Univerza v Ljubljani Pedagoška fakulteta
Fakulteta za matematiko in fiziko
Diplomsko delo
Maja Bertoncelj
Univerza v Ljubljani Pedagoška fakulteta
Fakulteta za matematiko in fiziko Študijski program: Matematika in fizika
Igrače pri pouku fizike v osnovni šoli
Diplomsko delo
Mentorica: Kandidatka:
prof. dr. Mojca Čepič Maja Bertoncelj
Somentorica:
viš. pred. dr. Ana Gostinčar Blagotinšek
Ljubljana, avgust 2016
zahvala
Iskreno se zahvaljujem mentorici prof. dr. Mojci Čepič in so- mentorici viš. pred. dr. Ani Gostinčar Blagotinšek za ves trud, potrpežljivost, svetovanje in strokovno pomoč, ki sta mi jo nudili pri nastajanju diplomskega dela.
Zahvaljujem se družini in prijateljem, ki so vsak po svojih močeh doprinesli k nastanku diplomskega dela.
Posebej se zahvaljujem še Chrisu Chiaverini in Brianu Jonesu za pomoč pri iskanju literature in za deljenje bogatih izkušenj o uporabi igrač pri poučevanju fizike.
Povzetek
Fizika med otroki in tudi med odraslimi ni prav posebno priljubljena. Vzroke za to lahko iščemo tudi v premajhni povezanosti vsebin, obravnavanih v šoli, z vsakodnevnim življenjem. Poleg tega so otroci pri pouku prepogosto pa- sivni, za kar učitelji pogosto navajajo pomanjkanje ustreznih pripomočkov za eksperimentiranje.
Obe težavi lahko ublažimo z uporabo igrač pri pouku fizike. Veliko igrač omogoča obravnavo zanimivih fizikalnih konceptov, ki se jih otroci pri igri pogosto ne zavedajo. Z uporabo igrač lahko zgradimo most med vsakodnevnim življenjem in fizikalnimi zakoni, ki jih obravnavamo pri pouku. Če igrače uporabimo kot sredstvo za izvedbo eksperimentov, dosežemo, da so otroci pri pouku aktivni, kar ugodno vpliva na njihovo motivacijo in odnos do predmeta.
V diplomskem delu sem navedla rezultate nekaterih raziskav, ki preučujejo uporabo igrač pri pouku fizike, predstavila možnosti za uporabo igrač pri pouku fizike ter prednosti in nekatere pasti njihove uporabe v poučevanju.
Oblikovala sem kriterije za izbor igrač, primernih za uporabo pri pouku.
Igrače sem nato razvrstila po poglavjih, ki so navedena v Učnem načrtu za fiziko v 8. in 9. razredu osnovne šole. Za izbrane igrače sem pripravila krajše razlage delovanja in predloge eksperimentalnih dejavnosti, umeščene v kurikulum.
Za skupino igrač, ki vsebujejo magnete, sem pripravila bolj podrobno razlago delovanja in uporabe pri pouku.
Predstavljeni so tudi rezultati samostojnih raziskovanj igrač, ki so jih izva- jali otroci pri naravoslovnem krožku, ki sem ga vodila. Otroci so raziskovali delovanje nekaterih igrač in izvajali meritve.
Ključne besede: fizika, igrače, poučevanje
Abstract
Physics is not very popular with both children and adults alike. Studies show that one of the causes for the current situation might be a discordance be- tween topics taught in the school curriculum and experiences from everyday life. Children are also too often put in passive roles during classes which, in many teachers’ opinions, is mostly due to lack of appropriate experimential equipment.
A common remedy for both issues can be found in using toys in physics edu- cation. Many toys offer opportunities to explore interesting physics principles that children are mostly unaware of during play. In this way, toys can bridge the gap between everyday life experiences and the process of learning physics laws during formal classes. Using physics toys in classroom activities can help children assume an active role which, in return, boosts their motivation and improves their attitude towards physics education.
The Diploma thesis will describe some opportunities for the usage of toys in physics education with its advantages and disadvantages. Also, some con- clusions from various studies dealing with this topic will be outdrawn.
The criteria for the selection of toys suitable for use in class will be formed.
Toys will be described in brief, sorted according to topics included in the curriculum for physics education at lower secondary level. Further, selected toys will be shown with a short description of their underlying physics principles and their possible usage in performing experiments. Magnetic toys will be presented in more detail together with extended usage scenarios in class.
Some results acquired during hands-on experiments with toys on an ex- tracurricular course in natural sciences which we led, will be presented. All measurements were performed by the children themselves.
Keywords: education, physics, toys
Kazalo
Stran
Slike vii
Tabele ix
Uvod 1
1 Igre in igrače 5
1.1 Igra, učenje, delo, hobi — opredelitev pojmov . . . 6
1.2 Pomen igre za otrokov razvoj . . . 8
1.3 Igrače skozi prostor in čas . . . 10
1.4 Delitev igrač . . . 12
2 Igrače pri pouku fizike 15 2.1 Zakaj in kako . . . 16
2.2 Igrače v učnem načrtu za fiziko . . . 20
2.3 Kriteriji za izbiro igrač . . . 20
2.4 Dobavljivost igrač . . . 21
2.5 Mnenja učiteljev . . . 22
3 Izbor igrač 25 3.1 Svetloba . . . 26
3.1.1 Periskop . . . 26
3.1.2 Kalejdoskop . . . 27
3.1.3 Kenguru s pajkom in lupo . . . 29
3.1.4 Daljnogled . . . 30
3.1.5 Igrača z ukrivljenim zrcalom . . . 31
3.1.6 Igrača s polarizacijskimi filtri . . . 32
3.1.7 Očala . . . 34
3.1.8 Lučka z optičnimi vlakni . . . 36
3.2 Vesolje . . . 38
3.3.1 Avtomobilček na baterije . . . 39
3.3.2 Kavboj na konju . . . 40
3.3.3 Medved v krogli . . . 41
3.4 Sile . . . 42
3.4.1 Plastična vzmet . . . 42
3.4.2 Slinky . . . 43
3.4.3 Igrače, ki se vedno vrnejo v pokončno lego . . . 46
3.4.4 Ptič . . . 47
3.4.5 Čarobni fižolčki . . . 49
3.4.6 Avtomobilčka z različno visokim težiščem . . . 50
3.4.7 Avtomobilček na klančini . . . 50
3.4.8 Balonček na zračni blazini . . . 52
3.4.9 Rolerji . . . 53
3.4.10 Avtomobilček na zračni pogon . . . 54
3.4.11 Helikopter na pogon z balončkom . . . 55
3.5 Gostota, tlak, vzgon . . . 56
3.5.1 Kartezijski plavač . . . 56
3.5.2 Galilejev termometer . . . 59
3.5.3 Lebdeča žogica . . . 60
3.6 Pospešeno gibanje in II. Newtonov zakon . . . 61
3.6.1 Igrače na navijanje . . . 61
3.6.2 Avtomobilčki na klančini . . . 62
3.6.3 Avtomobilček s pogonom na utež . . . 63
3.6.4 Godrnjava cev . . . 64
3.6.5 Obroč in žogica . . . 65
3.6.6 Gaussov top na krožni tirnici . . . 66
3.6.7 Vrteči se Božiček . . . 67
3.6.8 Pojoča cev . . . 68
3.7 Delo in energija . . . 69
3.7.1 Skokec . . . 69
3.7.2 Akrobatska žabica . . . 70
3.7.3 Žoge . . . 71
3.7.4 Newtonova gugalnica . . . 73
