Rozumienie mechanizmów

przez uczniów

Rozumienie najprostszego

obwodu elektrycznego

Janusz Kordek

Adam Kmiotek

Interesujące badania przeprowadzono

w Johannesburgu wśród studentów

fizyki tamtejszego uniwersytetu,

stosując tablice z 14 rysunkami

przedstawiającymi różne kombinacje

obwodów elektrycznych z udziałem

trzech elementów:

- baterii elektrycznej
- żarówki
- przewodu

Rysunki różniły się
tylko sposobem
połączenia tych
elementów. Łatwo
zauważyć ze nie
wszystkie
połączenia
zapewniały
świecenie żarówki.

Ponieważ celem badaczy było poznanie

sposobu rozumowania uczniów badanych,

więc pozwolono im kreślić na tablicy

dodatkowe połączenia, jeśli uznają za

potrzebne, oraz odnotowywać swoje uwagi,

sądy i myśli. Na podstawie tych danych

sformułowano szereg wniosków, które mogą

się przydać pedagogom kształcącym

elektrotechników i fizyków.

Wnioski dla pedagogów

kształcących elektrotechników

i fizyków:

A. Wielu studentów nie rozumiało podstawowego faktu,

że obwód elektryczny jest systemem zachowania

energii, w którym jest ona wytwarzana przez reakcje

chemiczne w baterii i rozpraszana w opornikach.

Pojęcia różnicy potencjałów i reakcji zachodzących w

baterii nie były przez nich rozumiane

B. Wielu studentów nie rozumiało, że bateria jako

źródło energii dostarcza prądu o stałej mocy, a prąd

płynący z niej zależy od zewnętrznych oporników.

Naiwne wyjaśnianie osłabieniem lub wyczerpaniem

prądu było najczęściej spotykane u młodszych

uczniów. Bateria była pojmowana przez nich jako

źródło ciągłego przepływu prądu.

C. Wielu studentów nie rozumiało, że chociaż

przemiana energii zachodzi w opornikach, to

elektryczny potencjał jest zachowany i prąd w

zamkniętym obwodzie jest stały.

D. Wielu studentów nie rozumiało poprawnie

związku przyczynowego między różnicą

potencjałów i prądem. Prąd był rozumiany

jako pojęcie pierwotne w obwodzie, a różnica

potencjałów jako konsekwencja płynącego

prądu. Prawo Ohma było więc stosowane

niepoprawnie.

F. Wielu studentów uznawało oporniki za

przeszkodę w przepływie prądu, a nie za coś,

co przepuszcza prąd, ale z oporem.

G. Wielu studentów nie potrafiło odczytać i

zrozumieć diagramu obwodu jako sekwencji w

rozumowaniu. Nauczyciele powinni podkreślać,

że każda zmiana w zewnętrznych opornikach na

obwodzie powoduje zmiany w całym obiegu

prądu i w różnicy potencjałów.

H. Wielu studentów miało trudności w

manipulowaniu elementami w obwodach.

Wynikało to zapewne z ich reguł posługiwania się

pojęciami, jak też z ich rozumienia zależności

przyczynowych, które chociaż są przydatne w

prostych obwodach, to jednak nieprzydatne w

obwodach bardziej skomplikowanych.

Model poglądowy obwodu elektrycznego

B – bateria R – opornik
V – napięcie I – przepływ prądu
P – przewodnik

Rozważania końcowe

Według teorii W. Graczyka każde zrozumienie

czegoś przez kogoś trzeba traktować jako efekt

subiektywnego pojmowania rzeczy lub nawet

przekonania o słuszności wygłaszanych poglądów.

