punkty takie jak fale de Broglie'a, zasada nieoznaczoności, dualizm korpuskularno-falowy, determinizm i indeterminizm, entropia i parę innych haseł z górnej półki umieszczonych w standardach już na poziomie P, to moim zdaniem, wyraźnie widać klęskę pomysłu egzaminowania z tych zagadnień. Przyświecały temu, być może, szlachetne intencje przybliżenia uczniom tego, co nowe i ekscytujące w fizyce, ale wyszło niedobrze, trudno powiedzieć, czy z winy autorów zadań, czy sama idea była oparta na nierealnych założeniach. Indeterminizm, entropia są praktycznie pomijane, z wpływu pomiaru na stan obiektu nigdy nawet nie próbowano zapytać, a w pozostałych punktach ponad wszelką rozsądną miarę eksploatowane są wzory: dylatacja czasu, długość fali de Broglie'a, zasada nieoznaczoności niech uczeń podstawi i policzy, tylko czy w ten sposób uzyska jakiekolwiek pojęcie o subtelnych ideach fizyki współczesnej? Dotyczy to również poziomu R, gdzie pod tym względem nie jest ani trochę lepiej. 11. Matura 2006, styczeń, PP zad. 2 Na osiach diagramu Hertzsprunga-Russella odłożona jest (to było zadanie zamknięte, należało wybrać właściwą parę zmiennych). Dziwię się, że to zadanie nie wzbudziło ostrych protestów środowiska naukowego ani nauczycielskiego. Jaka jest formalna podstawa umieszczenia tego zadania w arkuszu maturalnym? Ani PodstawaP, ani standardy nie wspominają o diagramie H-R w ogóle, natomiast w wymaganiach szczegółowych zawartych w informatorze zawarte jest zdający potrafi analizować, korzystając z diagramu H-R, etapy ewolucji gwiazd. To nie uprawnia do żądania wiedzy o tym, która wielkość jest na osi pionowej, a która na poziomej! Najwyraźniej nauczyciele i autorzy zadań czytają wymagania powierzchownie: jest coś o diagramie H-R? no to trzeba wbić uczniom do głów to, co najważniejsze. A czy w ogóle w szkole da się wykorzystać diagram H-R zgodnie z założeniem, czyli jako narzędzie pozwalające interpretować 6

7 ewolucję gwiazd? Jestem bardzo sceptyczny, to wymagałoby nie tylko omówienia diagramu H-R dla wszystkich gwiazd, ale i diagramu dla wybranych gromad, informacji o tym, że takie gromady powstają jednocześnie, o zależności tempa spalania wodoru od masy gwiazdy, oraz paru jeszcze innych rzeczy. Na to nauczyciel nie ma, oczywiście, czasu, pozostaje więc jak zwykle! werbalizm, wiedza wyrywkowa i nie układająca się w logiczną całość. Co odpowie nie tylko przeciętny uczeń, ale i przeciętny nauczyciel, na pytanie dlaczego właśnie typ widmowy i jasność absolutną odkładamy na osiach, czemu nie np. promień gwiazdy i procentową zawartość wodoru? Chciałbym przy tym zaznaczyć, że nie jestem wcale przeciwnikiem wykorzystania tego diagramu w zadaniach maturalnych. Standardy zawierają różne wymagania miękkie typu zdający analizuje informacje podane w formie wykresu, rysunku, oczywiście tym wykresem może być diagram H-R, skądinąd bardzo ważny dla astronomii. Chodzi mi o to, żeby sprawdzać umiejętności ogólne, a nie znajomość właśnie tego diagramu. 12. Przyjrzyjmy się zadaniom maturalnym zawierającym polecenie wykonania wykresu. Są one cennym narzędziem analizy danych, pozwalającym na wyciąganie wniosków. Takich zadań wykorzystujących wykresy do różnych pożytecznych celów (odczytywanie współczynnika nachylenia, interpolacja, ekstrapolacja) było sporo na dotychczasowych maturach. Ale równie dużo było zadań typu narysuj wykres, z którego nic nie wynika np PP 11, 2010 PR 2, 2008 PP 13, 2007 PP 18. Kilka razy było też polecenie zaznacz niepewności pomiarowe, i nigdy nic z tych niepewności nie wynikało. Po co wymagamy zaznaczania niepewności pomiarowych? Ano po to, żeby można było ocenić, czy uczeń prawidłowo zaznacza niepewności pomiarowe. A może jest w tych prostokątach niepewności jakiś cel dekoracyjny, żeby wykres robił wrażenie miłe dla oka? Obecni tu wiedzą