3.7.5 Frnikole . . . 74
3.7.6 Gaussov top . . . 75
3.8 Toplota in notranja energija . . . 76
3.8.1 Galilejev termometer . . . 76
3.8.2 Vrtiljak na topel zrak . . . 77
3.8.3 Solarni cepelin . . . 78
3.8.4 Žejna račka . . . 79
3.8.5 Parnik . . . 80
3.8.6 Pametni plastelin . . . 81
3.9 Električni tok . . . 82
3.9.1 Igrače, s katerimi preizkušamo prevodnost . . . 82
3.9.2 Palica s statično elektriko . . . 83
3.9.3 Igra Operacija . . . 84
3.10 Magnetna sila . . . 85
3.10.1 Igrače z magneti . . . 85
3.10.2 Gaussov top . . . 85
3.10.3 Dinamo svetilka . . . 86
4 Razlaga delovanja izbranih igrač z magneti 87 4.1 Igrače z vidnimi magneti . . . 88
4.2 Igrače s skritimi magneti . . . 88
4.3 Igrače, pri katerih magnetizem povzroči rotacijo . . . 94
4.4 Uporaba pri pouku . . . 100
5 Od igranja z igračami do merjenja 103 5.1 Enakomerno gibanje . . . 104
5.2 Hookov zakon . . . 107
5.3 Neenakomerno gibanje . . . 108
5.4 energijske pretvorbe . . . 110
5.5 Ugotavljanje prevodnosti . . . 116
6 Zaključek 117
Slike
1 Wolfgang Pauli in Niels Bohr . . . 4
2 Faze vrtenja vrtavke „tippe top” . . . 4
1.1 Otroške igre, Pieter Bruegel st., 1560 . . . 11
3.1 Periskop . . . 26
3.2 Shema delovanja periskopa . . . 26
3.3 Kalejdoskop . . . 27
3.4 Shema zrcaljenja v kalejdoskopu . . . 28
3.5 Pogled skozi kalejdoskop . . . 28
3.6 Kenguru s pajkom in lupo . . . 29
3.7 Daljnogled . . . 30
3.8 Igrača z ukrivljenim zrcalom . . . 31
3.9 Anamorfoza skice stola . . . 31
3.10 Igrača s polarizacijskimi filtri . . . 32
3.11 Vpliv polarizacijskih očal . . . 33
3.12 Zbirka očal . . . 34
3.13 Primeri uporabe raznih očal iz zbirke . . . 35
3.14 Lučka z optičnimi vlakni . . . 36
3.15 Optična vlakna . . . 37
3.16 Pot laserskega žarka v optičnem vlaknu . . . 37
3.17 Žebljički . . . 38
3.18 Avtomobilček na baterije . . . 39
3.19 Kavboj na konju . . . 40
3.20 Medved v krogli . . . 41
3.21 Plastična vzmet s frnikolami . . . 42
3.22 Plastična in kovinski SlinkyTM . . . 43
3.23 Padanje Slinky-ja . . . 45
3.24 Primer dveh igrač z zelo nizkim težiščem . . . 46
3.25 Shema igrače z zelo nizkim težiščem . . . 47
3.26 Ptič za balansiranje . . . 47
3.29 Avtomobilčka z različno visokim težiščem . . . 50
3.30 Avtomobilček na hrapavi klančini . . . 50
3.31 Tovornjak s povečano frontalno površino . . . 50
3.32 Balonček na zračni blazini . . . 52
3.33 Rolerji . . . 53
3.34 Avtomobilček na zračni pogon . . . 54
3.35 Helikopter na pogon z balončkom . . . 55
3.36 Igrača kartezijski plavač . . . 56
3.37 Kartezijski plavač iz slamice in sponke . . . 57
3.38 Kartezijski plavač v plastenki z eliptičnim presekom . . . 57
3.39 Kartezijski plavač v steklenici z gumijastim zamaškom . . . 58
3.40 Galilejev termometer . . . 59
3.41 Različne izvedbe Bernoullijeve pipe . . . 60
3.42 Igrače na navijanje . . . 61
3.43 Avtomobilček na klančini . . . 62
3.44 Avtomobilček s pogonom na utež . . . 63
3.45 Godrnjava cev . . . 64
3.46 Obroč in žogica . . . 65
3.47 Gaussov top na krožni tirnici . . . 66
3.48 Vrteči se Božiček . . . 67
3.49 Vrteča se anemona iz filma NemoTM . . . 67
3.50 Zbirka pojočih cevi . . . 68
3.51 Skokec . . . 69
3.52 Akrobatska žabica . . . 70
3.53 Zbirka žog . . . 71
3.54 Newtonova gugalnica . . . 73
3.55 Shema delovanja Newtonove gugalnice . . . 73
3.56 Frnikole v žlebu . . . 74
3.57 Gaussov top . . . 75
3.58 Vrtiljak na topel zrak . . . 77
3.59 Solarni cepelin . . . 78
3.60 Žejna račka . . . 79
3.61 Parnik . . . 80
3.62 Pametni plastelin . . . 81
3.63 Igrača, ki spreminja barvo glede na temperaturo . . . 81
3.64 Igrače s katerimi preizkušamo prevodnost . . . 82
3.65 Palica s statično elektriko . . . 83
3.66 Igra Operacija . . . 84
3.67 Zbirka igrač z magneti . . . 85
3.68 Dinamo svetilka . . . 86
4.1 Igrače z vidnimi magneti . . . 88
4.2 Igrača riba v akvariju . . . 89
4.3 Psička z magnetnimi smrčki . . . 90
4.4 Dojenčkova duda . . . 90
4.5 Dojenček . . . 91
4.6 Preizkušanje z okroglim ploščatim magnetom . . . 92
4.7 Dojenček pomežikne . . . 93
4.8 Tjulenj in žoga . . . 94
4.9 Tjulenj in vrteča se žoga . . . 94
4.10 Ugotavljanje položaja magneta v tjulnju . . . 95
4.11 Vrtenje žoge s paličastim magnetom . . . 96
4.12 Vrtenje žoge s podkvastim magnetom . . . 96
4.13 Žebljički in žoga . . . 96
4.14 Vrtenje krogle s ploščatim magnetom . . . 96
4.15 Položaj dveh okroglih ploščatih magnetov . . . 97
4.16 Nagib krogle z okroglim ploščatim magnetom . . . 98
4.17 Zasuk in nagib ploščatega magneta . . . 98
4.18 Linearni premik na vodoravni plošči . . . 99
4.19 Kroženje na vodoravni plošči . . . 99
4.20 Premik prečno na smer klančine . . . 100
4.21 Mirovanje na klančini . . . 100
5.1 Avtomobilček na baterije — meritve . . . 104
5.2 Kavboj na konju — meritve . . . 105
5.3 Medo v krogli — meritve . . . 105
5.4 Plastična vzmet — meritve . . . 107
5.7 Avtomobilček na navijanje — meritve . . . 111
5.8 Avtomobilček na poteg — meritve . . . 112
5.9 Odboj žogi — meritve . . . 113
5.10 Odboj žog ii — meritve . . . 114
5.11 Preizkušanje prevodnosti — meritve . . . 116
Tabele
5.1 Električna prevodnost nekaterih vsakdanjih predmetov . . . 116
Uvod
Pri fiziki si postavljamo vprašanja o svetu v katerem živimo in poskušamo najti odgovore nanje. Otroci naj bi si ne zapomnili samo definicij, ki jih slišijo pri pouku fizike. Da fizika dobi smisel, morajo otroci dobiti priložnost, da povežejo fizikalne pojave in svet okoli sebe.
Fizika je eden od temeljnih splošnoizobraževalnih predmetov v osnovni šoli.
Poleg naravoslovnega znanja pri pouku fizike pri otrocih razvijamo tudi sposob- nost razmišljanja in reševanja problemov na logičen in znanstven način. Poleg osnovnih kompetenc v naravoslovju, pri pouku fizike razvijamo še matematično kompetenco, kompetenco digitalne pismenosti, sporazumevanje v maternem jeziku, socialno kompetenco in razvijamo učne ter delovne navade pri otrocih [1].
Večina otrok in tudi mnogo odraslih ljudi se težko upre pogledu na izložbo s pisanimi igračami. Ne morejo da se ne bi nasmehnili in se morda tudi ustavili, da si pobliže ogledajo igrače. Vzgibu, da spustimo avtomobilček po klancu navzdol ali pa da navijemo igračo na vzmet, se je včasih skorajda nemogoče upreti. Igrače in igro navadno enačimo z zabavo, raziskovanjem in kreativnostjo.
Na drugi strani pa le malo ljudi, tako otrok kot odraslih, z zabavo, raziskovanjem in kreativnostjo, povezuje pouk fizike [2].
