SREDNJE STROKOVNO IZOBRAŽEVANJE

TEHNIK MEHATRONIKE

KATALOG ZNANJA

FIZIKA

136 ur

Katalog znanja je določil Strokovni svet Republike Slovenije za splošno izobraževanje na 89. seji 30. 3. 2006.

VSEBINA

1. Uvod
2. Udejanjanje ključnih kompetenc pri predmetu
3. Usmerjevalni / splošni cilji predmeta
4. Učni cilji in priporočene dejavnosti
5. Odnosni cilji
6. Minimalni standardi
7. Didaktična priporočila
8. Izvedbeni standardi in normativi
9. Ocenjevanje

1. Uvod

Pouk fizike kot temeljne naravoslovne znanosti razvija dijakovo sposobnost za preučevanje naravnih pojavov s področja fizike, tako da spozna in usvoji jezik in metode, ki jih uporabljamo pri preučevanju fizikalnih pojavov, in da se seznani z glavnimi fizikalnimi koncepti in teorijami, ki povzemajo naše vedenje o materialnem svetu.

Pri načrtovanju kataloga je skupina avtorjev upoštevala pričakovano predznanje, ki si ga dijaki pridobijo v osnovni šoli. Upoštevala je tudi vsebine in besedila katalogov za srednje šole in izkušnje pri izvajanju pouka fizike v naslednjih programih:
Katalog znanja, Fizika, Srednje strokovno izobraževanje, SSRSSI, 7. 7. 1998,

2. Udejanjanje ključnih kompetenc pri predmetu

Katalog za fiziko je načrtovan tako, da omogoča predvsem uresničitev kompetence za področje naravoslovja – raziskovanje in razumevanje naravnih procesov in pojavov kot temeljno znanje in sposobnost s področja fizike. Ta je potrebna za uspešno poklicno delo tehnika mehatronike. Poleg tega katalog omogoča udejanjanje mnogih sestavin nekaterih drugih kompetenc, med njimi predvsem:

• matematično kompetenco – to je uporabo matematičnih znanj v vsakdanjem življenju ter pri preučevanju naravnih pojavov; 
• kompetenco informacijske pismenosti – sem sodi uporaba računalnika kot merilne naprave, uporaba pri krmiljenju procesov itd. Pri eksperimentalnih vajah si dijaki pridobijo znanja za uporabo in povezovanje sodobnih tehnoloških pripomočkov, kot so osebni računalnik, vmesniki za meritve in krmiljenja, digitalna kamera, digitalni fotoaparat, mobilni telefon itd.;
• kompetenco varovanja zdravja
  • razumevanje navodil za varovanje zdravja, sodobnih metod diagnosticiranja in zdravljenja je neločljivo povezano z osnovnimi znanji fizike (npr.: rentgen, radioaktivnost, elektromagnetna sevanja, zaščita pred UV-žarki, ultrazvok, laserji, merjenje hrupa, optični pripomočki itd.),
  • pri eksperimentalnih vajah si dijaki pridobijo veščine varnega eksperimentiranja, uporabe zaščitnih sredstev in varne uporabe sodobnih tehničnih pripomočkov.

3. Usmerjevalni/splošni cilji predmeta

Pri pouku fizike naj imajo dijaki priložnost, da:

1. se sistematično seznanjajo z glavnimi fizikalnimi koncepti in teorijami, ki povzemajo naše vedenje o naravi,
2. sistematično spoznavajo pomen eksperimenta pri spoznavanju in preverjanju fizikalnih zakonitosti.
   Zato naj
   • načrtujejo in izvajajo preproste poskuse in merijo fizikalne količine,
   • uporabljajo strokovno literaturo in elektronske medije za pridobivanje podatkov,
   • se naučijo dela s podatki,
   • razlagajo in vrednotijo rezultate.
3. spoznavajo nepogrešljivost fizikalnega znanja pri razumevanju naravnih pojavov ter temeljno vlogo fizike v različnih tehniških strokah.
   Zato naj
• povezujejo fizikalno znanje in razumevanje z vsakodnevnimi izkušnjami,
• se spoznajo s pomembnimi tehnološkimi aplikacijami fizikalnih zakonov,
• spoznajo (pozitivni in negativni) vpliv tega znanja na kvaliteto življenja in okol
4. spoznavajo naravo fizikalnega mišljenja in njegov pomen za razvoj splošne kulture.
   Zato naj
   • spoznavajo pomembnost povezovanja eksperimentalnega znanja s teoretičnim analitičnim in sintetičnim razmišljanjem,
   • se navajajo na obravnavo fizikalnih zakonitosti v matematičnem jeziku,
   • spoznavajo zgodovinske in socialne učinke razvoja naravoslovja nasploh in fizike še posebej.
5. si privzgojijo spoštljiv odnos do celotne narave in zavest o neizogibni soodvisnosti posameznika in družbe z naravo ter o njegovi soodgovornosti za obstoj življenja na Zemlji.

