plik doc
advertisement
FIZYKA Z TANGRAMEM Program nauczania fizyki w zakresie podstawowym wraz z planem wynikowym IV etap edukacyjny (szkoły ponadgimnazjalne) Elżbieta Bagińska-Stawiarz, Joanna Gondek © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 2 SPIS TREŚCI Wstęp .................................................................................................... 3 Podstawa programowa .......................................................................... 4 Ogólne założenia programu ................................................................... 5 Cele edukacyjne .................................................................................... 5 Treści kształcenia .................................................................................. 7 Ramowy rozkład materiału nauczania ................................................... 9 Szczegółowy rozkład materiału nauczania (plan wynikowy) ............... 11 Procedury osiągania celów .................................................................. 24 Szczegółowe procedury osiągania celów ............................................. 25 Propozycje metod oceny osiągnięć i pracy uczniów .............................. 27 © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 3 WSTĘP Niniejszy program obejmuje treści nauczania fizyki w zakresie podstawowym na IV etapie edukacyjnym zawarte w Podstawie programowej określonej w rozporządzeniu Ministra Edukacji Narodowej z dnia 23 grudnia 2008 roku (Dz. U. z 2009 r. Nr 4, poz. 17). Stanowi on element obudowy dydaktycznej podręcznika Fizyka z tangramem. Zgodnie z ideą zawartą w Podstawie programowej zakresu podstawowego przedmiotu fizyka stanowi kontynuację obowiązkowego procesu kształcenia fizyki rozpoczętego w gimnazjum. Ma też umożliwić uczniowi dokonanie świadomego wyboru przedmiotów do dalszej nauki w zakresie rozszerzonym. Oznacza to, że program oraz podręcznik fizyki muszą pogodzić oczekiwania bardzo zróżnicowanego kręgu odbiorców – pierwszoklasistów szkół ponadgimnazjalnych, wśród których będą na pewno uczniowie zainteresowani fizyką i jej dalszym poznawaniem w zakresie rozszerzonym, jak również tacy, którzy po pierwszej klasie zdecydują się zakończyć swoją edukację z tego przedmiotu. Musi też uwzględniać fakt, że w wypadku większości zagadnień omawianych w zakresie podstawowym (w szczególności z astronomii i fizyki jądrowej) nie przewidziano ponownego ich omawiania, uzupełniania ani powtórzenia w ramach zakresu rozszerzonego. Dlatego niniejszy program i odpowiadający mu podręcznik zostały tak opracowane, by uczniowie, którzy zdecydują się kontynuować naukę fizyki w zakresie rozszerzonym, byli rzetelnie przygotowani do zdania matury z tego przedmiotu. Aby sprostać wszystkim oczekiwaniom, dołożono starań, by podręcznik zawierał nie tylko wyczerpujące wyjaśnienia omawianych zagadnień, ale też rozbudzał zainteresowanie przedmiotem. Między innymi w tym celu zamieszczono w nim liczne ciekawostki, uzupełnienia, biogramy i cytaty wybitnych naukowców. Przyczynia się to do uwiarygodnienia przekazywanych treści. Wskazuje także pozytywne wzorce oraz uświadamia uczniom, że za wszelkimi dokonaniami – poza talentem – stoi ciężka i wytrwała praca. Ponieważ zależy nam, by realizacja programu była efektywna i satysfakcjonująca, oprócz podręcznika w wersji tradycyjnej przygotowaliśmy też jego wersję multimedialną wraz z komentarzami dla nauczyciela i rozwiązaniami zadań. Szczegółowe informacje na ten temat znajdują się na stronie internetowej Wydawnictwa. PODSTAWA PROGRAMOWA IV etap edukacyjny – zakres podstawowy I. Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych. II. Przeprowadzanie doświadczeń i wyciąganie wniosków z otrzymanych wyników. © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 4 III. Wskazywanie w otaczającej rzeczywistości przykładów zjawisk opisywanych za pomocą poznanych praw i zależności fizycznych. IV. Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy przeczytanych tekstów (w tym popularno-naukowych). 1. Grawitacja i elementy astronomii. Uczeń: 1) opisuje ruch jednostajny po okręgu, posługując się pojęciem okresu i częstotliwości; 2) opisuje zależności między siłą dośrodkową a masą, prędkością liniową i promieniem oraz wskazuje przykłady sił pełniących rolę siły dośrodkowej; 3) interpretuje zależności między wielkościami w prawie powszechnego ciążenia dla mas punktowych lub rozłącznych kul; 4) wyjaśnia, na czym polega stan nieważkości, i podaje warunki jego występowania; 5) wyjaśnia wpływ siły grawitacji Słońca na ruch planet i siły grawitacji planet na ruch ich księżyców, wskazuje siłę grawitacji jako przyczynę spadania ciał na powierzchnię Ziemi; 6) posługuje się pojęciem pierwszej prędkości kosmicznej i satelity geostacjonarnego; opisuje ruch sztucznych satelitów wokół Ziemi (jakościowo), wskazuje siłę grawitacji jako siłę dośrodkową, wyznacza zależność okresu ruchu od promienia orbity (stosuje III prawo Keplera); 7) wyjaśnia, dlaczego planety widziane z Ziemi przesuwają się na tle gwiazd; 8) wyjaśnia przyczynę występowania faz i zaćmień Księżyca; 9) opisuje zasadę pomiaru odległości z Ziemi do Księżyca i planet opartą na paralaksie i zasadę pomiaru odległości od najbliższych gwiazd opartą na paralaksie rocznej, posługuje się pojęciem jednostki astronomicznej i roku świetlnego; 10) opisuje zasadę określania orientacyjnego wieku Układu Słonecznego; 11) opisuje budowę Galaktyki i miejsce Układu Słonecznego w Galaktyce; 12) opisuje Wielki Wybuch jako początek znanego nam Wszechświata; zna przybliżony wiek Wszechświata, opisuje rozszerzanie się Wszechświata (ucieczkę galaktyk). 2. Fizyka atomowa. Uczeń: 1) opisuje promieniowanie ciał, rozróżnia widma ciągłe i liniowe rozrzedzonych gazów jednoatomowych, w tym wodoru; 2) interpretuje linie widmowe jako przejścia między poziomami energetycznymi atomów; 3) opisuje budowę atomu wodoru, stan podstawowy i stany wzbudzone; 4) wyjaśnia pojęcie fotonu i jego energii; 5) interpretuje zasadę zachowania energii przy przejściach elektronu między poziomami energetycznymi w atomie z udziałem fotonu; 6) opisuje efekt fotoelektryczny, wykorzystuje zasadę zachowania energii do wyznaczenia energii i prędkości fotoelektronów. 