Široka javnost se žal vse manj zaveda pomena fizike v vsakdanjem življenju [3]. Da bi povečali zanimanje za fiziko in druge naravoslovne vede, se pri nas in po svetu poleg učiteljev v šoli trudijo tudi centri znanosti, kot je na primer Ustanova hiša eksperimentov iz Ljubljane. Na znanstvenih šovih in dogodi- vščinah, ki jih prirejajo, navdušujejo otroke in odrasle za znanost, ter nazorno povezujejo naravoslovje in fiziko s pojmi kot so raziskovanje, kreativnost in tudi zabava.
Falk in Dierking, 2013, v [4] navajata, da si doživetja v centrih znanosti (tako razstave kot šovi) obiskovalci izrazito dobro zapomnijo. Trajnost teh spominov iz centrov znanosti pa je dober indikator, da izkušnje iz centrov znanosti spodbujajo učenje.
Kot alternativo opremi za eksperimentiranje v centrih znanosti, lahko z namenom dobre motivacije in pomnjenja v šoli pri pouku uporabljamo igrače.
Fizika je eksperimentalna znanost in samo z izvedbo eksperimentov, pri katerih so otroci dejavni, lahko le-ti dobijo občutek za pojave, ki jih skušamo razložiti. Večina fizikalne opreme za eksperimentiranje v šolah pa je mnogo predrage in preveč občutljive, da bi otrokom lahko dovolili povsem samostojno eksperimentiranje z njo. Pri takšni opremi je skorajda nujno potrebno, da z njo poskuse izvaja učitelj. Da bi se temu izognili, je potrebno imeti pripomočke za eksperimentiranje, ki so bodisi izjemno trpežni ali pa so poceni in jih zlahka nadomestimo [5].
Igrače so zelo uporabna oprema za eksperimentiranje. V primerjavi s standar- dno opremo fizikalnih laboratorijev imajo mnogo prednosti, ki jih podrobneje predstavimo v 2. poglavju.
V angleško-ameriškem področju je zelo veliko knjig in člankov na temo uporabe igrač pri pouku naravoslovja in fizike. S pomočjo igrač pri pouku želijo povečati zanimanje za naravoslovje in fiziko. Tudi v Nemčiji je opaziti podobne težnje [6]. Karakas in Büyükaydin navajata, da se je metoda poučevanja fizike z igračami izkazala za zelo uspešno. Otroci, ki so sodelovali v raziskavi o uporabi igrač pri pouku fizike, so pri pouku ne samo sodelovali v učnem procesu, ampak so tudi uživali pri aktivnostih v razredu. Bili so visoko motivirani in so dosegli zastavljene kognitivne cilje [7].
Ince, Acar in Temur navajajo, da so igrače koristne za otroke na vseh sto- pnjah. Igrače so lahko v pomoč pri razumevanju naravoslovnih predmetov in obravnavi vsebin na bolj zabaven način pri manj uspešnih otrocih. Otrokom z povprečnimi sposobnostmi dajejo zaupanje v razumevanje učnega procesa, tistim z nadpovprečno ravnjo razumevanja pa igrače zagotavljajo priložnost, da presežejo svoje zmogljivosti in izkažejo ustvarjalnost [8].
Meiring in Webb poročata, da se je pri skupini študentov, ki so sodelovali v študiji o uporabi igrač pri pouku, statistično pomembno povečalo znanje in samozaupanje. Večina sodelujočih študentov je pripisala svoje poglobljeno znanje in samozaupanje uporabi igrač v času trajanja raziskave [9].
Na slovenskem področju ni poročil o raziskavah, ki bi obravnavale podro- čje uporabe igrač pri pouku naravoslovja in fizike. Prav tako v slovenskem jeziku razen posameznih člankov ni literature, ki bi sistematično obravnavala
3
to področje. Namen diplomskega dela je vsaj malo zapolniti to vrzel.
Diplomsko delo je sestavljeno iz petih delov. Po uvodu so v prvem poglavju predstavljene igre in igrače. V drugem poglavju je predstavljena uporaba igrač pri pouku fzike. V tretjem poglavju je predstavljen izbor igrač, ki jih lahko uporabimo pri pouku fizike skladno z učnim načrtom. V četrtem poglavju so bolj podrobno predstavljene igrače, ki vsebujejo magnete. V petem poglavju pa so prikazani primeri uporabe igrač pri izvajanju meritev. Meritve z uporabo igrač sem izvajala z otroki pri naravoslovnem krožku, ki sem ga vodila v šolskem letu 2015/16.
Slika 1: Wolfgang Pauli in Niels Bohr, (1954) [10].
Slika 2: Faze vrtenja vrtavke
„tippe top” [11].
Na fotografiji (slika 1) iz leta 1954 lahko vidimo dva velika fizika — Wolf- ganga Paulija in Nielsa Bohra — oba dobitnika Nobelove nagrade. Fotografija je bila posneta na otvoritvi novega Inštituta za fiziko v Lundu na Švedskem.
Pauli in Bohr z navdušenjem opazujeta vrtavko „tippe top”, ki se postavi v pokončno lego, ko jo zavrtimo.
POGLAVJE I
Igre in igrače
1.1 Igra, učenje, delo, hobi — opredelitev poj- mov
Najprej poglejmo, kako pojme opredeljuje Slovar slovenskega knjižnega jezika (sskj) [12]:
igra — otroška dejavnost, navadno skupinska, za razvedrilo, za- bavo.
igrača — predmet, ki ga uporablja otrok za igranje.
igrati se — udeleževati se otroške dejavnosti za razvedrilo, zabavo;
udeleževati se otroške, navadno skupinske dejavnosti, ki ima določena pravila; neresno, brez večjega zanimanja ukvarjati se s čim (že celo uro se samo igra in nič ne naredi; nehaj se že igrati in začni resno delati).
Ker pa kot nasprotje igre razumemo delo, si oglejmo še opredelitev tega (prav tam):
delo — zavestno uporabljanje telesne ali duševne energije za prido- bivanje dobrin.
Bistvena razlika med opredelitvijo igre in dela po sskj [12] je torej ta, da je pri igri prisotno razvedrilo in zabava, pri delu pa je v prvi vrsti pomemben zavesten in pridobitniški namen.
V vsakem primeru gre tako pri igri, kot pri delu, za doseganje nekega cilja.
V igri otrok išče sprostitev, čustveno zadovoljstvo in zabavo. Pri delu pa je v ospredju doseganje materialnih dobrin, ki nam omogočajo lagodnejše življenje.
Ko se igrajo odrasli, te svoje dejavnosti ne imenujejo igra, temveč hobi. sskj [12] ga opredeljuje kot:
hobi — najljubše delo v prostem času; konjiček.
1.1. Igra, učenje, delo, hobi — opredelitev pojmov 7
Seveda tudi odrasli potrebujejo orodje, inštrumente in opremo za svojo „igro”, vendar tega ne imenujejo igrače, igranje z njimi pa včasih celo imenujejo delo.
Kot kaže vsi potrebujemo sprostitev, čustveno zadovoljstvo in zabavo. In prostočasne aktivnosti so za odrasle prav tako pomembne kot je igra za otroke.
Poglejmo si še primerjavo med učenjem in igro, kot ju opredeljujesskj [12]:
učiti se — s sprejemanjem znanja se usposabljati za opravljanje določenega dela, dejavnosti; s spoznavanjem, ponavljanjem si pridobivati znanje, spretnost; prizadevati si znati, zapomniti kaj.
Otroci lahko pri igranju poleg zabave in sprostitve pridobivajo tudi znanje in spretnosti. Pri igranju se torej lahko (tudi) učijo. Vendar pa se otroci ne igrajo z namenom, da bi pri tem razvijali in urili svoje sposobnosti in spretnosti. Otroci se igrajo zato, da zadostijo notranji potrebi. Za otroško igro je značilno, da so otroci v njej čustveno udeleženi. Čustva so prisotna v vseh fazah motivacije, kar pripomore, da otroci v igri vztrajajo dalj časa, kljub temu, da so morda že utrujeni [13]. Take notranje motivacije za vztrajanje pri določeni nalogi bi si seveda učitelji in starši želeli tudi pri šolskem delu. V naravi otroka pa je v večji meri prisotna želja po igranju kot po učenju tistega, za kar so si odrasli zamislili, da je koristno in smiselno za otroka. Od tod ideja, da bi prav preko igre motivirali otroka, da se uči. Otrokom tako ponudimo igre, v katerih so možni učni procesi, ki jih imajo v mislih odrasli.