doskonale, że wykres może poza poprzednio wymienionymi zadaniami służyć też do rozstrzygania, czy przedstawiana zależność jest liniowa, i tu zaznaczanie niepewności może nam bardzo pomóc (czy prosta przechodzi przez wszystkie prostokąty). Albo jeśli chcemy ocenić, czy jeden z pomiarów jest błędny (itd. wskutek pomyłki), to też zaznaczenie niepewności da nam podstawę rozstrzygnięcia. Dlaczego nie bywało takich zadań na maturach? Jak Państwo widzą, od krytyki powoli przechodzę do postulatów o charakterze pozytywnym. Jakie zmiany chciałbym wprowadzić do naszych matur? 1. Na pierwszym miejscu umieściłbym opisy doświadczeń i pytania z nimi powiązane dotyczy to zarówno najbardziej typowych doświadczeń z podręczników 7

8 szkolnych, jak i tych nieco mniej typowych, zarówno z podręczników licealnych, jak i gimnazjalnych, a nawet tych z przyrody w szkole podstawowej. Jakie wielkości trzeba zmierzyć, co oprócz tego i tego trzeba zmierzyć, jaką wielkość można obliczyć na podstawie pomiarów, czy takie zjawisko ma istotny wpływ na wyniki, czy to i to można zaniedbać, jak osiągnąć możliwie najwyższą dokładność itd. itd. Zagadnienie może być najprostsze, typu przeliczenia rozmiarów bryły, gęstości i masy, pływanie i ciśnienie hydrostatyczne, dźwignia, ale nawet takie zadanie można opakować pytaniami o wzrastającym stopniu trudności i kończąc na kwestiach rzeczywiście niebanalnych. Takie zadanie może sprawdzać bardzo istotne elementy wiedzy przyszłego inżyniera albo lekarza dużo lepiej niż jakieś czysto encyklopedyczne pytanie o leptony i hadrony albo o białe karły. 2. Sformułowanie treści i pytań powinno być jak najprostsze. Zamiast pytać o pęd (albo zamiast danej wartości pędu) lepiej zadawać prędkość i pytać o prędkość, a do tego, że należy obliczyć pęd, uczeń powinien dojść samodzielnie. Niech uczeń sam przywołuje niezbędne pojęcia abstrakcyjne, zamiast podawać je mu na talerzu! Zamiast Ile wynosi wartość indukowanej siły elektromotorycznej lepiej zapytajmy Ile wynosi napięcie wskazywane przez woltomierz dołączony do punktów A i B obwodu. Zamiast Oblicz opór zastępczy zażądajmy Oblicz natężenie prądu płynącego przez, tak aby rozwiązanie wymagało obliczenia oporu zastępczego, itd. itd. Pytać o abstrakcję, podając inną abstrakcję jako punkt wyjścia, jest szkodnictwem! Tak więc, dane i warunki zadania powinny być sformułowane w języku elementarnym, przywołanie praw i pojęć abstrakcyjnych niech będzie zadaniem ucznia, a odpowiedź czy wynik także niech dotyczy czegoś jak najprostszego (wykres). Przykładowo, dobrym przykładem zastosowania zasady zachowania energii jest pytanie Jeśli można pominąć opory ruchu, to który z wózków puszczonych na jednakowej wysokości (zob. rys.) będzie miał na dole większą prędkość, czy też ich prędkość będzie jednakowa? Uzasadnij odpowiedź. Proszę zauważyć, że w tym pytaniu pojęcie energii nie jest w ogóle wspomniane! 2a. Spokrewniony z tym jest postulat starannego sprawdzania rozumienia pojęć elementarnych. Kiedyś dałem w pewnym zadaniu polecenie oblicz ładunek każdej z okładek kondensatora. Ktoś to skrytykował: O co właściwie tu chodzi? Istnieje standardowe określenie «ładunek zgromadzony na kondensatorze», należy go używać, inaczej wielu nie zrozumie polecenia. Otóż mam tej kwestii całkiem odmienne zdanie posługiwanie się utartymi sformułowaniami bez sprawdzenia, czy uczniowie 8

