| Andrzej Kajetan Wróblewski Włodzimierz Natorf |
| |
| James Clerk Maxwell i elektromagnetyzm – pierwsza unifikacja |
| III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy, zakres rozszerzony; rozszerzenie zapisów podstawy programowej |
| Cele kształcenia - wymagania ogólne
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
IV. Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy materiałów źródłowych, w tym tekstów popularnonaukowych. Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
15) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
16) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
17) przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki.
VIII. Magnetyzm. Uczeń:
3) opisuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej i jej związek ze względnym ruchem magnesu i zwojnicy lub zmianą natężenia prądu w elektromagnesie; opisuje przemiany energii podczas działania prądnicy. Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
17) przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki;
18) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
19) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu.
IX. Magnetyzm. Uczeń:
14) opisuje jakościowo współzależność zmian pola magnetycznego i elektrycznego oraz rozchodzenie się fal elektromagnetycznych. |
Kształtowane kompetencje kluczowe: | Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:
kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji, kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii, kompetencje cyfrowe, kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się. |
| Uczeń:
przedstawi życiorys i podstawowe dokonania Maxwella, przeanalizuje podstawowe aspekty elektromagnetyzmu - współzależność zmian pól magnetycznego i elektrycznego, objaśni pojęcie „unifikacja opisu zjawisk” z punktu widzenia fizyki, przedstawi i oceni argumenty przedstawione przez innych, dotyczące wad i zalet dążenia nauki do unifikacji opisu zjawisk. |
| strategia odwróconej klasy |
| |
| wspólna praca całego zespołu klasowego |
| szkolna tablica, komputer z rzutnikiem, dostęp do Internetu |
| |
|
|
Na poprzedniej lekcji nauczyciel zlecił wszystkim uczniom zapoznanie się z wprowadzeniem, tekstem i audiobookiem w e‑materiale. Poprosił, by przygotowali się oni, w dowolnej formie, do dyskusji o „jednym wzorze na wszystko”.
Nauczyciel przedstawia podstawowe aspekty jakościowej interpretacji poszczególnych równań Maxwella.
[przykładowe sformułowania: pierwsze równanie mówi, że pole elektrostatyczne może mieć punktowe źródła w postaci ładunków elektrycznych; drugie, że pole magnetyczne nie może mieć takich punktowych źródeł; trzecie, że źródłem pola elektrycznego może być zmienne w czasie pole magnetyczne; czwarte, że źródłem pola magnetycznego może być ruch ładunków elektrycznych lub zmienne w czasie pole elektryczne.]
Wskazuje, że ten zestaw równań stanowi unifikację opisu magnetyzmu i elektryczności, że przewiduje m.in. możliwość generowania, rozchodzenia się i odbierania fal elektromagnetycznych. |
|
Nauczyciel nawiązuje do problemu poruszonego we „Wprowadzeniu” do e‑materiału „Czy istnieje wzór na wszystko?” Prosi uczniów o swobodne, choć poważne wypowiedzi na ten temat. W trakcie dyskusji, nauczyciel dba o odpowiedni jej poziom oraz o trzymanie się tematu przez uczestników. Stara się, nie ograniczając swobody wypowiedzi, kierować dyskusję ku wymienionym we wstępie aspektom: ogólnopoznawczemu (filozoficznemu, np. kwestii determinizmu i indeterminizmu) oraz przyrodniczemu.
W razie potrzeby wskazuje następujące pomysły dla kolejnych wątków dyskusji, w tym pozytywne jak i negatywne aspekty korzystania z takiego wzoru, nie tylko w naukach przyrodniczych, ale także w społecznych i w tzw. „codziennym życiu”:
„wzór na wszystko” pozwalałby diagnozować i leczyć; pozwalałby w miarę wiernie odtworzyć to, co działo się w przeszłości, co pozwoliłoby zaspokoić ciekawość wielu, ale nie musi się wszystkim podobać…; pozwalałby w miarę dokładnie przewidzieć, co i kiedy wydarzy się w przyszłości; chodzi tu zarówno o wydarzenia „przyjemne” dla społeczeństwa, człowieka jak i wydarzenia „przykre”; w odróżnieniu od pospolicie rozumianych „wróżb”, od wyniku stosowania tego wzoru „dla przyszłości” nie byłoby odwołań; taki wzór stanąłby w niejakiej sprzeczności z „wolną wolą” pojedynczego człowieka; dostęp do tego wzoru lub do możliwości jego stosowania (np. dysponowanie odpowiednio „silnym” komputerem) mógłby stać się narzędziem szantażu lub sposobem narzucania dominacji przez państwa, narody czy pojedyncze osoby; czy naukowcy w ogóle powinni poszukiwać takiego wzoru? a jeśli nie, to jak zakazać takich działań? |
|
Nauczyciel podsumowuje dyskusję, komentując wybrane wypowiedzi. Wskazuje przy tym, że jednym z niezbywalnych aspektów rozwoju nauki jest zagrożenie, polegające na możliwości wykorzystywania zdobytej wiedzy o przyrodzie w nieprzewidziany sposób, także o pojedynczych ludziach, bez ich zgody, a nawet świadomości. Rozróżnia przy tym samo zdobywanie wiedzy, które nie podlega prostym ocenom etycznym typu „dobre‑złe”, „korzystne‑niekorzystne” od sposobów wykorzystywania tej wiedzy, które takim ocenom podlegać powinny. |
|
Uczniowie wykonują zadania zaproponowane w e‑materiale.
Nauczyciel zachęca uczniów do rozwiązania zadania 9., trudnego, mającego zdecydowanie charakter „zadania na szóstkę”.
Nauczyciel zachęca także uczniów, by indywidualnie lub w grupach przygotowali prezentacje opisane pod audiobookiem, zapowiadając możliwość jej wygłoszenia w uzgodnionym terminie. |
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium | Notkę biograficzną oraz audiobook z poleceniami aktywizującymi można wykorzystać jako kilkuminutowy wstęp (zainteresowanie tematem) do dowolnej lekcji, traktującej o elektromagnetyzmie, elementach termodynamiki czy barwach i widzeniu barwnym. |