Že v antiki so otroci imeli igrače, katerih namen je bil posredovati določeno znanje in izkušnje. Spodbujali so uporabo iger, pri katerih so pričakovali, da bodo krepile določene kreposti, vrline in spretnosti preko vaje. Tako naj bi dal Quintilian otrokom za igro slonokoščene tablice s črkami, da so se igraje učili branja. Namen pedagogov, da z igro otroke „prelisičijo” in pripeljejo do nameravanih učnih procesov, se je pri mnogih pedagogih skozi stoletja vedno znova vračal in je ostal prisoten vse do danes [14].
Težava je le v tem, da otroci kaj hitro ugotovijo, kdaj jim hočejo učitelji ali starši „podtakniti” učenje s pretvezo, da se bodo igrali. Ko damo otrokom
v roke didaktično igro ali didaktične igrače, se nekateri otroci začnejo igrati po svoje. Uporabljajo domišljijo in ustvarjalnost, ki jih lahko usmeri stran od cilja, ki si ga je za dejavnost začrtal učitelj. Učitelja, ki se trudi usmerjati igro z namenom doseganja zastavljenega cilja, pa otroci nemalokrat doživljajo kot moteč faktor. Zato uporaba igrač včasih ne prinese želenih rezultatov in jo je potrebno načrtovati skrajno premišljeno [14].
Ed Labinowicz v svoji knjigi Izvirni Piaget [15] ugotavlja, da se razločki med delom, učenjem in igro zabrišejo v precejšnji meri aktivnosti, predvsem zato, ker se različni posamezniki učijo na presenetljivo veliko različnih načinov.
Izkaže se, da je to razlikovanje lastno le odraslim, otrokom pa ne. Če namreč opazujemo otroke pred vstopom v šolo, opazimo, da se niti ne igrajo niti ne delajo, temveč, da so preprosto dejavni — doživljajo stvari in se učijo. So v interakciji s svetom, ki ga raziskujejo in se pri tem vede ali nevede učijo.
1.2 Pomen igre za otrokov razvoj
Igra vpliva na različna področja otrokovega razvoja. Vpliva na senzorno, moto- rično, emocionalno, spoznavno in psihično področje. Posebnost igre je, da je to spontana dejavnost, ki poteka brez zunanje nujnosti [16]. Nujnost po igranju prihaja od znotraj, iz otroka samega. V igri se sprosti otrokova domišljija. Zato lahko v igri doživi ali ustvari tudi tisto, česar v realnem svetu (še) ne more.
Otrok je v igri lahko tisti, ki odloča. V igri lahko otrok izživi svoje napetosti in doseže pomirjenost. Igra torej na otroka deluje pomirjevalno in ga sprošča [13].
Če odrasli preveč posegamo v otroško igro, ta ne doseže svojega namena.
Prav tako je posledica pretiranega poseganja odraslih v igro otrok zmanjšanje spontanosti, ustvarjalnosti in izvirnosti otroka. Če nas otrok prosi za nasvet, je seveda prav, da mu pomagamo. Paziti pa moramo, da pri tem ne omejujemo njegove ustvarjalnosti [16].
Pri igri s predmeti si otroci pridobivajo izkustvo o prostoru in prostorskih re- lacijah; naučijo se na primer razlikovati večje od manjšega ali daljše od krajšega.
Izkušnje, ki jih otroci pridobivajo pri igri, so pogoj za uspešno primerjanje, pre- sojanje in sklepanje. Otroci ob igri razvijajo sposobnost zaznavanja, sposobnost dojemanja prostorskih odnosov ter sposobnost sklepanja. Te sposobnosti so po-
1.2. Pomen igre za otrokov razvoj 9
leg izkustva o prostoru pogoj za kasnejše napredovanje v računstvu, geometriji, fiziki, itd.
Nekateri otroci imajo težave pri prostorskih predstavah in pri dojemanju količin. Zaradi teh težav so pogosto neuspešni pri šolskih predmetih, ki v večji meri zahtevajo te sposobnosti. Vzroki za te težave lahko izvirajo iz otrokovega predšolskega obdobja. Ti otroci morda niso imeli dovolj možnosti, da bi z igro pridobili dovolj izkušenj z odnosi v prostoru.
V preteklosti so take težave imele pogosteje deklice, saj so jim starši za igro kupovali predvsem lutke in opremo zanje. Z igračami, s katerimi lahko kaj sestavljamo ali gradimo, pa deklice niso imele stika, saj so starši zmotno mislili, da so to igrače za fante [13].
Dandanašnji je teh težav pri deklicah manj, saj se deklice s takšnimi igračami srečajo vsaj v vrtcu, pogosto pa jih imajo tudi doma. Izdelovalci igrač za gradnjo in sestavljanje (npr. LegoTM) tako ponujajo celo posebne serije, ki so namenjene prav deklicam.
Otroci z ustreznimi izkušnjami uspešno napredujejo pri matematiki, geome- triji, fiziki in drugod, kjer je potrebno logično sklepanje in praktične izkušnje [13]. Zato je izrednega pomena, da otrokom omogočimo dovolj igre, pri kateri lahko urijo svoje sposobnosti.
Pomembno je, da se zavedamo, da je razvoj otrokovih čutov lahko ogrožen, če otrok izkušnje pridobiva le ob televiziji, računalniku, knjigah in, delovnih listih, ki urijo samo vid in sluh. Tudi čutila za vonj, okus in dotik ter gibanje po prostoru so za učenje velikega pomena [17].
Prav tako je pomembno, da otrokom kljub strahu pred morebitnimi poškod- bami, omogočimo dovolj gibalnih izkušenj. Žal z otroških igrišč izginjajo igrala, na katerih so generacije otrok nabirale izkušnje, ki so jim kasneje koristile na primer pri fiziki. Prevesna gugalnica je bila izvrsten pripomoček za učenje o silah in navoru. Zdaj je žal ne najdemo skoraj na nobenem igrišču več.
Na otroškem igrišču lahko najdemo tudi igrala, pri katerih otroci sprva med igro nevede spoznavajo fizikalne zakonitosti, kasneje pa lahko učitelj skupaj z otroki nadgradi njihove izkušnje in igrala uporabi kot pripomočke za izvedbo fizikalnih poskusov [18].
Tobogan nam tako daje možnost preučevanja potencialne in kinetične ener- gije, kakor tudi trenja. Če imamo na voljo zaviti tobogan, pa lahko preučujemo
tudi sile pri gibanju skozi ovinek.
S pomočjo gugalnice lahko merimo nihajni čas. Prav tako pa lahko opazu- jemo in raziskujemo, kdaj je primeren trenutek za poganjanje gugalnice, ter tako preučujemo lastno frekvenco gugalnice ali pojav resonance.
Na vrtiljaku imajo otroci možnost opazovanja in občutenja sil pri kroženju.
Ko se premikamo od centra vrteče se plošče proti njenemu robu, lahko izkusimo naraščanje obodne hitrosti. Preizkusimo lahko, kaj se zgodi z mirujočo ploščo vrtiljaka, če z roba plošče odskočimo v radialni smeri stran od središča plošče in kaj se zgodi, če skočimo z roba mirujoče plošče v tangentni smeri.
1.3 Igrače skozi prostor in čas
V arheoloških izkopaninah pogosto najdemo tudi ostanke igrač. V takšni ali drugačni obliki so, kot kaže, igrače bile, so in bodo nekaj univerzalnega. Pred več kot 4000 leti so se v Hamurabijevem Babilonu otroci igrali z glinenimi ropotuljami in vrtavkami. Prav tako so v izkopaninah v dolini reke Ind našli ostanke približno 4500 let starih ropotulj, lutk in celo živali, ki so premikale glavo, če si potegnil za vrvico. V grobnici faraona Tutankamona so našli otroške igrače tistega časa. Igrače kot na primer lutke, različne figure, igrače, ki so jih otroci vlekli za seboj in celo mehanske igrače, ki so premikale svoje dele, če si potegnil za vrvico. Obrt izdelovanja igrač je cvetela že takrat saj so igrače pogosto izdelovali poklicni izdelovalci igrač [19].