3. Fizyka jądrowa. Uczeń: 1) posługuje się pojęciami pierwiastek, jądro atomowe, izotop, proton, neutron, elektron; podaje skład jądra atomowego na podstawie liczby masowej i atomowej; 2) posługuje się pojęciami: energii spoczynkowej, deficytu masy i energii wiązania; oblicza te wielkości dla dowolnego pierwiastka układu okresowego; 3) wymienia właściwości promieniowania jądrowego α, β, γ; opisuje rozpady alfa, beta (wiadomości o neutrinach nie są wymagane), sposób powstawania promieniowania gamma; posługuje się pojęciem jądra stabilnego i niestabilnego; 4) opisuje rozpad izotopu promieniotwórczego, posługując się pojęciem czasu połowicznego rozpadu; rysuje wykres zależności liczby jąder, które uległy rozpadowi od © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 5 czasu; wyjaśnia zasadę datowania substancji na podstawie składu izotopowego, np. datowanie węglem 14C; 5) opisuje reakcje jądrowe, stosując zasadę zachowania liczby nukleonów i zasadę zachowania ładunku oraz zasadę zachowania energii; 6) opisuje wybrany sposób wykrywania promieniowania jonizującego; 7) wyjaśnia wpływ promieniowania jądrowego na materię oraz na organizmy; 8) podaje przykłady zastosowania zjawiska promieniotwórczości i energii jądrowej; 9) opisuje reakcję rozszczepienia uranu 235U zachodzącą w wyniku pochłonięcia neutronu; podaje warunki zajścia reakcji łańcuchowej; 10) opisuje działanie elektrowni atomowej oraz wymienia korzyści i zagrożenia płynące z energetyki jądrowej; 11) opisuje reakcje termojądrowe zachodzące w gwiazdach oraz w bombie wodorowej. OGÓLNE ZAŁOŻENIA PROGRAMU Niniejszy program jest przeznaczony do realizacji obowiązującej Podstawy programowej i obejmuje wszystkie zawarte w niej treści dotyczące kształcenia z fizyki w zakresie podstawowym w szkołach ponadgimnazjalnych. Zagadnienia wymienione w Podstawie zostały odpowiednio rozwinięte, wytłumaczone i zilustrowane możliwie ciekawymi przykładami. Język przekazu jest dostosowany do możliwości percepcyjnych uczniów, którzy pomyślnie zakończyli edukację w gimnazjum. W ramowym planie nauczania (Rozporządzenie Ministra Edukacji Narodowej z dnia 7 lutego 2012 r.) przewidziano 30 godzin na kształcenie z fizyki w zakresie podstawowym i taki wymiar godzin pozwala na zrealizowanie treści zawartych w niniejszym programie. Program i podręcznik umożliwiają realizację wszystkich celów kształcenia (wymagań ogólnych i szczegółowych) wymienionych w Podstawie programowej. Jednak za najważniejsze przyjęto kształcenie umiejętności logicznego i krytycznego myślenia, postrzegania zjawiska fizycznego jako ciągu zdarzeń powiązanych przyczynowo, rozróżniania przyczyn i skutków, a także uświadomienie uczniom złożoności i bogactwa otaczającego nas świata. Za priorytetowe na tym poziomie kształcenia uznano położenie nacisku na rozumienie treści, rozbudzenie zainteresowań, przygotowanie do samodzielnego uzupełniania wiedzy przyrodniczej oraz krytycznego odbioru informacji zawartych m.in. w czasopismach popularnonaukowych oraz docierających z różnych mediów. Właśnie takie podejście znajduje odzwierciedlenie w przedstawionych zamierzonych osiągnięciach uczniów, gdzie informacje konieczne do zapamiętania zostały ograniczone do niezbędnego minimum. Zrealizowanie celów stawianych przed nauczaniem fizyki będzie możliwe dzięki zastosowaniu takich metod pracy z uczniami, które zmotywują ich do szeroko rozumianej aktywności intelektualnej. Wówczas w sposób naturalny rozbudzi się w nich ciekawość świata i zainteresowanie naukami przyrodniczymi. Stworzy to także sprzyjające okoliczności do kształtowania umiejętności uczenia się i samodzielnego zdobywania wiedzy oraz dokonywania rzetelnej samooceny. CELE EDUKACYJNE © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 6 Każda lekcja, w tym także z fizyki, służy realizowaniu zarówno celów edukacyjnych, jak i wychowawczych, a każdy nauczyciel przez swój systematyczny kontakt z uczniami wpływa na ich wszechstronny rozwój: intelektualny i osobowości. Dlatego wśród celów ogólnych wyróżniamy: – doskonalenie u uczniów umiejętności logicznego i krytycznego myślenia, – umożliwienie zdobycia rzetelnej ogólnej wiedzy z fizyki i astronomii, – zaszczepienie potrzeby dalszego kształcenia się i rozwoju, – kształtowanie charakteru i postawy człowieka prawego, świadomego zasad obowiązujących w przyrodzie, żyjącego w zgodzie z naturą i samym sobą. Cele kształcące i poznawcze: – Zapoznanie z prawidłowościami zjawisk fizycznych i astronomicznych. – Ukazanie fizyki jako nauki wewnętrznie spójnej. – Zaznajomienie ze znaczeniem fizyki dla rozwoju innych dyscyplin naukowych (np. techniki, medycyny, energetyki). – Rozwijanie umiejętności dostrzegania zjawisk fizycznych oraz astronomicznych w otaczającym nas świecie. – Kształtowanie umiejętności opisywania zjawisk zachodzących w przyrodzie, rozróżniania ich przyczyn i skutków, a także rozumienie konsekwencji, jakie wynikają z ich zajścia. – Doskonalenie umiejętności planowania i przeprowadzania prostych doświadczeń oraz wyciągania z nich wniosków (w ramach zagadnień objętych Podstawą programową), a także uświadomienie, że niektóre z doświadczeń mogą mieć (z obiektywnych powodów) jedynie postać eksperymentu myślowego. – Ukazanie możliwości wynikających z powszechnego dostępu do informacji. – Wyrabianie umiejętności krytycznego analizowania i weryfikowania informacji. – Uświadomienie korzyści wynikających ze stosowania nowoczesnych technologii. – Rozbudzenie zainteresowań naukami przyrodniczymi, zachęcenie do kontynuowania nauki fizyki i motywowanie do dalszego rozwoju intelektualnego. – Ukazanie możliwości zawodowych i ścieżki kariery związanej z podjęciem dalszej nauki fizyki w zakresie rozszerzonym. Cele wychowawcze i społeczne: – Kształtowanie wrażliwości na piękno przyrody i zainteresowania jej bogactwem. – Kształtowanie postawy świadomego konsumenta dóbr przyrody (w tym świadomość korzyści i zagrożeń wynikających z wykorzystania różnych źródeł energii). – Motywowanie do zdobywania wiedzy i nieustannego wszechstronnego rozwoju. – Rozwijanie umiejętności pracy w grupie (wspólne ustalanie i przestrzeganie reguł postępowania, dbałość o wykonanie powierzonego zadania i współodpowiedzialność za końcowy efekt współpracy). – Rozumienie zasad kulturalnej i rzeczowej dyskusji (w tym umiejętność słuchania i analizowania argumentacji innych uczestników dyskusji oraz dobierania odpowiednich własnych argumentów, odważne zabieranie głosu i formułowanie opinii). – Ukazanie godnych naśladowania osób ze świata nauki, przekonanie o korzyściach wynikających z wytrwałej pracy i z konsekwentnego dążenia do osiągnięcia obranego celu. – Kształtowanie świadomości społecznej i aktywnej postawy wobec problemów związanych z rozwojem techniki i nowych technologii. – Rozwijanie korzystnych cech charakteru, m.in. empatii, uczciwości, rzetelności, systematyczności, wytrwałości, samokontroli i rzetelnej samooceny. © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM TREŚCI KSZTAŁCENIA GRAWITACJA, ELEMENTY ASTRONOMII 1. Względność ruchu 2. Paralaksa Paralaksa a wyznaczanie odległości 3. Ruch ciał niebieskich Ziemia jako centrum Wszechświata Rozmiary ciał niebieskich i ich odległość od Ziemi 4. Ruch planet – teoria Kopernika Paralaksa roczna gwiazd 5. Ruch ciał niebieskich – prawa Keplera Pierwsze prawo Keplera Drugie prawo Keplera Trzecie prawo Keplera 6. Prawo powszechnego ciążenia Prawo powszechnego ciążenia (grawitacji) Siły grawitacji Masa Ziemi 7. Ruch po okręgu Częstotliwość i okres ruchu po okręgu Prędkość średnia w ruchu okresowym po okręgu Prędkość w ruchu jednostajnym po okręgu Przyspieszenie w ruchu jednostajnym po okręgu 8. Ruch jednostajny po okręgu – siła dośrodkowa 9. Zasady dynamiki Newtona dokładniej Pierwsza zasada dynamiki Newtona Druga zasada dynamiki Newtona Trzecia zasada dynamiki Newtona 10. Siła grawitacji a ruch ciał 11. Siła ciężkości jako siła dośrodkowa III prawo Keplera dla satelitów planet III prawo Keplera dla planet Masa Słońca 12. Stan nieważkości 13. Najbliższy sąsiad Ziemi – Księżyc 14. Zaćmienia Księżyca i Słońca Zaćmienie Księżyca Zaćmienie Słońca FIZYKA ATOMOWA 15. Odkrycie atomu Zjawiska świetlne 16. Widma promieniowania ciał Widmo promieniowania wodoru 17. Odkrycie elektronu 18. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Zagadka zjawiska fotoelektrycznego © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe 7 PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM Fotony – kwanty energii elektromagnetycznej Równanie fotoelektryczne Einsteina 19. Odkrycie jądra atomu 20. Model budowy atomu wodoru Ruch elektronu w atomie wodoru Energia elektronu w atomie wodoru Widmo promieniowania atomu wodoru Widmo promieniowania atomów a teoria fotonowa FIZYKA JĄDROWA 21. Promieniotwórczość naturalna Promieniowanie α, β, γ Jądro atomu 22. Jądro atomu – energia wiązania Defekt masy Energia wiązania Energia wiązania na nukleon Nietrwałe (niestabilne) jądra atomowe Trwałe (stabilne) jądra atomowe 23. Spontaniczne przemiany jądrowe Przemiana α (rozpad alfa) Przemiana β (rozpad beta) Przemiana γ (rozpad gamma) 24. Czas połowicznego zaniku izotopu Aktywność promieniotwórcza próbki izotopu Określanie upływu czasu – datowanie 25. Reakcje jądrowe Sztuczna promieniotwórczość 26. Reakcja rozszczepienia jądra atomu Łańcuchowa reakcja rozszczepienia Reaktor jądrowy Elektrownie jądrowe 27. Reakcja syntezy jądrowej Cykl reakcji termojądrowych zachodzących w Słońcu Synteza jądrowa w warunkach ziemskich 28. Promieniowanie jonizujące Detektory promieniowania jonizującego Promieniowanie jonizujące w medycynie WSZECHŚWIAT 29. Struktura i historia Wszechświata Gwiazdy Galaktyki Droga Mleczna Teoria Wielkiego Wybuchu © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe 8 PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 9 RAMOWY ROZKŁAD MATERIAŁU NAUCZANIA 34 h GRAWITACJA I ELEMENTY ASTRONOMII – 12h + 1h + 1h 1. Względność ruchu 2. Paralaksa Paralaksa a wyznaczanie odległości 3. Ruch ciał niebieskich Ziemia jako centrum Wszechświata Rozmiary ciał niebieskich i ich odległość od Ziemi 4. Ruch planet – teoria Kopernika Paralaksa roczna gwiazd 5. Ruch ciał niebieskich – prawa Keplera Pierwsze prawo Keplera Drugie prawo Keplera Trzecie prawo Keplera 6. Prawo powszechnego ciążenia Prawo powszechnego ciążenia (grawitacji) Siły grawitacji Masa Ziemi 7. Ruch po okręgu Częstotliwość i okres ruchu po okręgu Prędkość średnia w ruchu okresowym po okręgu Prędkość w ruchu jednostajnym po okręgu Przyspieszenie w ruchu jednostajnym po okręgu 8. Ruch jednostajny po okręgu – siła dośrodkowa 9. Zasady dynamiki Newtona dokładniej Pierwsza zasada dynamiki Newtona Druga zasada dynamiki Newtona Trzecia zasada dynamiki Newtona 10. Siła grawitacji a ruch ciał (przyspieszenie grawitacyjne) 11. Siła ciężkości jako siła dośrodkowa III prawo Keplera dla satelitów planet III prawo Keplera dla planet Masa Słońca 12. Stan nieważkości 13. Najbliższy sąsiad Ziemi – Księżyc 14. Zaćmienia Księżyca i Słońca Zaćmienie Księżyca Zaćmienie Słońca Powtórzenie wiadomości 1h 1h 1h 1h 1h 2h 1h 1h 2h 2h 1h FIZYKA ATOMOWA – 5h + 1h 15. Odkrycie atomu Zjawiska świetlne 16. Widma promieniowania ciał Widmo promieniowania wodoru 17. Odkrycie elektronu 18. Zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne Zagadka zjawiska fotoelektrycznego Fotony – kwanty energii elektromagnetycznej Równanie fotoelektryczne Einsteina © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe 1h 2h PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 19. Odkrycie jądra atomu 20. Model budowy atomu wodoru Ruch elektronu w atomie wodoru Energia elektronu w atomie wodoru Widmo promieniowania atomu wodoru Widmo promieniowania atomów a teoria fotonowa Powtórzenie wiadomości 10 2h 1h FIZYKA JĄDROWA – 11h + 1 h 21. Promieniotwórczość naturalna Promieniowanie α, β, γ Jądro atomu 22. Jądro atomu – energia wiązania Defekt masy Energia wiązania Energia wiązania na nukleon Nietrwałe (niestabilne) jądra atomowe Trwałe (stabilne) jądra atomowe 23. Spontaniczne przemiany jądrowe Przemiana α (rozpad alfa) Przemiana β (rozpad beta) Przemiana γ (rozpad gamma) 24. Czas połowicznego zaniku izotopu Aktywność promieniotwórcza próbki izotopu Określanie upływu czasu – datowanie 25. Reakcje jądrowe Sztuczna promieniotwórczość 26. Reakcja rozszczepienia jądra atomu Łańcuchowa reakcja rozszczepienia Reaktor jądrowy Elektrownie jądrowe 27. Reakcja syntezy jądrowej Cykl reakcji termojądrowych zachodzących w Słońcu Synteza jądrowa w warunkach ziemskich 28. Promieniowanie jonizujące Detektory promieniowania jonizującego Promieniowanie jonizujące w medycynie Powtórzenie wiadomości 3h 2h 1h 2h 2h 1h 1h WSZECHŚWIAT – 2h 29. Struktura i historia Wszechświata Gwiazdy Galaktyki Droga Mleczna Teoria Wielkiego Wybuchu © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe 2h PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe 11 PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 12 SZCZEGÓŁOWY ROZKŁAD MATERIAŁU NAUCZANIA Z UWZGLĘDNIENIEM CELÓW OPERACYJNYCH (CZYLI PLANU WYNIKOWEGO) GRAWITACJA I ELEMENTY ASTRONOMII TEMAT TREŚCI KONIECZNE Uczeń: TREŚCI PODSTAWOWE Uczeń: TREŚCI ROZSZERZONE Uczeń: TREŚCI DOPEŁNIAJĄCE Uczeń: 1 Względność ruchu. Zjawisko paralaksy. – wie, co to jest układ odniesienia, – wie, co to jest względność ruchu. – potrafi wyjaśnić na przykładzie, na czym polega względność ruchu, – potrafi wyjaśnić zjawisko paralaksy, – wie, co to jest kąt paralaksy, – wie, że zjawisko paralaksy umożliwia określenie odległości. – potrafi opisać ruch ciała względem różnych układów odniesienia, – potrafi opisać metodę określania odległości wykorzystującą zjawisko paralaksy. – potrafi rozwiązać zadania rachunkowe dotyczące określania odległości na podstawie znajomości kąta paralaksy (w sytuacjach, gdy rozważania sprowadzają się do trójkątów prostokątnych z kątem ostrym 30°, 45° lub 60°). 2 Geocentryzm. Paralaksa geocentryczna. – wie, co to jest geocentryzm. – wie, co to jest kąt paralaksy geocentrycznej, – zna przybliżoną wartość odległości Księżyc – Ziemia. – potrafi opisać metodę określania promienia kuli ziemskiej, – potrafi opisać metodę wyznaczania odległości między Księżycem i Ziemią na podstawie zjawiska paralaksy. – zna historię astronomii starożytności. 3 Teoria Kopernika. Paralaksa roczna – wie, co oznacza termin heliocentryzm, – zna jednostki odległości stosowane – wyjaśnia, dlaczego planety obserwowane z Ziemi przesuwają się na tle gwiazd, – wie, co to jest kąt paralaksy – potrafi opisać metodę wyznaczania odległości gwiazda – Ziemia na podstawie zjawiska – zna osiągnięcia Mikołaja Kopernika, – rozumie znaczenie teorii Kopernika dla postępu © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe rozwoju w PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 13 gwiazd. w astronomii. heliocentrycznej, – potrafi zdefiniować jednostki odległości: astronomiczną i rok świetlny. paralaksy heliocentrycznej, – potrafi przeliczać jednostki odległości. i rozwoju nauki. 4 Prawa Keplera. – potrafi opisać ruch planet wokół Słońca. – wie, co Keplera. – zna treść praw Keplera. – potrafi omówić znaczenie odkryć Keplera. 