4. Učni cilji in priporočene dejavnosti

Ta katalog znanj  fizike vsebuje cilje, ki niso integrirani v strokovne predmete oz. strokovne vsebinske sklope programa Tehnik mehatronike. S tem se dijakom omogoča pregledno znanje fizike, ki ga potrebujejo tudi pri nadaljnjem študiju v višjih, visokih in univerzitetnih programih na področju naravoslovja in tehnike.

Zaradi povezovanja z znanjem, ki ga dijaki pridobijo pri strokovnih predmetih, je priporočljivo, da se predmet Fizika izvaja v drugem in tretjem letniku.

Priporočena časovna razporeditev 136 ur, namenjenih za fiziko:
116 ur – usvajanje vsebinskih in procesnih znanj, utrjevanje, preverjanje in ocenjevanje znanja,
20 ur – eksperimentalne vaje dijakov, pri katerih se dijaki delijo v skupine.

V nadaljevanju so zapisani učni cilji in priporočene dejavnosti. K naslovom poglavij učnih ciljev je v oklepajih navedeno priporočeno število ur, ki naj jih učitelj nameni za usvajanje vsebinskih in procesnih znanj, utrjevanje, preverjanje in ocenjevanje znanja. Njihova vsota znaša 116 ur, omenjenih v predhodnem odstavku.
V stolpcu Učni cilji so navedene povezave vsebin in procesov, taksonomske opredelitve vsebin ter spretnosti in veščine.

5. Odnosni cilji

Pouk fizike dijakom omogoča, da razumejo vpliv, ki ga imajo odkritja v fiziki na razvoj tehnologije in na splošne predstave o materialnem svetu. Spoznajo fizikalne zakonitosti delovanja strojev in naprav, s katerimi se srečujejo v vsakdanjem življenju.

Pouk fizike postavlja v ospredje višje miselne procese s poudarkom na razumevanju in vrednotenju sedanjosti, spodbuja dijake k raziskovanju in razlaganju pojavov v okolju in jim daje priložnost, da pridobijo znanje, razumevanje, vrednote, stališča, zavzetost in spretnosti, potrebne za varovanje in izboljšanje okolja.

6. Minimalni standardi

Minimalni standard razumemo kot opis znanja, potrebnega za zadostno oceno.
Za dosego pozitivne ocene naj dijaki dosežejo večino spodaj navedenih minimalnih standardov:

Poglavje Temperatura

Dijak naj:

• kvalitativno pojasni pojem idealnega plina,
  
• razloži definicijo Celzijeve temperaturne lestvice s kapljevinskim termometrom,
  
• pozna zveze med p, V in T za idealni plin,
  
• pojasni smisel vpeljave Kelvinove skale,
  
• pretvarja K v °C in obratno,
  
• navede primere, pri katerih je treba upoštevati temperaturno raztezanje,
  
• kvalitativno opiše delovanje termometrov (bimetalni, uporovni, kapljevinski).
  

Poglavje Delo, energija in toplota

Dijak naj:

• pozna pojem toplote,
  
• pozna definicijo specifične toplote,
  
• pojasni energijski zakon (ΔW =  A +Q),
  
• loči različne fazne prehode,
  
• zna definirati specifično talilno in izparilno toploto,
  
• ve, da se med faznim prehodom temperatura ne spreminja,
  
• našteje načine prenašanja toplote in navede primere iz vsakdanjega življenja,
  
• pozna pomen toplotne prevodnosti,
  
• zna našteti nekaj dobrih prevodnikov in izolatorjev.

Poglavje Nihanje in valovanje

Dijak naj:

• izračuna nihajni čas iz frekvence in obratno ter definira amplitudo, frekvenco, nihajni čas, en nihaj in ravnovesno ter skrajno lego,
  
• iz grafa odmik v odvisnosti od časa prebere nihajni čas in amplitudo,
  
• iz grafa v(t) in a(t) prebere največjo hitrost, največji pospešek, čase, ko sta hitrost in pospešek enaka nič,
  
• pojasni pojme: motnja, hitrost valovanja, valovna dolžina, frekvenca, hrib, dol, zgoščina, razredčina,
  
• pojasni razlike med transverzalnim in longitudinalnim valovanjem,
  
• zapiše in zna uporabiti enačbo c = λ ν,
  
• zna ponazoriti krožno in ravno valovanje z valovnimi črtami in žarki,
  
• zna opisati odboj valovanja na ravni površini.