Če pogledamo v bližjo preteklost (nekaj 100 let nazaj), lahko vidimo, da so bile v tistem času zelo priljubljene razne igrače (predvsem iz področja mehanike), ki jih uporabljamo še danes, in pri katerih se lahko naučimo veliko fizike. Na sliki 1.1 Otroške igre slikarja Pietra Bruegela starejšega iz leta 1560 lahko vidimo 80 različnih igrač in iger, ki so se jih igrali otroci takratnega časa [6].
Igrače najdemo po celem svetu, tako v razvitih, kot tudi v nerazvitih državah.
Razlika je v tem, da si v manj razvitih državah otroci marsikatero igračo izdelajo sami, ali pa jim jo izdelajo odrasli, v razvitem delu sveta pa industrija igrač ponuja zelo raznolike igrače [20].
V poplavi igrač v naših trgovinah se pojavljajo igrače zelo različne kakovosti in didaktične vrednosti, zato so pred leti začeli kvalitetnim igračam podeljevati
1.3. Igrače skozi prostor in čas 11
znak Dobra igrača. To priznanje so dobile igrače, primerne tako z zdravstve- nega oziroma varnostnega, psiho-pedagoškega, likovno-oblikovnega kot tudi tehnološko-tehničnega vidika. Seveda pa se tudi med igračami brez oznake Dobra igrača najdejo take, ki so kvalitetne v vseh pogledih.
Slika 1.1: Otroške igre, Pieter Bruegel st., 1560 [21].
1.4 Delitev igrač
Otroci se igrajo z vsem, kar jim pride pod roke. V širšem pomenu besede predstavlja igračo vsak predmet, ki ga otrok med igro spremeni v želeno igračo.
Igrača je sredstvo otroške igre. Poleg tega je tudi otrokov prijatelj in soigralec v igri. Hkrati pa je igrača tudi vzgojno sredstvo, ki otroka spodbuja k opazovanju in razmišljanju, k vztrajnosti in sodelovanju ter k razvijanju različnih spretnosti.
Igrače lahko delimo po njihovi osnovni funkciji, čeprav se pri mnogih igračah različne funkcije prepletajo. V nadaljevanju povzemam razvrstitev igrač po Marjanovič [22]:
Igrače za razgibavanje vplivajo na razvoj otrokove motorike ter omogočajo in pospešujejo razvoj telesnih spretnosti. Primer teh igrač so različne žoge, igrače, ki jih otrok vleče za seboj ali pa jih poriva, razna vozila, skiro, tricikel, poganjalec, kolo, ipd.
Ljubkovalne igrače pripomorejo k razvoju zdrave in srečne oseb- nosti. Otroci si jih želijo ob sebi v postelji pred spanjem, pri zdravniku, v zanj novih situacijah, ko otrok potrebuje občutek varnosti, nežnosti in topline. Mlajši otroci te igrače le ljubku- jejo, starejši pa jih v igri oživijo in jih hranijo, oblačijo, dajejo spat in vozijo na sprehod.
Domišljijske igrače spodbujajo otrokovo domišljijo in ustvarjal- nost. Primer teh igrač so igrače za igro vlog.
Konstrukcijske igrače omogočajo otroku pridobivanje prvih teh- ničnih izkušenj, ko gradi najprej enostavne in kasneje bolj iz- popolnjene modele. Primer takih igrač so najrazličnejše kocke, gradbeni elementi, LegoTM kocke, FischertechnikTM in pa tudi naraven material kot je pesek, mivka, kamen, voda, listje, lubje, ipd.
Družabne igre otroke navajajo na upoštevanje pravil in od njih zahtevajo sodelovanje z vrstniki (kar je pomembno s socialnega vidika otrokovega razvoja). Primer teh igrač so karte, domine, tombola, ipd.
1.4. Delitev igrač 13
Priložnostne igrače si otroci izdelajo sami ali ob sodelovanju od- raslih. Narejene so lahko iz papirja, blaga, listja, plodov, ipd.
Otrok se na takšne igrače lahko zelo naveže, saj je ta igrača le njegova, narejena prav zanj in enkratna, kot je enkraten on sam.
POGLAVJE II
Igrače pri pouku fizike
2.1 Zakaj in kako
Fizika. v raziskavah priljubljenosti pogosto zasede mesto najmanj priljublje- nega predmeta [23], [24]. Do neke mere je to razumljivo, saj je pri fiziki potrebna zbranost, urejenost in veliko učenja, kar mnogim otrokom ni všeč.
Prav tako mnogim otrokom predstavlja težavo dejstvo, da je pri fiziki po- trebno uporabljati različne reprezentacije, kot so formalni zapisi soodvisnosti z enačbami, numerični izračuni in grafične reprezentacije, ter tudi konceptualno razumevanje zvez na abstraktnem nivoju, ki mnogim otrokom dela težave tudi še v tretji triadi osnovne šole.
Pogosto je vzrok za odpor do fizike tudi v načinu, na katerega so vsebine obravnavane: poučevanje, pri katerem so otroci večinoma pasivni in pomanj- kanje eksperimentalnega dela.
Raziskave so pokazale, da način poučevanja vpliva na pomanjkanje interesa za naravoslovje. Mnogo otrok tako zapušča šolo s strahom pred matematiko in z odklanjanjem naravoslovja zaradi dolgočasnosti in prevelike zahtevnosti obravnave pri pouku (American Association for the Advancement of Science, 1990 v [25]). V študiji, v kateri je sodelovalo preko 400 otrok, starih med 7 in 12 let, je v skupini otrok, ki so bili deležni klasičnega poučevanja s pomočjo učbenika, kar polovica otrok navedla, da jim je naravoslovje dolgočasno, tretjina se pri naravoslovju ni dobro počutila in le četrtina otrok je navedla, da je naravoslovje zabavno in da se počutijo uspešne. Prav nasprotno pa so otroci, ki so bili deležni raziskovalnega in aktivnega pristopa k poučevanju, kar v treh četrtinah naravoslovje označili za zabavno, vznemirljivo in zanimivo. Večina otrok se je počutila uspešnih in si je želela več takšnega poučevanja (Kyle et al., 1988 v [25]).
Pričakovati od otrok, da bodo razumeli fiziko in njene zakonitosti, ne da bi bili deležni neposrednega stika s preučevanimi pojavi je tako, kot bi jih učili plavanja in jim ne dovolili, da se približajo vodi [26].
Na srečo so učitelji, ki se eksperimentiranju v razredu še vedno izogibajo, prej izjema kot pravilo. Kljub temu pa se zaradi časovne stiske nekateri učitelji odločajo pretežno za demonstracijske poskuse, otroci pa le bolj ali manj zbrano opazujejo učitelja pri izvedbi poskusa. Med otroci so demonstracijski poskusi pogosto priljubljeni [23], saj vsaj do neke mere dopuščajo pasivnost in od njih
2.1. Zakaj in kako 17
ne zahtevajo aktivnosti, kot jo zahteva samostojno eksperimentiranje.
V vsakodnevnem življenju pojavi potekajo v okoliščinah, kjer se prepleta mnogo vplivov iz okolice. Pri pouku fizike pa jih navadno preučujemo v posebej pripravljenih eksperimentih, ki izključujejo nekatere vplive okolice. Pogosto tako na primer zanemarimo vpliv trenja, upora in podobno. Ker izidi v kon- troliranih okoliščinah niso v skladu z vsakdanjimi izkušnjami, fizika in fizikalni zakoni za premnoge otroke veljajo zgolj v fizikalni učilnici. Ko zapustijo učil- nico, v okolici tako mnogi ne prepoznajo pojavov, o katerih so se učili pri pouku fizike [27], [28].
Uporaba igrač pri pouku fizike je lahko koristna v več pogledih. Igrače lahko izkoristimo za motivacijo otrok. Uporabimo jih lahko v uvodnem delu novega poglavja, da pridobimo pozornost otrok. Lahko jih uporabimo kot predmet raziskovanja in z njimi izvajamo poskuse in meritve. Prav tako pa lahko igrače uporabimo tudi v fazi preverjanja znanja, kjer otroke spodbudimo, da z znanjem, ki so ga pridobili pri pouku, razložijo delovanje določene igrače [29].