5 Prawo powszechnego ciążenia (grawitacji). – zna treść prawa powszechnego ciążenia (grawitacji), – rozumie, że poznany w gimnazjum ciężar ciała to siła oddziaływania grawitacyjnego między ciałem a Ziemią, – zna wzór opisujący wartość sił oddziaływania grawitacyjnego, – zna rząd wielkości stałej grawitacji. – potrafi omówić (zinterpretować) wzór opisujący wartość sił oddziaływania grawitacyjnego, – wie, że oddziaływanie grawitacyjne jest wzajemne, – rozumie, że wartość stałej grawitacji jest taka sama dla wszystkich ciał, – potrafi obliczyć wartości sił oddziaływania grawitacyjnego dwóch ciał. – rozumie, że każde dwa ciała obdarzone masą przyciągają się siłami grawitacji, – ma świadomość, że wartość siły grawitacji działającej na dane ciało zależy także od masy tego ciała, – potrafi wyjaśnić, dlaczego nie obserwuje się skutków grawitacyjnego oddziaływania między ciałami o masach porównywalnych z masami ciał znajdujących się na Ziemi, – potrafi wyjaśnić, dlaczego nie obserwuje się skutków tego, że ciała znajdujące się na Ziemi przyciągają Ziemię siłami grawitacji. – rozumie znaczenie odkrycia przez Newtona grawitacji (powszechnego ciążenia), – zna najważniejsze odkrycia, które przyczyniły się do sformułowania prawa powszechnej grawitacji. © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe opisują prawa PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 6, 7 Ruch jednostajny po okręgu. Siła dośrodkowa. – wie, co to jest okres i częstotliwość ruchu po okręgu, – potrafi obliczyć okres i częstotliwość ruchu po okręgu, – wie, jaki ruch nazywamy ruchem jednostajnym, – wie, że ruch po okręgu jest ruchem z przyspieszeniem, – zna równanie F m v2 opisujące r wartość siły pełniącej funkcję siły dośrodkowej. – potrafi obliczyć prędkość średnią ciała poruszającego się po okręgu ruchem okresowym, – potrafi obliczyć wartość prędkości ciała poruszającego się ruchem jednostajnym po okręgu, – potrafi opisać kierunek i zwrot siły dośrodkowej, – wie, że funkcję siły dośrodkowej może pełnić kilka sił działających jednocześnie na ciało, – wie, że jeżeli ciało o masie m porusza się po okręgu o promieniu r ruchem jednostajnym z prędkością o wartości v, to wartość siły wypadkowej sił działających na to ciało można opisać równaniem © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe F m v2 . r – wie, że wektor prędkości i wektor przyspieszenia ciała poruszającego się ruchem jednostajnym po okręgu są wzajemnie prostopadłe, – potrafi wykazać, że przyspieszenie dośrodkowe opisuje tylko szybkość zmian kierunku wektora prędkości ciała, – potrafi obliczyć wartość przyspieszenia dośrodkowego ciała poruszającego się ruchem jednostajnym po okręgu, – wie, że wektor prędkości ciała poruszającego się ruchem jednostajnym po okręgu i wektor siły wypadkowej sił działających na to ciało są wzajemnie prostopadłe, – potrafi obliczyć, jaką wartość musi mieć siła wypadkowa sił działających na ciało o masie m, aby siły te spowodowały ruch tego ciała po okręgu o promieniu r z prędkością o wartości v. 14 – potrafi przeanalizować przykłady ruchu po okręgu, wykazując, że siły działające na ciało mogą pełnić funkcję siły dośrodkowej. PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 15 8 Zasady dynamiki Newtona dokładniej. – zna treść zasad dynamiki Newtona. – rozumie, że I zasada dynamiki Newtona nie wynika z II zasady dynamiki. – wie, że III zasada dynamiki pozwala stwierdzić, czy wybrany układ odniesienia jest układem inercjalnym. – potrafi wskazać dla danego ciała układy odniesienia inercjalne i nieinercjalne, – rozumie, że III zasada dynamiki wyraża wzajemność oddziaływań fizycznych. 9 Siła grawitacji a ruch ciał – przyspieszenie grawitacyjne. – rozumie, że poznany w gimnazjum ciężar ciała to siła oddziaływania grawitacyjnego między ciałem a Ziemią, – wie jaki ruch nazywany jest spadkiem swobodnym, – wie, co oznacza pojęcie „przyspieszenie grawitacyjne”, – wie od czego zależy wartość przyspieszenia grawitacyjnego. – wie, kiedy można uznać spadek swobodny za ruch ze stałym przyspieszeniem, – potrafi wykazać, że czas spadku swobodnego z danej wysokości nad powierzchnią Ziemi (planety) wszystkich ciał jest taki sam, – potrafi obliczyć wartość przyspieszenia grawitacyjnego na podstawie wzoru – potrafi wyprowadzić równanie opisujące wartość przyspieszenia grawitacyjnego, – rozumie, że to, iż przyspieszenie grawitacyjne wszystkich ciał znajdujących się w takiej samej odległości od Ziemi ma taką samą wartość i zwrot, jest zgodne z II zasadą dynamiki, – rozumie, że kształt toru ruchu ciała, na które działa jedynie siła grawitacji, zależy od prędkości początkowej ciała. – potrafi wykazać, że czas spadku swobodnego i rzutu poziomego z danej wysokości nad powierzchnią Ziemi (planety) wszystkich ciał jest taki sam. – wie, co to są satelity planet, – wie, że siłą powodującą ruch satelitów wokół planet – wie, co to jest pierwsza prędkość kosmiczna, – wie, co to znaczy, że satelita jest stacjonarny, – zna III prawo Keplera, – rozumie, wprowadzono pierwszej kosmicznej, – potrafi – potrafi wykazać, że siła grawitacji z istoty swej natury (siła centralna) może pełnić funkcję siły dośrodkowej, 10, 11 Siła ciężkości jako siła dośrodkowa. Stan nieważkości. © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe g G m . r2 po co pojęcie prędkości omówić PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 12, 13 Fazy Księżyca. Zaćmienia Księżyca i Słońca. 16 jest siła grawitacji, z jaką działają na nie planety, – wie, że siłą powodującą ruch planet wokół Słońca jest siła oddziaływania grawitacyjnego między planetami i Słońcem, – potrafi opisać stan nieważkości. – wie, jak zastosować prawo Keplera. III (zinterpretować) III prawo Keplera, – wie, że dokładna postać III prawa Keplera dla satelitów każdej planety jest inna, – potrafi stwierdzić, czy ciało jest w stanie nieważkości, – rozumie, że gdy ciało jest w stanie nieważkości, to na to ciało nie działają siły nacisku. – potrafi wyprowadzić III prawo Keplera z prawa powszechnego ciążenia (grawitacji). – wie, że Księżyc obraca się wokół własnej osi, – wie, co to są fazy Księżyca i potrafi je rozpoznać, – wie, co to jest zaćmienie Księżyca, – wie, co to jest zaćmienie Słońca. – potrafi opisać powstawanie faz Księżyca, – potrafi wyjaśnić znaczenie nachylenia płaszczyzny orbity Księżyca wokół Ziemi i płaszczyzny orbity Ziemi w ruchu wokół Słońca na powstawanie faz Księżyca – potrafi opisać, kiedy może dojść do zaćmienia Księżyca, – potrafi opisać warunki wystąpienia zaćmienia Słońca. – potrafi wyjaśnić, dlaczego z Ziemi widać ciągle tę samą część powierzchni Księżyca, – potrafi wyjaśnić, dlaczego z danego punktu Ziemi rzadziej obserwuje się zaćmienia Słońca niż Księżyca. – potrafi wyjaśnić, dlaczego Księżyc jest widoczny tuż po i tuż przed nowiem, – potrafi wyjaśnić, dlaczego Księżyc jest widoczny także w czasie jego zaćmienia. © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 17 FIZYKA ATOMOWA TEMAT TREŚCI KONIECZNE Uczeń: TREŚCI PODSTAWOWE Uczeń: TREŚCI ROZSZERZONE Uczeń: TREŚCI DOPEŁNIAJĄCE Uczeń: 1 Widma promieniowania ciał. – wie, co to jest atom, – wie, co to jest pierwiastek chemiczny, – wie, co to jest emisyjne widmo promieniowania elektromagnetycznego ciał, – wie, co to jest widmo absorpcyjne, – potrafi opisać widmo liniowe, pasmowe, ciągłe promieniowania elektromagnetycznego ciał. – potrafi opisać widmo emisyjne pojedynczych atomów pierwiastków chemicznych, – potrafi opisać widmo emisyjne cząsteczek pierwiastków i związków chemicznych, – potrafi opisać widmo emisyjne pierwiastków i związków chemicznych w stałym i ciekłym stanie skupienia, – potrafi opisać widmo światła emitowanego przez atomy wodoru. – rozumie, że światło to fale elektromagnetyczne o częstotliwościach z pewnego przedziału częstotliwości, – wie, co leży u podstaw spektroskopii (analizy) widmowej, – potrafi na podstawie emisyjnego liniowego widma promieniowania zidentyfikować źródło tego promieniowania. – zna historię poznania atomowej budowy materii, – zna historię rozwoju nauki o zjawiskach świetlnych i świetle, – wie, o istnieniu pól elektrycznego, magnetycznego, elektromagnetycznego, – rozumie związek między falami elektromagnetycznymi a polem elektromagnetycznym. 