Wstęp
Fizyka jest nauką przyrodniczą, której prawa i zasady są wykorzystywane w codziennej aktywności człowieka, także w jego aktywności zawodowej. Elementy charakterystyczne dla tej dyscypliny naukowej znajdują praktyczne zastosowanie w urządzeniach i procesach technicznych, z których korzystamy. Dlatego też nauczanie fizyki w branżowej szkole I stopnia stanowi ważny element kształcenia ogólnego i w naturalny sposób wspomaga kształcenie zawodowe. Świadomość powiązań kompetencji, których korzenie tkwią w fizyce, z wiedzą i umiejętnościami charakterystycznymi dla określonych specjalności zawodowych czyni kształcenie pełniejszym i holistycznym. Fizyka jako jeden z przedmiotów związanych z przyrodą ma za zadanie pomóc uczniowi zrozumieć otaczający go świat, a co za tym idzie, lepiej w nim funkcjonować poprzez szersze rozumienie zjawisk zachodzących w przyrodzie.
Cele kształcenia - wymagania ogólne
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.
III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji i doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników.
IV. Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy materiałów źródłowych, w tym tekstów popularnonaukowych.
Treści nauczania - wymagania szczegółowe
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
1) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
2) wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
3) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia, korzystając z ich opisów;
4) opisuje przebieg doświadczenia lub pokazu; wyróżnia kluczowe kroki i sposób postępowania oraz wskazuje rolę użytych przyrządów;
5) ilustruje prawa i zależności fizyczne z wykorzystaniem modelu fizycznego;
6) rozróżnia wielkości wektorowe i skalarne;
7) wyznacza średnią z kilku pomiarów jako końcowy wynik pomiaru powtarzalnego;
8) posługuje się pojęciem niepewności pomiarowej; zapisuje wynik pomiaru wraz z jego jednostką oraz z uwzględnieniem informacji o niepewności;
9) przeprowadza obliczenia i zapisuje wynik zgodnie z zasadami zaokrąglania oraz zachowaniem liczby cyfr znaczących wynikającej z dokładności pomiaru lub z danych;
10) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
11) rozpoznaje zależność rosnącą bądź malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu; rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie wykresu;
12) przestrzega zasad bezpieczeństwa podczas wykonywania obserwacji, pomiarów i doświadczeń;
13) przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki, biofizyki lub astronomii.
II. Mechanika i grawitacja. Uczeń:
1) rozróżnia ruchy postępowe i obrotowe;
2) posługuje się pojęciami położenie, tor i droga;
3) opisuje ruchy prostoliniowe jednostajne i zmienne; analizuje ruchy jednostajnie zmienne: przyspieszony oraz opóźniony;
4) stosuje zasady dynamiki do opisu zachowania się ciał;
5) opisuje ruch jednostajny po okręgu, posługując się pojęciami okresu, częstotliwości i prędkości wraz z ich jednostkami;
6) analizuje jakościowo przykłady ruchu jednostajnego po okręgu, posługując się pojęciem siły dośrodkowej;
7) rozróżnia opory ruchu (opory ośrodka i tarcie) oraz opisuje jakościowo ich wpływ na ruch ciał;
8) posługuje się pojęciem siły bezwładności, opisując przykłady jej występowania;
9) wyjaśnia zasadę działania dźwigni jednostronnej i dwustronnej i stosuje ją do obliczeń;
10) posługuje się pojęciami pracy mechanicznej, mocy, energii kinetycznej wraz z ich jednostkami;
11) omawia prawo powszechnego ciążenia;
12) wskazuje siłę grawitacji jako przyczynę spadania ciał;
13) oblicza pracę mechaniczną przy zmianie wysokości w pobliżu powierzchni Ziemi; posługuje się pojęciem energii potencjalnej grawitacji;
14) wyjaśnia wpływ siły grawitacji Słońca na ruch planet i siły grawitacji planet na ruch ich księżyców;
15) opisuje stan nieważkości oraz wskazuje przykłady jego występowania;
16) opisuje budowę Układu Słonecznego i jego miejsce w Galaktyce;
17) opisuje Wielki Wybuch jako początek znanego nam Wszechświata; zna przybliżony wiek Wszechświata, opisuje rozszerzanie się Wszechświata (ucieczkę galaktyk);
18) doświadczalnie:
a) demonstruje działanie siły bezwładności,
b) bada warunki równowagi dźwigni jednostronnej i dwustronnej.