Otroke lahko tudi opogumimo, da pripravijo samostojne raziskovalne pro- jekte, vezane na fizikalno ozadje izbranih igrač [30].
Nadaljnji razlog za uporabo igrač pri pouku fizike je v povezovanju znanja, pridobljenega v šoli, z vsakdanjim življenjem. Igrače lahko uporabimo za most med tema dvema svetovoma. Igrače so del življenja otrok, poznajo jih, nekatere imajo doma in verjetnost, da bo otrok doma ponovil poskus, ki smo ga v šoli izvajali s pomočjo igrač, je bistveno večja kot v primeru eksperimentiranja s posebej izdelanimi eksperimentalnimi pripomočki.
Ker so otrokom igrače blizu, se pri nekaterih otrocih, ki jim manjka samo- zaupanja, ne pojavi strah ali zadrega, ko preučujemo igračo. Otroci se z večjo samozavestjo lotijo eksperimentiranja in posledično bolje razumejo rezultate [31].
V šolah je žal pomembna tudi cena pripomočkov. Igrače so praviloma cenejše od specialnih eksperimentalnih pripomočkov, otroci pa se dobro odzivajo na nje [32]. Ker so marsikatere igrače cenovno bolj dostopne kot specializirani pripomočki, učitelji, ki na šoli nimajo ustrezne opreme za eksperimentiranje, lažje dobijo soglasje vodstva za nakup ali pa igrače v skrajnem primeru kupijo sami.
Uporaba igrač pri pouku fizike v svetu nikakor ni novost. Že več kot 100 let tako v Nemčiji kot v zdapri pouku fizike uporabljajo igrače [6], [33]. Michael Faraday je na primer igrače uporabljal že na svojih predavanjih v letih 1859–60.
Zanimivo je, da se mnoge igrače, ki so jih takrat uporabljali pri poučevanju fizike, še dandanes pojavljajo na policah trgovin z igračami [33].
V zda so na univerzi v Miamiju leta 1985 pričeli s programom Teaching Science with Toys (toys). V letih od 1985 do 1998 je izobraževalni program opravilo preko 1000 učiteljev. Cilji tega programa so (povzeto po [25]):
1) Pri učiteljih povečati razumevanje fizike in kemije.
2) Pomoč učiteljem, da zgradijo povezave med znanstvenimi prin- cipi in igračami.
3) Razviti aktivnosti za otroke, ki temeljijo na igračah in so v skladu z obstoječim kurikulom.
4) Povečati čas, ki je v razredu namenjen samostojnemu eksperi- mentiranju.
5) Razviti mrežo za podporo učiteljem naravoslovja na vseh stopnjah poučevanja.
Učitelje pri tem programu poučujejo tako naravoslovne vsebine, kot metode poučevanja naravoslovja. Poučujejo jih na način, kot bodo učitelji poučevali otroke. Diskusija, ki sledi eksperimentiranju z igračami, pa je seveda zahtev- nejša kot z otroki.
Namen programa pa ni oblikovanje novega samostojnega učnega načrta, ki bi zamenjal obstoječe učbenike in predpisal nove učne pripomočke. Mnogo ta- kih programov je v preteklosti propadlo zaradi zelo velikega časovnega vložka, potrebnega, da se učitelji naučijo uporabljati novo opremo in novih metod dela, ter velike finančne investicije, ki je potrebna za nakup popolnoma novih kompletov učnih pripomočkov. Namesto tega pri programu toys razvijajo aktivnosti, ki jih lahko učitelji postopno uvajajo v pouk. Čeprav imajo pri- pravljene dejavnosti za obravnavo celotnih poglavij iz fizike in kemije, pa so posamezne aktivnosti namerno zasnovane tako, da jih lahko uporabljajo tudi povsem samostojno [25].
2.1. Zakaj in kako 19
Potrebno pa je poudariti tudi, da uporaba igrač pri pouku fizike nikakor ne zagotavlja uspeha sama po sebi. Ne smemo namreč pričakovati, da se bo igra razvila v znanstveno raziskovanje sama od sebe. To se v splošnem ne zgodi, dokler učitelj ne zastavi „pravega” vprašanja in ne omogoči „prave” situacije, ki otroka vzpodbudi k razmišljanju. To nalaga veliko odgovornost učitelju, ki mora vedeti, kako voditi otroke, da bodo začeli sami raziskovati. K sreči uporaba igrač omogoča začetno motivacijo, vendar pa si ne smemo delati utvar, da je naloga učitelja ob uporabi igrač nepomembna.
Prosta igra praviloma ne vodi v doseganje vzgojno izobraževalnih ciljev sama po sebi. Potrebno je najti ravnovesje med zabavo in igro na eni strani, ter strokovno obravnavo fizikalnih konceptov in kvantitativnim merjenjem ter analizo rezultatov na drugi strani [27].
Ko sem pri naravoslovnem krožku uporabljala igrače, so otroci najprej po- mislili na prosto igro in preizkušanje igrač ter možnosti za igro z njimi. Da bi njihovo pozornost osredotočila na učne cilje, sem jim razložila, da igrače niso namenjene prosti igri, temveč raziskovanju in merjenju, prosta igra pa sledi na koncu.
Po tem je delo lepo steklo. Otroci so v skupinah večinoma zelo zbrano samostojno preizkušali igrače in izvajali meritve pri poskusih z njimi. Zelo radi so poročali drugim skupinam o svojih opažanjih in ugotovitvah. Prav tako so radi od doma prinašali svoje igrače, ki smo jih potem skupaj preizkušali in razložili njihovo delovanje.
Ker so bili to otroci iz 5. razreda, je bila razlaga seveda prilagojena njiho- vemu predznanju in sposobnostim. Z otroki iz 8. in 9. razreda lahko izvajamo enake poskuse in preučujemo iste igrače. Razlaga je seveda lahko bolj zahtevna in vključuje tudi enačbe, ki sem se jim pri delu s petošolci namerno odpovedala.
Meritve, ki so jih otroci opravljali pri poskusih z igračami, so predstavljene v 5. poglavju.
Za poučevanje lahko uporabimo marsikatero igračo, ne le z didaktičnih.
Pogoj pa je, da poznamo delovanje igrače in igralne možnosti, ki jih igrača ponuja. Poiskati moramo take, katerih delovanje vključuje fizikalne pojave, ki jih obravnavamo v šoli.
Ni torej ključno vprašanje le, katero igračo uporabiti pri pouku, temveč tudi kako. To pa je naloga učitelja, ki želi iz igrače narediti dober učni pripomoček.
2.2 Igrače v učnem načrtu za fiziko
V trenutno veljavnem učnem načrtu za predmet Fizika v 8. in 9. razredu osnovne šole uporaba igrač ni omenjena [1]. V učnih načrtih za predmeta Spoznavanje okolja in Naravoslovje in tehnika so igrače omenjene na nekaj mestih, v učnem načrtu za predmet Naravoslovje pa igrač ni najti [34], [35], [36].
Ali igrače uporablja pri pouku fizike, je torej povsem prepuščeno izbiri učite- lja. S. Oblak postavlja pod vprašanje smiselnost predpisovanja uporabe igrač v učnih načrtih [37]. Seveda lahko v učne načrte za fiziko vnesemo igrače, na- tanko preučimo, katere igrače so primerne za obravnavo posameznih tematskih sklopov in pripravimo zbirke igrač, primernih za učne pripomočke. Za nakupe tako predpisanih igrač in dodatno izobraževanje učiteljev na nacionalni ravni bi morala država nameniti dodatna finančna sredstva.
Ena od pričakovanih težav je prav pomanjkanje denarnih sredstev s strani države za tako obširno zastavljene cilje. Poleg tega pa uspeha ni mogoče zagotoviti. Učitelji, ki se s to (ali katerokoli drugo novo vsiljeno metodo) ne bi počutili domače, je ne bodo prav radi uporabljali, še posebej če se le-ta zelo razlikuje od njihovih dosedanjih metod poučevanja. Pomembno je, da se sprememb ne lotevamo preveč na hitro in da ne spreminjamo preveč stvari hkrati [37].