2, 3 Zjawisko fotoelektrycz ne zewnętrzne. – wie, co to jest elektron, – wie, co to jest proton, – wie na czym polega zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne, – wie, jakie jest znaczenie pojęcia kwantu w fizyce, – wie, co to jest foton, – potrafi obliczyć energię fotonu na podstawie częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego, – potrafi obliczyć częstotliwość promieniowania – wie, co to są cząstki elementarne, – potrafi wskazać fakty obserwacyjne, które nie pozwalały na wyjaśnienie zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego na podstawie założenia, że – rozumie znaczenie odkrycia elektronu jako cząstki materialnej, – rozumie znaczenie odkrycia elektronu jako składnika atomu, – rozumie znaczenie odkrycia jądra atomu, © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 4, 5 Model budowy atomu wodoru według Bohra. 18 – zna rząd wielkości stałej Placka. elektromagnetycznego na podstawie energii fotonu tego promieniowania, – potrafi wymienić założenia Einsteina na temat istoty zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego. promieniowanie elektromagnetyczne jest falą, – zna i rozumie równanie fotoelektryczne Einsteina, – potrafi wykazać w zjawisku fotoelektrycznym zewnętrznym zachowanie energii, – potrafi naszkicować i wyjaśnić wykres przedstawiający zależność energii kinetycznej fotoelektronów od częstotliwości promieniowania elektromagnetycznego wywołującego zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne. – rozumie znaczenie odkrycia fotonów, – rozumie, w jakim sensie foton nie jest klasyczną cząstką (nie istnieje w spoczynku), – rozumie, że teoria fotonowa i teoria falowa promieniowania elektromagnetycznego są teoriami wzajemnie się uzupełniającymi. – wie, jak jest zbudowany atom (jądro i elektrony), – potrafi przedstawić model budowy atomu według Bohra. – potrafi opisać doświadczenia E. Rutherforda, – potrafi wymienić podstawowe założenia modelu budowy atomu według Bohra, – potrafi wytłumaczyć pojęcia skwantowanie odległości między elektronem a jądrem atomu wodoru, – potrafi uzasadnić wnioski, jakie wyciągnął E. Rutherford z wyników doświadczeń nad rozpraszaniem cząstek α w foliach metali, – potrafi wyjaśnić, które założenia Bohra dotyczące budowy atomu są niezgodne z mechaniką klasyczną, – rozumie zgodność – rozumie pojęcie potencjalnej energii elektrycznej, – rozumie sens pojęcia „stan związany elektronu i jądra atomu”, – rozumie, dlaczego zrozumienie pochodzenia promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez ciała było możliwe dopiero po © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM skwantowanie energii elektronu w atomie wodoru, – rozumie, co to jest stan podstawowy i stan wzbudzony atomu. 19 modelu budowy atomu według Bohra z teorią fotonową Einsteina, – rozumie, co leży u podstaw spektroskopii (analizy) widmowej, – potrafi obliczyć energię fotonu emitowanego przez atom przy przejściu elektronu na orbitę o mniejszym promieniu. poznaniu budowy atomu, – wie, że model atomu wodoru według Bohra został zastąpiony bardziej dokładnymi teoriami, – zna wkład Polaków w poznanie budowy materii. FIZYKA JĄDROWA TEMAT TREŚCI KONIECZNE Uczeń: TREŚCI PODSTAWOWE Uczeń: TREŚCI ROZSZERZONE Uczeń: TREŚCI DOPEŁNIAJĄCE Uczeń: 1 Promieniotw órczość naturalna. – wie, jakie zjawisko jest nazywane promieniotwórczością naturalną, – wie, co to jest promieniowanie α, β, γ, – wie, co to są izotopy, – wie, co to jest neutron, – wie, co to są siły jądrowe. – zna wkład M. Skłodowskiej-Curie w poznanie zjawiska promieniotwórczości naturalnej, – wie, że promieniowanie α i β to strumienie cząstek (α i β), – wie, że promieniowanie γ to promieniowanie elektromagnetyczne. – rozumie, że jądra atomów istnieją dzięki istnieniu w przyrodzie oddziaływania silnego, – potrafi uzasadnić, dlaczego siły elektryczne nie mogą być powodem istnienia jąder atomowych. – zna historię poznania promieniotwórczości naturalnej i budowy jądra atomu. 2, 3 Budowa jądra atomu. – wie jak jest zbudowane jadro atomu, – potrafi atomu – rozumie pojęcie energii spoczynkowej, – wie, co to są antycząstki, – wie, co to jest anihilacja © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe opisać skład dowolnego PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 4, 5 20 Energia wiązania. – wie, co to są nukleony, – wie, co to są liczby atomowa i masowa, – wie, co to jest defekt masy, – wie, co to jest energia wiązania jądra atomu, – wie, jakie jądra atomowe nazywane są nietrwałymi (niestabilnymi), a jakie trwałymi (stabilnymi), – zna wartość prędkości światła w próżni (przybliżoną wartość 3 · 108 m/s). pierwiastka chemicznego na podstawie liczb atomowej i masowej, – potrafi obliczyć defekt masy, – potrafi obliczyć energię spoczynkową, – wie, że wartość prędkości światła w próżni jest stałą fizyczną, – potrafi obliczyć energię wiązania jądra atomu, – potrafi obliczyć energię wiązania jądra przypadającą na jeden nukleon. – rozumie sens równania E = mc2, – potrafi omówić wykres przedstawiający zależność energii wiązania na nukleon od liczby masowej, – rozumie, że przekształcanie się jąder atomowych w inne jądra związane przekształcanie się energii spoczynkowej w inne rodzaje energii. i kreacja, – zna podstawowe tezy szczególnej teorii względności Einsteina. Spontaniczn e przemiany jądrowe. – wie, jakie zjawiska są nazywane spontanicznymi przemianami (rozpadami) jądrowymi, – potrafi wymienić przykłady spontanicznych przemian jądrowych, – wie, co to są cząstki α i β. – rozumie, że promieniowanie α, β, γ to produkty spontanicznych przemian jądrowych (rozpadów) α, β, γ, – potrafi zapisać przemiany (rozpady) α, β, γ za pomocą schematów, – rozumie, na czym polega różnica między przemianami α i β a przemianą γ, – wie, że w przemianach (rozpadach) jądrowych są spełnione zasady – potrafi wskazać w spontanicznych przemianach (rozpadach) jądrowych prawidłowości nazywane zasadami zachowania ładunku elektrycznego, liczby nukleonów, – potrafi opisać własności promieniowania jądrowego. – potrafi wskazać w spontanicznych przemianach (rozpadach) jądrowych prawidłowość nazywaną zasadą zachowania energii, – potrafi wyjaśnić „pochodzenie” energii (innej niż spoczynkowa) jąder-produktów rozpadów jądrowych (na podstawie energii wiązania przypadającej na jeden nukleon jądra-substratu i jąder-produktów rozpadów © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM zachowania ładunku elektrycznego, liczy nukleonów i energii. 