9 prawidłowo je rozumieją, jest wg mnie grzechem głównym egzaminatora. Konkretnie w tym zadaniu jeden z uczniów prawidłowo obliczył ładunek kondensatora, po czym aby otrzymać ładunek jednej okładki, podzielił wynik przez 2! Dla jasności sprawy: nie chodzi mi o to, żeby w takich wypadkach całkowicie przekreślać wartość obliczenia, ale o to, żeby na każdym kroku sprawdzać sens, a na błędy nie zamykać oczu. 3. Kwestia STOSOWALNOŚCI WZORÓW występuje na maturach tylko w kontekście wzorów relatywistycznych i nierelatywistycznych. A przecież niemal każdy wzór z podręczników fizyki ma jakieś swoje granice stosowalności, dyskusja tych granic jest dużą częścią analizy zagadnienia (E pot = mgh, s = at 2 /2 ). Sądzę, że zadań typu czy ten wzór można zastosować w takiej sytuacji albo jaki błąd względny popełnimy, jeśli użyjemy wzoru przybliżonego mogłoby być więcej. 4. OBLICZENIA PRZYBLIŻONE, SZACOWANIE na poziomie rozszerzonym jest punkt uczeń szacuje wielkości fizyczne, ale rzadko bywa to w zadaniach. Dlaczego masa izotopu promieniotwórczego spada zawsze do 1/4, 1/8 czy 1/16 wartości początkowej? Może spaść do 1/10 albo 1/100, niech uczeń oszacuje przybliżony czas rozpadu (oczywiście, nie chodzi mi o dokładne obliczenie z zastosowaniem logarytmów). Uważam, że nie powinno się nadawać danym wartości sztucznie ułatwionych typu prędkość 72 km/h albo temperatura 27 ºC. Jest to sprzeczne z celem, którym obliczenia mają służyć, między innymi z wymaganiem przeliczenia jednostek (czego nie należy podpowiadać) oraz sprawdzeniem umiejętności podawania wyników z rozsądną dokładnością. Nie ma też potrzeby, aby podawać w treści zadania wskazówkę przyjmij g = 10 m/s 2. Na początku mojego wykładu powiedziałem, że mam w ręku wielką władzę. No to na zakończenie dodam, że doskonale zdaję sobie sprawę z tego, jak bardzo ta władza jest ograniczona, czasem wręcz iluzoryczna. Moja praca jest czymś w rodzaju sterowania supertankowcem po oceanie nie da się szybko zahamować, nie da się szybko skręcić, jedyna rzecz, którą można zrobić szybko, to rozbić statek na skałach. W bieżącym roku dokonałem zmian, jak mi się wydawało, niezbyt znaczących, a skutkiem był spadek średniego wyniku na poziomie rozszerzonym z wartości 59% w 2010 r. do 47% aż o 12 punktów procentowych. (Na poziomie podstawowym spadek był znacznie mniejszy, marginalny.) Było sporo pretensji, zacytuję jeden list: Witam, 9

10 Chciałbym powiedzieć Państwu, że arkusz matury rozszerzonej z fizyki w tym roku przypominał test humanistyczny. Jeżeli my (nauczyciele) mamy przygotowywać uczniów do matury rozszerzonej w której jest więcej pytań teoretycznych niż obliczeń, to proszę nas wcześniej o tym poinformować oraz zmienić treść wymagań egzaminacyjnych. Poza tym maturę rozszerzona z fizyki zdają kandydaci na uczelnie techniczne i oni maja być przygotowani z rachunków, a nie z pisania wypracowań. Uważam, że tegoroczna matura była wielką pomyłką i że CKE chociaż przyzna się do błędu (bo cofnąć matury się nie da). Wiem też, że moja opinia jest jedna z wielu podobnych. Z poważaniem nauczyciel fizyki Czy chcą Państwo poznać moją odpowiedź? Oto ona: Szanowny Panie, Sprawdziłem, ile zadań na majowej maturze z fizyki i astronomii na poziomie rozszerzonym wymaga obliczeń. Są to zadania 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.4, 3.3, 3.5, 3.6 i 6.5, ponadto szacunkowa ocena pewnej wartości występowała w zadaniu 4.5. To nie jest mało. Poza tym uważam, że przyszły inżynier powinien nie tylko umieć liczyć, ale także porządkować zjawiska, rozumieć rolę praw i wzorów, kreślić wykresy, odczytywać dane z tabel itd. itd. Niejeden most czy budynek zawalił się z powodu bezrefleksyjnego podstawienia do wzoru. Z poważaniem ale może częściowo miał rację? Jeszcze: planowałem umieszczenie na maturze zadania typu wyjaśnij pozorną sprzeczność między wynikiem doświadczenia a faktami podanymi w podręczniku. Musiałem z tego zrezygnować z powodu fatalnych wyników standaryzacji. Zadanie jako takie nie było trudne, ale uczniowie są całkowicie nieprzygotowani do takiego sposobu rozumowania, to po prostu nie mieści im się w głowach, było bardzo dużo opuszczeń i bardzo mało odpowiedzi prawidłowych. Nie przejdzie, nic się nie da zrobić, a już na pewno nie od razu. 10