2.3 Kriteriji za izbiro igrač
Glavni kriterij za izbiro igrač, ki sem jih uvrstila v izbor, predstavljen v 3.
poglavju, so pojavi, ki se odvijajo ob uporabi oziroma delovanju igrače. Za vsak tematski sklop v učnem načrtu za Fiziko v osnovni šoli sem poiskala igrače, katerih delovanje lahko opišemo s fizikalnimi zakonitostmi, ki jih obravnavamo pri pouku. Nekatere igrače so primerne za kvalitativno opazovanje, druge za semikvantitativno obravnavo, nekatere tudi za kvantitativno merjenje.
Drugi kriterij, pomemben pri izboru igrač, uporabnih pri pouku je cena.
Če je cena dovolj nizka, lahko učitelj kupi več enakih igrač in lahko otroci z njimi eksperimentirajo v manjših skupinah. Prav tako lahko v tem primeru
„žrtvujemo” eno igračo, da jo razstavimo in si ogledamo njeno notranjost ter
2.4. Dobavljivost igrač 21
tako bolje razumemo njeno delovanje.
Tretji kriterij je robustnost igrače. Igrače, ki se hitreje poškodujejo (na primer žejna račka), so manj primerne za samostojno eksperimentiranje otrok.
Lahko pa jih seveda pokažemo v demonstracijskih poskusih.
Četrti kriterij, ki je pomemben predvsem pri izboru igrač za merjenja, je zanesljivostigrače. Če hočemo izvajati meritve, potrebujemo zanesljive igrače, s katerimi v enakih okoliščinah dobimo enake rezultate. Kar nekaj avtomobilčkov je bilo na primer neprimernih za merjenja, ker so med vožnjo nepredvidljivo spreminjali smer.
Peti kriterij pri izbiri je varnost. Igrače, kot je na primer parnik ali vrtiljak na topel zrak, ki delujejo le ob odprtem ognju, lahko otrokom prepustimo v samostojno uporabo le ob strogem upoštevanju varnostnih pravil, uporabi zaščitnih sredstev in nadzoru odrasle osebe.
2.4 Dobavljivost igrač
Veliko primernih igrač najdemo tako v samopostrežnih trgovinah in blagovnicah kot v specializiranih trgovinah z igračami. Nabor igrač v trgovinah se s časom spreminja, zato se dogaja, da nekaterih igrač ni več mogoče kupiti, hkrati pa se pojavljajo nove zanimive igrače.
Zelo zanimive igrače so lahko na voljo kot darilca pri otroških obrokih v restavracijah s hitro prehrano, kot darila pri otroških revijah ali pa celo v čokoladnih jajčkih presenečenja. Težava pri teh igračah je v tem, da so na voljo zelo omejen čas in jih kasneje ni več mogoče dobiti.
Pogosto iz deklaracije na igračah ni mogoče razbrati dovolj podatkov o njenem delovanju. Igrače so pogosto zaprte v embalažo, ki je pred nakupom ni mogoče odpreti in tako je včasih to nakup mačka v žaklju.
Izbiranje ustreznih igrač je časovno zahtevno. Ko zbirka igrač postane velika, je potreben čas tudi za urejanje in morebitna popravila [32].
Imena igrač so dostikrat odvisna od proizvajalcev in povsem mogoče je, da se igrača prodaja pod različnimi imeni, pa tudi proizvajalci so lahko različni.
Zaradi tega sem v diplomsko delo vključila veliko fotografij igrač, saj si zgolj s tržnim imenom pogosto ne moremo pomagati pri iskanju ustrezne igrače.
V primeru, da želene igrače ni več v trgovinah, lahko pri iskanju pomagajo
tudi otroci. Otrokom v tem primeru pokažemo fotografijo igrače in jih vpra- šamo, ali kdo pozna to igračo in jo ima morda celo doma. Otroci praviloma zelo radi prinesejo igračo v šolo, da si jo lahko ogledajo še drugi in z igračo naredimo še kakšen poskus.
V zadnjem času je tudi na domačem tržišču na voljo veliko različnih kom- pletov, ki so namenjeni samostojnemu eksperimentiranju otrok (proizvajalci KosmosTM, GalileoTM, KidzLabsTM, ipd.). Ti kompleti so praviloma zelo kvalitetni, vsebujejo navodila in osnovno razlago eksperimentov in jih lahko uporabljamo tudi pri pouku.
Trgovine tehničnih in drugih muzejev ter centrov znanosti (Science center) v tujini prav tako ponujajo širok nabor uporabnih igrač. Pri nas tega žal še nisem zasledila.
Prav tako v Sloveniji še nisem zasledila trgovine, ki bi se specializirano ukvarjala s prodajo didaktičnih igrač; v tujini (Avstrija, Nemčija, Švica) pa take trgovine niso redkost.
K sreči nakupovanje preko spleta omogoča naročanje igrač, ki jih pri nas (še) ni mogoče kupiti.
2.5 Mnenja učiteljev
Učitelji, ki pri pouku uporabljajo igrače, pravijo, da otroci pri aktivnostih, s katerimi želimo dosegati kurikularne cilje, vsaj na začetku eksperimentiranja z igračo potrebujejo usmeritve v obliki primernih vprašanj, kar je pričakovano.
Ključna za doseganje zastavljenih učnih ciljev so poleg aktivnosti in ekspe- rimentalnih pripomočkov tudi vprašanja, ki jih zastavlja učitelj in diskusija, ki sledi eksperimentalnim aktivnostim. Nič ne more nadomestiti diskusije z otroki, če želimo izvedeti kaj in kako razumejo pojave, in če jim želimo pomagati pri izgradnji razumevanja [19].
Učni listi z navodili in vprašanji ne morejo nadomestiti diskusije na koncu eksperimentiranja ne glede na to, kako kvalitetno so narejeni. Žal pri pouku za razgovor ob koncu pogosto zmanjka časa. Otrokom v tem primeru sicer ostanejo izpolnjeni učni listi, vsa vprašanja, ki so se jim med eksperimentiranjem morda porodila, pa ostanejo neodgovorjena.
POGLAVJE III Izbor igrač
V tem poglavju bom predstavila nekatere igrače, ki jih lahko upora- bimo pri pouku fizike v osnovni šoli. Igrače sem razvstila po sklopih, kot so navedeni v učnem načrtu za Fiziko v 8. in 9. razredu osnovne šole.
3.1 Svetloba
3.1.1 Periskop
(a) Periskop igrača [38]. (b) Periskop z zasukanim zgornjim delom [38].
Slika 3.1: Periskop [38].
Periskop uporabljajo na primer na podmornicah za opazovanje okolice nad gladino med tem, ko je podmornica pod gladino. Otroci pa ga uporabljajo pri igri za pogledovanje preko ovire.
Igrača na sliki 3.1a je sestavljena iz plastičnega ohišja in dveh ravnih zrcal.
a
a
b
b
c c
Slika 3.2: Shema delovanja periskopa naa) gladkem zrcalu in nab) prizmi [39].
Periskop je sestavljen iz dveh vzporednih zrcal, kot lahko vidimo na shemi delovanja periskopa na sliki 3.2. Eno zrcalo je na spodnjem koncu periskopa, drugo pa na zgornjem. Zrcali sta obrnjeni drugo proti drugemu in navadno z ohišjem tvorita kot 45◦. Če zgornji in spodnji del periskopa zasukamo, tako da sta zrcali pod kotom 90◦ (slika 3.1b), lahko preko svoje glave opazujemo
3.1. Svetloba 25
dogajanje za svojim hrbtom. Slike opazovanih predmetov so v tem primeru obrnjene na glavo, kar se zdi otrokom še posebej zabavno.
Delovanje periskopa lahko razložimo z odbojem na ravnem zrcalu in ga uporabimo za obravnavo odbojnega zakona.
Z uporabo igrače sledimo operativnemu cilju
Učenci s poskusi raziščejo, kako se svetloba odbija od telesa in analizirajo potek svetlobnega žarka pri odboju na ravnem zrcalu (E),
ki ga navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 2.1 Odbojni in lomni zakon.
3.1.2 Kalejdoskop
Slika 3.3: Kalejdoskop [38].