21 jądrowych), – zna wkład Polaków w poznanie spontanicznych przemian jądrowych. 6 Czas połowicznego zaniku izotopu. – wie, co to jest czas połowicznego zaniku (rozpadu), – zna wiek Ziemi (Układu Słonecznego) wyznaczony metodami opartymi na znajomości czasu połowicznego zaniku izotopów promieniotwórczych. – potrafi narysować wykres zależności liczby jąder izotopu promieniotwórczego w jego makroskopowej próbce od upływu czasu, – potrafi omówić równanie opisujące zależność liczby jąder izotopu promieniotwórczego w jego makroskopowej próbce od upływu czasu, – wie, że na podstawie stosunku liczby jąder izotopu promieniotwórczego i liczby produktów jego rozpadu w makroskopowej próbce można określić czas, który upłynął od chwili gdy w próbce były tylko jądra izotopu promieniotwórczego. – zna pojęcie aktywności promieniotwórczej, – wie, że na podstawie stosunku aktualnej i początkowej aktywności promieniotwórczej próbki można określić upływ czasu, – potrafi wytłumaczyć metodę datowania (określania upływu czasu) radiowęglowego, – potrafi korzystać z równań N(t) = N0 (1/2)t/T1/2 i a(t) = a0 (1/2)t/T1/2 przy rozwiązywaniu zadań. – rozumie i potrafi uzasadnić, że opis przemian (rozpadów) jądrowych zachodzących w makroskopowej próbce jest opisem statystycznym. 7, 8 Reakcja rozszcze- – wie, jakie zjawiska są nazywane reakcjami – wie, co to jest sztuczna promieniotwórczość, – potrafi wykazać, że w reakcjach jądrowych – potrafi „pochodzenie” © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe wyjaśnić energii PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM pienia jądra atomu. Energetyka jądrowa. 9, 10 Reakcje syntezy jądrowej. jądrowymi, – wie, co to jest neutron, – wie, na czym polega reakcja rozszczepienia jądra atomu, – wie, co to jest bomba atomowa, – wie, że w elektrowni atomowej energia produktów reakcji rozszczepienia jądrowego przekształcana jest w energię elektryczną. – potrafi przedstawić za pomocą schematu jedną z możliwych reakcji rozszczepienia jądra – wie jakie zjawiska są nazywane reakcją syntezą jądrową, – wie, że w Słońcu zachodzą reakcje syntezy jądrowej. – potrafi podać warunki zajścia reakcji syntezy jądrowej, – zna określenie „synteza termojądrowa”, – potrafi przedstawić reakcje syntezy jądrowej za pomocą schematu, – wie, co to jest bomba © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe izotopu uranu 235 92 U, – potrafi opisać tzw. łańcuchową reakcję rozszczepienia, – potrafi podać warunki zaistnienia łańcuchowej reakcji rozszczepienia, – wie, co to jest bomba atomowa i jak jest skonstruowana, – potrafi opisać budowę reaktora jądrowego, – wie, że w reakcjach jądrowych są spełnione zasady zachowania ładunku elektrycznego, liczby nukleonów i energii. 22 spełnione są zasady zachowania ładunku elektrycznego i liczby nukleonów, – rozumie i umie wykazać, że w reakcjach jądrowych spełniona jest zasada zachowania energii, – wie, że nie każdy izotop uranu ulega rozszczepieniu po wniknięciu do niego neutronu powolnego (termicznego), – potrafi opisać zasadę działania elektrowni jądrowej, – potrafi przedstawić korzyści i zagrożenia związane z elektrowniami jądrowymi. (innej niż spoczynkowa) jąder-produktów rozszczepienia jądrowego (na podstawie energii wiązania przypadającej na jeden nukleon), – potrafi samodzielnie zdobyć i przedstawić informacje na temat energetyki jądrowej. – rozumie, z czego wynikają warunki zajścia reakcji syntezy jądrowej, – potrafi wytłumaczyć określenie „synteza termojądrowa”, – potrafi opisać cykl p-p reakcji jądrowych zachodzących w Słońcu, – potrafi wyjaśnić „pochodzenie” energii (innej niż spoczynkowa) jąder-produktów syntezy jądrowej (na podstawie energii wiązania przypadającej na jeden nukleon), – potrafi wymienić PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM wodorowa i jak skonstruowana. 11 Promieniowa nie jonizujące. – wie, co to jest promieniowanie jonizujące, – wie, co to jest promieniowanie kosmiczne, – wie, że promieniowanie jonizujące może być szkodliwe dla organizmów, – potrafi wymienić detektory promieniowania jonizującego. 23 jest – wie, jakie zjawiska są źródłem energii wypromieniowywanej przez Słońce. trudności związane z przeprowadzaniem reakcji syntezy jądrowej w warunkach ziemskich. – potrafi opisać zasadę działania detektorów promieniowania jonizującego, – rozumie, dlaczego promieniowanie jonizujące może być szkodliwe dla organizmów, – potrafi wymienić przykłady wykorzystania promieniowania jonizującego. – potrafi wskazać sytuacje, w których szkodliwe działanie promieniowania jonizującego można wykorzystać. – potrafi samodzielnie znaleźć informacje o sposobach detekcji i wykorzystania promieniowania jonizującego. WSZECHŚWIAT 1 TEMAT TREŚCI KONIECZNE Uczeń: TREŚCI PODSTAWOWE Uczeń: TREŚCI ROZSZERZONE Uczeń: TREŚCI DOPEŁNIAJĄCE Uczeń: Struktura Wszechświata. – wie, co to jest Wszechświat, – wie, co to są gwiazdy (np. przez porównanie ze Słońcem), – wie, co to są galaktyki, – wie, co to jest Droga Mleczna (Galaktyka), – wie, że w gwiazdach zachodzą reakcje syntezy jądrowej, których produktami są jądra atomów o liczbach masowych większych niż liczby masowe wodoru i helu, – potrafi wyjaśnić „pochodzenie” pierwiastków chemicznych we Wszechświecie, – potrafi wyjaśnić „pochodzenie” planet, – potrafi opisać, w jaki sposób zbierane są – zna historię rozwoju metod poznawczych przestrzeni kosmicznej, – zna historię rozwoju astronomicznych przyrządów obserwacyjnych, – rozumie, że „zdjęcia” © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM – zna Mlecznej. 2 Historia Wszechświata. wiek 24 Drogi – zdaje sobie sprawę z tego, że głównym źródłem informacji o Wszechświecie jest promieniowanie elektromagnetyczne docierające z niego do przyrządów obserwacyjnopomiarowych, – potrafi opisać budowę Drogi Mlecznej, – potrafi opisać położenie Układu Słonecznego w Drodze Mlecznej. informacje na temat Wszechświata, – rozumie, że światło widzialne stanowi tylko ułamek promieniowania elektromagnetycznego docierającego do Ziemi z przestrzeni kosmicznej. Wszechświata są w głównej mierze wizualizacjami docierającego z przestrzeni kosmicznej promieniowania elektromagnetycznego, na które oko człowieka nie jest wrażliwe. – wie, że Wszechświat się rozszerza, – wie, czego dotyczy teoria Wielkiego Wybuchu, – zna wiek Wszechświata. – zna prawo Hubble’a, – wie, co to jest promieniowanie reliktowe. – potrafi przedstawić teorię Wielkiego Wybuchu, – rozumie, że wiedza o Wszechświecie jest zbudowana z informacji odczytywanych z promieniowania elektromagnetycznego wypełniającego przestrzeń kosmiczną oraz ich spójności z wiedzą na temat zjawisk zachodzących na Ziemi i w jej pobliżu. – zna podstawowe założenia ogólnej teorii względności Einsteina. © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 25 PROCEDURY OSIĄGANIA CELÓW Dążąc do osiągnięcia zaplanowanych celów edukacyjnych, należy uwzględnić zarówno różne zainteresowania i predyspozycje uczniów, jak i ich możliwości percepcyjne. Ogromne znaczenie w osiągnięciu sukcesu edukacyjnego przez nauczyciela ma stosowanie przez niego różnorodnych metod nauczania oraz zasady stopniowania trudności. Szczególnie ważne jest motywowanie uczniów do czynnego udziału