Poglavje Zvok in svetloba

Dijak naj:

• pojasni, da je zvok longitudinalno valovanje,
  
• zna opisati razlike med vrstami zvoka – ton, zven, šum,
  
• definira lomni količnik,
  
• pozna vrste zrcal in leč,
  
• razvrsti zrcala in leče na zbiralne in razpršilne,
  
• razlikuje med navidezno in realno sliko,
  
• našteje EM-valovanja in pozna razlike oz. lastnosti IR, vidne in UV-svetlobe,
  
• našteje barve vidnega dela spektra,
  
• pojasni delovanje optične prizme pri razklonu bele svetlobe.

Poglavje Atom

Dijak naj:

• ve, iz česa je zgrajen atom. S pomočjo periodnega sistema elementov navede število elektronov v atomu in sestavo atomskega jedra,
  
• ve kaj so izotopi,
  
• kvalitativno pojasni fotoefekt na cinkovi plošči,
  
• pojasni delovanje rentgenske cevi,
  
• poveže energijo elektronov in energijo fotonov, dobljenih z rentgensko cevjo,
  

Poglavje Atomsko jedro

Dijak naj:

• definira masno število in vrstno število in pojasni pojma nukleon in izotop,
  
• kvalitativno pojasni masni defekt,
  
• opiše razpade alfa, beta in gama,
• kvalitativno opiše jedrsko cepitev, zlivanje jeder in delovanje jedrskega reaktorja,
  - navede osnovne lastnosti protona in nevtrona.

Poglavje Vesolje

Dijak naj:

• opiše sončni sistem,
  
• opiše gibanje Zemlje okoli Sonca,
  
• pojasni menjavanje letnih časov,
  
• ve, da poteka v Soncu zlivanje jeder, pri čemer se sprošča energija,
• pojasni različne barve zvezd.

7. Didaktična priporočila

S katalogom so določeni cilji, ki naj jih učitelj realizira pri pouku fizike. Vrstni red obravnave snovi je priporočen, vendar ni obvezujoč. Tudi število ur, namenjenih za posamezna poglavja, naj učitelj vzame kot orientacijsko.

Glede na to, da nekaterih standardnih poglavij fizike ni v tem katalogu, saj se snov teh poglavij obravnava v okviru strokovnih premetov, je zaradi učinkovitosti pouka potrebno sodelovanje in usklajevanje med učitelji pri načrtovanju pouka.

Za fiziko, kot temeljno naravoslovno znanost, so pomembni fizikalni eksperimenti, ki naj jih učitelj ustrezno vključuje v pouk. V okviru možnosti, ki jih omogoča opremljenost šole z eksperimentalno opremo naj izvaja  tako demonstracijske poskuse kot tudi eksperimentalne vaje dijakov.

Pouk fizike naj učitelj izboljša in popestri z uporabo računalniške tehnologije. Razvoj na tem področju je danes še vedno razmeroma hiter in na tem mestu ni smiselno omenjati konkretnih računalniških programov. Zagotovo pa lahko omenimo svetovni splet kot čedalje obsežnejši vir informacij in didaktičnih gradiv. Seveda pa bo vedno nekaj računalniških programov in gradiv, ki bodo strokovno ali didaktično oporečna. Učitelji naj izberejo ustrezna gradiva in na ta problem opozorijo tudi dijake. Še vedno velja upoštevati opozorilo, da naj računalniška simulacija, pa če je še tako dobra, ne nadomesti pravega eksperimenta. V večini primerov bo služila kot njegovo dopolnilo.

8. Izvedbeni standardi in normativi

Pri pouku fizike je potreben strokovni sodelavec – laborant, ki sodeluje pri pripravljanju demonstracijskih poskusov in eksperimentalnih vaj, vzdržuje opremo, učila in nabavlja material. Laborant sodeluje pri izvedbi eksperimentalnih vaj, pri katerih pomaga skrbeti za varnost in laboratorijski red.

9. Ocenjevanje

Znanje lahko učitelj preverja in ocenjuje na naslednje načine: ustno, pisno, ocenjevanje eksperimentalnega dela in ocenjevanje seminarskih nalog, če jih učitelj vključuje v pouk. Za dosego pozitivne ocene naj bo v oporo seznam minimalnih standardov, ki so del tega kataloga. Po teh standardih je za pozitivno oceno v večini primerov dovolj kvalitativno poznavanje obravnavanih fizikalnih pojavov. Pri tem naj učitelj upošteva priporočilo, da lahko dijak dobi pozitivno oceno tudi v primeru, ko katerega od minimalnih standardov dijak ne doseže, doseže pa nekatere druge standarde znanja.