III. Elektryczność i magnetyzm. Uczeń:
1) posługuje się pojęciami natężenia prądu elektrycznego i napięcia elektrycznego;
2) opisuje zasadę dodawania napięć w układzie ogniw połączonych szeregowo;
3) stosuje do obliczeń proporcjonalność natężenia prądu do napięcia (prawo Ohma) dla przewodników;
4) opisuje sieć domową jako przykład obwodu rozgałęzionego; posługuje się I prawem Kirchhoffa;
5) wskazuje funkcję bezpieczników i przewodu uziemiającego w sieci domowej;
6) posługuje się pojęciem pola magnetycznego; rysuje linie pola magnetycznego w pobliżu magnesów stałych i przewodników z prądem;
7) opisuje jakościowo oddziaływanie pola magnetycznego na przewodniki z prądem;
8) opisuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej;
9) opisuje cechy prądu przemiennego;
10) opisuje zastosowanie transformatorów;
11) doświadczalnie:
a) ilustruje I prawo Kirchhoffa,
b) bada zjawisko indukcji elektromagnetycznej w przypadku względnego ruchu magnesu i zwojnicy lub zmiany natężenia prądu w elektromagnesie.
IV. Ciepło. Uczeń:
1) odróżnia przekaz energii w formie pracy mechanicznej od przekazu energii w postaci ciepła między układami o różnych temperaturach;
2) stosuje zasadę zachowania energii do opisu zjawisk cieplnych i mechanicznych;
3) analizuje przepływ ciepła i wykonywaną pracę w silnikach cieplnych i chłodziarkach;
4) posługuje się pojęciem wartości energetycznej paliw i żywności;
5) doświadczalnie: demonstruje rozszerzalność cieplną gazów.
V. Fale. Uczeń:
1) opisuje rozchodzenie się fal na podstawie obrazu powierzchni falowych, posługując się przykładami fal na wodzie i dźwięku w powietrzu;
2) opisuje jakościowo dyfrakcję fali na przeszkodzie;
3) opisuje jakościowo efekt Dopplera;
4) ilustruje prostoliniowe rozchodzenie się światła w ośrodku jednorodnym;
5) opisuje jakościowo zjawisko jednoczesnego odbicia i załamania światła na granicy dwóch ośrodków;
6) opisuje jakościowo zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia (światłowody);
7) opisuje widmo światła białego jako mieszaniny fal o różnych częstotliwościach;
8) analizuje na wybranych przykładach zjawiska optyczne w przyrodzie;
9) doświadczalnie:
a) demonstruje zjawisko ugięcia fali na przeszkodzie lub szczelinie,
b) bada zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia,
c) demonstruje jednoczesne odbicie i załamania światła na granicy dwóch ośrodków.
VI. Atom i jego jądro. Uczeń:
1) analizuje na wybranych przykładach promieniowanie termiczne ciał i jego zależność od temperatury;
2) opisuje pochodzenie widm emisyjnych rozrzedzonych gazów;
3) opisuje zjawisko jonizacji;
4) posługuje się pojęciami: pierwiastek, elektron, jądro atomowe, proton, neutron, izotop; opisuje skład jądra atomowego na podstawie liczby masowej i atomowej;
5) posługuje się pojęciem jądra stabilnego i niestabilnego; opisuje rozpad jądra izotopu promieniotwórczego; wymienia rodzaje i właściwości promieniowania jądrowego;
6) wskazuje wpływ promieniowania jonizującego na materię oraz na organizmy żywe;
7) wymienia przykłady zastosowania zjawiska promieniotwórczości w technice i medycynie;
8) opisuje reakcję rozszczepienia jądra uranu 235U zachodzącą w wyniku pochłonięcia neutronu; wymienia warunki zajścia reakcji łańcuchowej;
9) opisuje zasadę działania elektrowni jądrowej oraz wymienia korzyści i zagrożenia płynące z energetyki jądrowej;
10) doświadczalnie: obserwuje widmo ciągłe i liniowe.