w lekcji i do zaangażowania się w prace zespołowe, a także stwarzanie im okazji do podejmowania wysiłku intelektualnego oraz kształtowania aktywnej postawy, ponieważ wiedza zdobyta w sposób czynny jest bardziej dogłębna i trwała. Niniejszy program oraz podręcznik umożliwiają nauczycielowi właśnie taką pracę z uczniem. Ze względu na zakres tematyczny omawianych zagadnień z fizyki w zakresie podstawowym jest stosunkowo niewiele okazji do przeprowadzenia typowych doświadczeń ilustrujących omawiane zjawiska fizyczne. Dlatego należy je wykonywać zawsze, gdy nadarzy się sposobność. Szczególnie dotyczy to rozważań związanych ze względnością ruchu i ruchu po okręgu. Omawianie pozostałych zagadnień powinno być urozmaicone doświadczeniami myślowymi, a także częstym odwoływaniem się do wyobraźni i praktyki uczniów oraz do obserwacji zjawisk zachodzących w przyrodzie (w szczególności astronomicznych). W tym celu można wykorzystać dostępne w sieci internetowej filmy, pokazy, symulacje i animacje komputerowe obrazujących dane zjawisko. Takie materiały nie tylko ułatwiają zrozumienie zagadnienia, ale też zachęcają uczniów do samodzielnego poszukiwania wyjaśnienia ich przebiegu. Do metod nauczania zalecanych na tym etapie kształcenia należy praca z podręcznikiem. Umożliwia ona kształcenie umiejętności czytania ze zrozumieniem tekstu naukowego, pozwoli też doskonalić umiejętność odróżniania treści ważnych od mniej istotnych, wyrobi nawyk analizowania przyswajanych treści i umiejętność logicznego myślenia. Taka forma pracy motywuje ucznia także do uważnego śledzenia prezentowanych obliczeń oraz zachęca do samodzielnego rozwiązania zamieszczonych w podręczniku zadań. Oswojenie z takim sposobem pracy okaże się bardzo przydatne w razie nieobecności ucznia na lekcji lub w innej sytuacji, gdy samodzielnie będzie chciał opracować jakieś zagadnienie. Do zalecanych form pracy trzeba również zaliczyć metodę problemową. Może ona być realizowana w formie specyficznego wykładu, którego nieodłącznym elementem jest dialog nauczyciela z uczniami. Kluczowe dla powodzenia tej formy pracy jest zadawanie uczniowi trafnie dobranych pytań, dzięki którym nauczyciel nakierowuje ucznia na właściwy tok rozumowania i zwraca jego uwagę na najważniejsze aspekty omawianego zagadnienia. Ma też możliwość sprawdzenia, czy uczniowie właściwie interpretują jego słowa, i może na bieżąco eliminować ewentualne luki oraz korygować błędy. Dialog nauczyciela z uczniami często przeradza się w dyskusję, czyli angażuje emocjonalnie jej uczestników. Dzięki temu sformułowane w jej trakcie argumenty i wnioski zostaną zapamiętane na dłużej. Wyjątkowe efekty w nauczaniu można osiągnąć, stosując metodę projektu. Warto zauważyć, że ta forma pracy jest szczególnie przydatna przy realizowaniu bardziej opisowych tematów. Na podkreślenie zasługuje fakt, że w podręczniku zostały one opracowane starannie i w sposób, który z pewnością umożliwi uczniom opracowanie © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 26 referatu czy projektu. Taka forma aktywności wyzwala twórcze i samodzielne myślenie, uczy dostrzegania istoty problemu, skłania do poszukiwań jego rozwiązania, a ostatecznie – satysfakcję i motywuje do podejmowania kolejnych wyzwań. Metodę projektu można też stosować w pracy zespołowej. Wówczas uczniowie zyskują dodatkowo okazję do doskonalenia umiejętności wspólnej organizacji pracy, podziału obowiązków z uwzględnieniem predyspozycji posiadanych przez członków grupy. Praca w zespole uczy odpowiedzialności i sztuki kompromisu. Należy mieć świadomość roli, jaką ma do odegrania nauczyciel pracujący z uczniami metodami aktywizującymi. Ponieważ jest on oczywiście odpowiedzialny za ostateczny merytoryczny efekt pracy uczniów, powinien w trakcie realizowania przez nich projektu czuwać nad poprawnością prowadzonych działań, a w razie potrzeby ukierunkowywać, wspierać i doradzać. Także do nauczyciela należy sprawdzanie, czy przyjęty przez uczniów harmonogram prac jest przestrzegany. Godne polecenia – i to niemal na każdej lekcji – jest wykorzystywanie potencjału uczniów zdolniejszych do tłumaczenia wybranych zagadnień pozostałym uczniom. Często już sam fakt, że to koleżanka czy kolega (a nie nauczyciel) wyjaśnia problem, ułatwia jego zrozumienie. Oczywiście należy zwracać przy tym uwagę, by uczeń wyjaśniający zagadnienie używał poprawnego i możliwie precyzyjnego języka. Nauczyciel powinien stwarzać na każdej lekcji okazje, które będą wymagały od uczniów sformułowania wypowiedzi w języku fizyki, przy czym uczeń powinien za każdym razem uzyskać jednoznaczną i czytelną informację na temat logiczności i poprawności merytorycznej swojego wywodu. SZCZEGÓŁOWE PROCEDURY OSIĄGANIA CELÓW Zjawiska fizyczne. Kluczowym celem w nauczaniu fizyki jest zaznajomienie uczniów ze zjawiskami oraz wykształcenie umiejętności ich dostrzegania, rozumienia i opisywania. Ważne jest posługiwanie się przy opisie zjawisk językiem fizyki, czyli używanie właściwej dla fizyki terminologii i poznanych prawidłowości zjawisk przyrody, nazywanych prawami fizyki. Tam, gdzie to możliwe, do opisu zjawisk uczeń powinien korzystać z wiedzy matematycznej. Język fizyki. Nowe pojęcia należy wprowadzać stopniowo: początkowo często powtarzać znaczenie danego terminu; upewniać się, że uczniowie właściwie go rozumieją; jeśli to możliwe, uzasadnić daną nazwę i podać jej źródłosłów. Należy też na bieżąco korygować wypowiedzi uczniów, jeżeli zawierają błędy lub nieścisłości. Warto też przekonywać uczniów, podając odpowiednie przykłady, że używanie precyzyjnego języka zapobiega nieporozumieniom i niejednoznacznym sformułowaniom. Zadania i problemy. Nieodłączną częścią edukacji z fizyki jest opanowanie umiejętności rozwiązywania zadań, zarówno rachunkowych, problemowych, jak i doświadczalnych. Zwłaszcza w przypadku dwóch ostatnich kategorii zadań można podzielić uczniów na zespoły, w których znajdą się osoby o różnym stopniu posiadanej wiedzy i różnych możliwościach. W takich grupach nawet słabsi uczniowie będą mogli wykonać zadanie dzięki pomocy (często w czasie pracy grupy nieuświadamianej, co bywa istotne) kolegów, © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 27 a współpraca ze zdolniejszymi uczniami może ich zachęcić i zainspirować do samodzielnego wysiłku. Od początku nauki należy przyzwyczajać uczniów do uważnego czytania poleceń, analizowania i opowiadania niejako swoimi słowami ich treści. Często dopiero w czasie głośnego wypowiadania myśli uczeń uświadamia sobie, czego nie rozumie, bądź w którym miejscu jego rozumowania znajduje się luka. Dlatego jest bardzo ważne, by uczniowie rozwiązujący zadania przy tablicy tłumaczyli i uzasadniali kolejne etapy rozwiązania, a pozostali uczniowie kontrolowali ten wywód pod okiem nauczyciela. Pomoże to zapobiec często spotykanej sytuacji, w której uczniowie tak dalece nie rozumieją omawianych zagadnień, że nie potrafią ani jasno sprecyzować, czego nie rozumieją, ani sformułować odpowiedniego pytania. Doświadczenia i obserwacje. Nauczanie fizyki powinno opierać się na przeprowadzonych przez uczniów obserwacjach i doświadczeniach. Jednak ich walor dydaktyczny objawi się wyłącznie wtedy, gdy zostaną dokładnie i