Z psychologicznego punktu widzenia jest to teza

słuszna, bo właśnie z niej wyrastają spory i

dyskusje naukowe, parlamentarne, towarzyskie,

wykorzystujące przesłanki i jak wiadomo, rzadko

doprowadzające do całkowitej zgody. Prawdziwe,

naukowe zrozumienie wymaga poprawnego

rozumowania, opartego na prawdziwych faktach i

prawidłowym wyprowadzaniu wniosków, aby

ostatecznie odkryć prawdę. Jest to złożony proces,

który powinien być wolny od fałszywych

przesłanek, niesprawdzonych twierdzeń,

uprzedzeń, osobistych ambicji, nietolerancji.

Wielki M. Kopernik, który „ruszył ziemię,
a zatrzymał słońce”, do końca życia
walczył z zaciemnieniem równie wielkich
przeciwników, ale zacofanych i
zatwardziałych w swoich poglądach. Obie
strony były subiektywnie przekonane o
słuszności własnych teorii, ale o
obiektywnej prawdzie był przekonany
tylko Kopernik i jego uczeni zwolennicy.

Prawda nie jest subiektywnym odczuciem, bo
jest obiektywnie stwierdzana i nawet gdy do
czasu ustępuje nieprawdzie, to z upływem czasu
nieuchronnie zwycięża.
Według tej zasady również w szkole, w
przypadku subiektywnych efektów rozumienia u
uczniów, czynnikiem rozstrzygającym powinny
być twierdzenia naukowe reprezentowane przez
nauczyciela. Nie oznacza to rezygnacji z
dyskusji, bo dyskusje rozwijają intelekt i są
niezbędne w kształceniu umysłów, ale ich
efektem powinno być logiczne dojście do
obiektywnej prawdy. Uzasadnienie prawdy tkwi
w konkretnej praktyce, albo w potwierdzonych
prawach i teoriach naukowych.

Rozumienie jest wynikiem nie tylko własnej
wiedzy, myślenia i wyobraźni, ale też
wpływów otoczenia, lektury, wymiany
poglądów w dyskusjach – czyli efektem albo
wypadkową wpływu różnych czynników
kulturowych.

Najbardziej podstawowym, bazowym
czynnikiem rozumienia jest doświadczenie.

Można je porównać z magazynem w którym
przechowuje się wiedza i umiejętności.

DOŚWIADCZENIE
1) Ogólne
2) Specjalistyczne
3) Hobbystyczne

Na podłożu doświadczenia rosną dalsze pokłady
wiedzy rozumianej, wzbogacające „matczyne”
podłoże i zdolności rozumienia. Pierwszym
zaczynem jest najczęściej spostrzeżenie.

Spostrzeżenie jest odgórnie jakby „szperaczem” lub
obserwatorem krążącym w otoczeniu, który
wynajduje różne nowości, fakty, zdarzenia,
przedmioty, zjawiska, aby wzbogacić doświadczenie
lub po prostu skontrolować, czy otoczenie jest
bezpieczne, miłe, itp.

W spostrzeganiu główną aparaturą jest narząd
zmysłowy, nazywany też analizatorem.

Jeśli chodzi o błędy popełniane w
czasie spostrzegania, to mogą one
mieć dwie przyczyny:

a) tkwiące w wadach narządów zmysłowych
lub w temperamencie.
b) w nieadekwatnym myśleniu, w
niewłaściwym lub niepełnym rozumieniu
informacji, co bywa skutkiem błędnego
myślenia.

Mechanizmy manualne

rozumienia

W każdym manipulowaniu praktycznym
biorą udział co najmniej trzy narządy
zmysłowe zajmujące się spostrzeganiem:
analizator wzrokowy, dotykowy i słuchowy,
a w zawodzie kucharza prawie wszystkie,
bo jeszcze węchowy, smakowy i termiczny.

Najtrudniejsze są początki w
nauczaniu czynności zanim
wytworzy się stereotyp , bo albo są
oporne ręce albo mózg nie dość
sprawny. Najlepiej wiedzą o tym
praktykanci liczący połamane
wiertła, zmarnowane materiały i
nieudane wytwory.