VII. Moduły fakultatywne.
1. Moduł A. Tematy:
1) eksploracja Kosmosu: uwarunkowania i ograniczenia, loty kosmiczne, pojazdy i aparatura pomiarowa;
2) narzędzia obserwacyjne astronomii;
3) elementy kosmologii: ewolucja i struktura Wszechświata, budowa i ewolucja gwiazd, fale grawitacyjne.
2. Moduł B. Tematy:
1) ruchy ciał, z uwzględnieniem oporów ośrodka;
2) mechanika cieczy i gazów: warunki pływania, urządzenia wykorzystujące prawa hydrostatyki, mechanika lotu;
3) silniki: spalinowe, odrzutowe oraz napędy hybrydowe.
3. Moduł C. Tematy:
1) fizyka w medycynie: metody diagnozowania i terapii;
2) fizyka w sporcie;
3) fizyka w domu: np. kuchenka mikrofalowa, płyta indukcyjna, systemy alarmowe.
4. Moduł D. Tematy:
1) elementy elektroniki: półprzewodniki i ich rola, bramki i elementy logiczne, układy scalone i procesory;
2) materiały magnetyczne: właściwości i charakterystyki, zapis i przechowywanie informacji;
3) fale radiowe: zakresy i zastosowania, metody modulacji, zabezpieczenie przed szkodliwym wpływem.
5. Moduł E. Tematy:
1) własności materii: sprężystość, plastyczność i wytrzymałość materiałów, rozszerzalność;
2) budowa materii: kryształy i ich zastosowania, grafen, nadprzewodniki, plazma;
3) elementarne składniki materii: kwarki, leptony, nośniki oddziaływań.
6. Moduł F. Tematy:
1) mechanizmy widzenia: widzenie barwne, wady wzroku, widzenie przestrzenne, projekcja 3D;
2) zjawisko polaryzacji światła i jego zastosowania;
3) przyrządy optyczne: lupa, mikroskop, teleskop, światłowód, itp.
7. Moduł G. Tematy:
1) odnawialne źródła energii;
2) fizyka Ziemi i atmosfery: wyładowania atmosferyczne, ruchy powietrza, ruchy tektoniczne, pływy i prądy morskie;
3) elementy akustyki: instrumenty muzyczne, akustyka pomieszczeń, ochrona przed hałasem.
8. Moduł H. Tematy:
1) polscy badacze przyrody i ich odkrycia;
2) wynalazki, które zmieniły świat;
3) laboratoria i metody badawcze współczesnej fizyki: akcelerator, reaktor jądrowy, spektroskopia.
Warunki i sposób realizacji
Podstawę programową fizyki dla branżowej szkoły I stopnia otwierają cele kształcenia -wymagania ogólne określające główne zadania kształcenia fizycznego na tym etapie edukacyjnym. Ze względu na spiralny charakter kształcenia do podstawy programowej wprowadzone zostały nowe treści tak, aby powiększany zasób wiedzy i umiejętności przedmiotowych przybliżał ucznia do rozwiązywania problemów w szerszej perspektywie poznawczej.
Treści nauczania - wymagania szczegółowe zostały podzielone na: część obowiązkową (działy I-VI) oraz część fakultatywną (dział VII). Część fakultatywna zawiera listę zagadnień tematycznych pogrupowanych w moduły, z których w całym etapie edukacyjnym należy zrealizować co najmniej dwa. Nauczanie w ramach części fakultatywnej powinno mieć głównie charakter popularyzatorski. Sposób realizacji tematów w module fakultatywnym i określenie celów szczegółowych kształcenia w tym zakresie należy do zadań nauczyciela. Cele te powinny być skorelowane z celami kształcenia - wymaganiami ogólnymi (przekrojowymi) i stanowić sposobność do ich ugruntowania.