przystępnie omówione, tak że uczeń zrozumie istotę danego zjawiska, dostrzeże jego przyczyny i skutki, a także będzie świadom prawidłowości, które mu towarzyszą. W materiale nauczania fizyki w zakresie podstawowym na IV etapie edukacyjnym jest stosunkowo niewiele zagadnień, które nadają się do przedstawienia w postaci doświadczeń w warunkach szkolnych. Dlatego należy możliwie często przeprowadzać doświadczenia myślowe, odwołujące się do własnych obserwacji i doświadczenia życiowego uczniów. W celu przekonania uczniów o walorach i efektywności doświadczeń myślowych, można podeprzeć się przykładami osiągnięć fizyków uznanych powszechnie za autorytety, np. Alberta Einsteina. Wykorzystanie matematyki. Zagadnienia z fizyki z zakresu podstawowego IV etapu nauczania wymagają podstawowych wiadomości z matematyki, odpowiednich dla tego poziomu kształcenia. Przy wprowadzaniu wzorów, równań i wykresów należy zwrócić uwagę na ich zalety (m.in. zwięzłość zapisu informacji, praktyczne zastosowanie, czytelna forma), ale też wielokrotnie podkreślać ich fizyczny sens. Uczeń powinien umieć zinterpretować wykres lub matematyczny zapis danej prawidłowości i mieć świadomość, że to tylko sposób przedstawienia informacji. W podręczniku Fizyka z tangramem znajdują się także fragmenty wykraczające nieco poza obowiązujący zakres z matematyki – są one oznaczone jako materiał dodatkowy i przeznaczone przede wszystkim dla uczniów, którzy będą kontynuować naukę w zakresie rozszerzonym. Dlatego jest wskazane, by ci uczniowie zachowali podręcznik na kolejne lata nauki fizyki. Teksty naukowe i popularnonaukowe. Praca z podręcznikiem Fizyka z tangramem stanowi doskonały sposób na opanowanie umiejętności czytania ze zrozumieniem tekstów naukowych i popularnonaukowych, odróżniania treści ważniejszych od mniej ważnych, a także krytycznego podejścia do przekazywanych informacji. Wypowiedzi ustne i pisemne. Wskazane jest opracowywanie przez uczniów wypowiedzi ustnych i pisemnych, bowiem zawsze wiąże się to z zebraniem i uporządkowaniem informacji na dany temat, a także zaplanowaniem wypowiedzi, zarówno krótkich, jak i długich jej form. Krótkie formy zmuszają uczniów do wyselekcjonowania kwintesencji zagadnienia. Bardziej rozbudowane prace przyzwyczajają uczniów do konieczności wyszukania dodatkowych informacji w różnych źródłach, poddania ich krytycznej analizie oraz zaplanowania wypowiedzi w sposób, który wyczerpuje temat i jednocześnie mieści się w wyznaczonych ramach czasowych (w przypadku wypowiedzi ustnej) i objętościowych (w przypadku wypowiedzi pisemnej). W podręczniku znalazły się zagadnienia, które doskonale nadają się do samodzielnego © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 28 opracowania przez uczniów. Można tu wymienić m.in. następujące tematy: Stan nieważkości, Najbliższy sąsiad Ziemi – Księżyc, Zaćmienia Księżyca i Słońca, Odkrycie atomu, Promieniotwórczość naturalna, Reaktor jądrowy, Promieniowanie jonizujące, Struktura i historia Wszechświata. Uczniowie mogą również opracować na podstawie dostępnej literatury prezentacje o Mikołaju Koperniku czy Marii Skłodowskiej-Curie. Samokształcenie. Fizyka jest przedmiotem nauczania, którego na ogół bardzo trudno uczyć się samodzielnie, bez pomocy nauczyciela. Dlatego wszystkie tematy zostały opracowane w podręczniku bardzo dokładnie, krok po kroku, tak aby mimo wszystko umożliwić uczniom pracę indywidualną zarówno w zakresie analizy tekstu, jak i rozwiązywania ćwiczeń. Służy to także pokazaniu uczniom pewnego sposobu analizy rozważanych zjawisk zachodzących w przyrodzie. Specyfika wielu partii materiału znajdującego się w podręczniku umożliwia uczniom samodzielną naukę (są to na przykład treści dotyczące historii rozwoju nauki). Te partie materiału mają służyć zaciekawieniu uczniów, co często skutkuje chęcią znalezienia dodatkowych informacji i zdobycia dodatkowej wiedzy. PROPOZYCJE METOD OCENIANIA OSIĄGNIĘĆ I PRACY UCZNIÓW Na każdej lekcji fizyki oprócz realizowania celów związanych ściśle z tą dziedziną nauki, realizuje się także szereg celów wychowawczych i społecznych. Dlatego niezmiernie ważne jest systematyczne dokonywanie wszechstronnej oceny uczniów. Podstawą dobrze funkcjonującego systemu oceniania są zrozumiałe dla uczniów zasady i ich konsekwentne przestrzeganie przez nauczyciela. Szczególnie ważna jest jawność i uzasadnienie wystawionej oceny, co oznacza, że uczeń powinien być zawsze o niej poinformowany. Warto też wykorzystywać sytuacje, w których uczniowie będą dokonywać oceny pracy swoich kolegów. Okazją do tego powinny być wszelkie wystąpienia podsumowujące prace grupowe i indywidualne, a także prezentacje kończące realizacje projektów. Ważne jest przy tym wspólne ustalenie kryteriów oceniania oraz elementów podlegających ocenie (np. poprawność merytoryczna, dobór materiału, logiczność wywodu, język, metody mające na celu zainteresowanie słuchaczy, sposób prezentacji, staranność przygotowania wypowiedzi). Ważnym aspektem oceniania jest także dokonywanie przez uczniów samooceny. Stwarza to okazję do przeanalizowania przez uczniów poszczególnych etapów swojej pracy. Warto wspomóc ucznia dodatkowymi pytaniami dotyczącymi na przykład najtrudniejszych fragmentów realizowanego zadania czy tych, które sprawiły mu najwięcej satysfakcji itd. Pomoże to uczniowi w uświadomieniu sobie, co jest dla niego trudne, co najtrudniejsze, a co najłatwiejsze, co najbardziej interesujące. Nauka w pierwszej klasie szkół ponadgimnazjalnych nie kończy się żadnym egzaminem państwowym. Dlatego proponujemy wykorzystać tę okazję do pracy bez presji przygotowania uczniów do opanowania umiejętności zdawania sprawdzianu określonego typu. Także z powodu specyfiki omawianych zagadnień zachęcamy do odejścia od tradycyjnego sposobu sprawdzania wiedzy uczniów, jakim jest pisemny sprawdzian wiadomości. W zamian proponujemy bieżącą ocenę pracy ucznia na lekcji i samodzielnej pracy w domu. W szczególności ocenie powinny podlegać następujące elementy: © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe PROGRAM FIZYKA Z TANGRAMEM 29 – postawa podczas lekcji (m.in. aktywność w czasie dyskusji, kreatywność w podejściu do problemów, determinacja w szukaniu odpowiedzi na stawiane pytania), – udział w pracy w grupie (m.in. umiejętność współpracy, odpowiedzialność za wspólne przedsięwzięcie, uczciwość, rzetelność, pracowitość, zaangażowanie, planowanie), – praca samodzielna (m.in. rozwiązywanie ćwiczeń z podręcznika), – opracowanie projektów lub prezentacji (m.in. poprawność merytoryczna, sposób myślenia i działania, planowanie, zbieranie materiałów i ich weryfikacja, staranność opracowania, wystąpienie), – postęp (indywidualny rozwój ucznia w kontekście jego możliwości, pilność). Nauczycielom, którzy są przyzwyczajeni do przeprowadzania tradycyjnych prac klasowych, sugerujemy, by ograniczyli się do kartkówek składających się z 1-2 ćwiczeń. Pozwoli im to z jednej strony sprawdzić wiedzę uczniów i ich przygotowanie do lekcji (można bowiem polecić uczniom rozwiązanie niemal identycznych zadań jak w pracy domowej), a jednocześnie zaoszczędzi się czas, jaki należałoby poświęcić na typową godzinną klasówkę. © Copyright by Gdańskie Wydawnictwo Oświatowe