Kalejdoskopi, ki so konične oblike, kot je igrača na sliki 3.3, so navadno sesta- vljeni iz dveh zrcal, ki sta sestavljeni pod kotom 60◦. Kalejdoskopi valjaste oblike so navadno sestavljeni iz treh ravnih zrcal, ki tvorijo plašč pravilne tri- strane prizme. Zrcala so z odbojno ploskvijo obrnjena navznoter. Na zrcalih, ki so sestavljena pod kotom 60◦, pride do večkratnih odbojev svetlobe in nastane neskončno navideznih slik (slika 3.4). Igrača kalejdoskop ima na enem koncu prosojno posodico, v katero so nasuti barvni delci, skozi nasprotni konec pa
opazujemo zanimive podobe, ki jih tvorijo navidezne slike. Vsakič, ko kalejdo- skop potresemo, se pisani delci premaknejo in tako dobimo nove in nove slike (slika slika 3.5).
Slika 3.4: Shema zrcaljenja v kalejdo- skopu [40].
Slika 3.5: Pogled skozi kalejdoskop [41].
Z uporabo igrače sledimo operativnemu cilju
Učenci s poskusi raziščejo, kako se svetloba odbija od telesa in analizirajo potek svetlobnega žarka pri odboju na ravnem zrcalu (E),
ki ga navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 2.1 Odbojni in lomni zakon.
3.1. Svetloba 27
3.1.3 Kenguru s pajkom in lupo
Slika 3.6: Kenguru s pajkom in lupo [38].
Igrača na sliki 3.6 je sestavljena iz plišastega kenguruja, ki v rokah drži posodico, v kateri je pajek. Če pogledamo skozi dno posode, vidimo pajka povečanega.
Dno posodice je povečevalno steklo ali lupa.
Z uporabo igrače sledimo operativnemu cilju
Učenci razložijo delovanje nekaterih optičnih naprav: lupa, projek- cijski aparat, fotoaparat,
ki ga navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 2.5 Projekcijski aparat, lupa, fotoaparat.
3.1.4 Daljnogled
Slika 3.7: Daljnogled [38].
Iz dveh lup, vsake na enem koncu cevi, lahko sestavimo bolj zmogljivo optično napravo, daljnogled. Igrača zložljiv daljnogled na sliki 3.7 je sestavljena iz dveh valjev, ki ju lahko zložimo enega v drugega ali pa daljnogled raztegnemo in skozenj opazujemo oddaljene predmete. Tako okular kot objektiv sta plastični leči. Ker lahko spreminjamo razdaljo med njima lahko opazimo, da je slika ostra samo pri določeni razdalji (ko je okular postavljen tako, da se njegova goriščna ravnina pokriva z ravnino slike, ki jo da objektiv).
Z uporabo igrače sledimo operativnemu cilju
Učenci razložijo delovanje nekaterih optičnih naprav: lupa, projek- cijski aparat, fotoaparat,
ki ga navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 2.5 Projekcijski aparat, lupa, fotoaparat.
3.1. Svetloba 29
3.1.5 Igrača z ukrivljenim zrcalom
Slika 3.8: Igrača z ukrivljenim zrcalom [38].
Glavni del igračke na sliki 3.8 je valj, ki je oblepljen z zrcalno folijo, tako da deluje kot ukrivljeno zrcalo. Na poseben način narisane risbe (anamorfoze), ki so po opisu otrok podobne zmazkom, so v ukrivljenem zrcalu videti kot smiselne slike.
Slika 3.9: Anamorfoza skice stola [42].
V Učnem načrtu [1] ukrivljena zrcala sicer niso omenjena, lahko pa ob obravnavi ravnih zrcal omenimo tudi ukrivljena zrcala in poiščemo podobnosti in razlike med njimi. Otroci s poskušanjem ugotovijo, kako lahko narišejo mrežo, ki ima v ukrivljenem zrcalu podobo pravokotne mreže. S pomočjo te
mreže nato poskusijo napisati svoje ime, ki se ga bo dalo prebrati v ukrivljenemu zrcalu.
3.1.6 Igrača s polarizacijskimi filtri
(a) Osi polarizacije sta vzporedni. (b) Osi polarizacije sta pravokotni.
Slika 3.10: Igrača polarizacijskimi filtri [38].
Igračka na sliki 3.10 vsebuje dva polarizacijska filtra, skozi katera opazujemo narisano risbo. Ko igračka premakne roko, ki je povezana z enim od filtrv (slika 3.10b), se risbe ne vidi več (slika 3.11).
Enak pojav lahko opazujemo, če skozi polarizacijska sončna očala opazu- jemo tekočekristalni zaslon fotoaparata, ki oddaja polarizirano svetlobo. Ko zasukamo sončna očala za 90◦ glede na zaslon fotoaparata, slike na zaslonu ne vidimo več (slika 3.11).
Z uporabo igrače sledimo operativnemu cilju
Učitelj samostojno ali skupaj z učenci izmed tem kot so npr. ne- katere izbirne vsebine, fizikalno zgodovinske teme, teme v zvezi s sodobnimi odkritji ali opisom sodobnih naprav (gps, mobilna telefonija, polprevodniki, računalniki, laserji, tekoči kristali, op- tična vlakna, jedrske elektrarne, pospeševalniki, nanotehnologija,
3.1. Svetloba 31
ekologija itd.), izbere tisto, za katero meni, da bo učence zani- mala, in z njo zaokroži pouk fizike v osnovni šoli,
ki ga navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 12.1 Fizikalna dognanja nam lajšajo življenje.
Slika 3.11: Vpliv polarizacijskih očal [38].
3.1.7 Očala
(a) Očala z zatemnjeno folijo [38]. (b)chromadepthTM očala [38].
(c) Očala za opazovanje anaglifov [38]. (d) Očala z uklonsko mrežico [38].
Slika 3.12: Zbirka očal
V zbirki imamo očala, ki majo eno odprtino prekrito s prozorno folijo, drugo pa s temno sivo prosojno folijo (slika 3.12a). Ko gledamo skozi ta očala, pride do Pulfrichovega pojava. To je psihofizično doživljanje, kjer gibanje v ravnini, ki je pravokotna na smer gledanja, center za vid v možganih interpretira z globinsko komponento zaradi relativne časovne razlike v sprejemu vidnega dražljaja iz obeh očes. Oko, ki je prekrito z zatemnjenim stekelcem, dražljaj zazna malenkost kasneje, kot oko, ki je prekrito s prozornim stekelcem. S temi očali nihanje žogice v ravnini pravokotni na smer opazovanja, tako zaznamo kot kroženje žogice v smeri urinega kazalca, ko je levo oko prekrito z zatemnjenim stekelcem. Če je desno oko prekrito z zatemnjenim stekelcem, zaznavamo nihanje žogice kot kroženje žogice v obratni smeri urinega kazalca.
V zbirki imamo tudi očala (slika 3.12b), ki so namenjena ogledu chroma- depthTM 3-d slik. Chromadepth očala lomijo svetlobo s pomočjo majhnih
3.1. Svetloba 33
prizem v lečah in tako ustvarjajo 3d učinek. Globina predmeta je odvisna od barve. Najbližje se nam zdijo predmeti rdeče barve, najbolj oddaljeni pa predmeti modre barve. Pojav je najbolj izrazit z uporabo živih barv na temnem ozadju.
Delovanje očalchromadepthTM3-dje bolj podrobno razloženo v prispevku [43].
(a) Žoga na vrvici [38]. (b) Darilna vrečka [38].
(c) Rdeče-moder anaglif [44].
(d) Spektri svetlobe pri različnih svetilih (za- hajajoče sonce, halogenska žarnica, navadna žarnica, varčna sijalka) [38].
Slika 3.13: Primeri uporabe raznih očal iz zbirke
Očala na sliki 3.12c imajo odprtino za levo oko prekrito s folijo rdeče barve, odprtino za desno oko pa s folijo modre barve. Očala so namenjena ogledu slik — anaglifov. Anaglif je ena od stereoskopskih tehnik. Sliki za obe očesi sta prikazani hkrati, možno jih je ločiti z očali, ki imajo navadno eno stekelce rdeče barve drugo pa modre oziromacyan barve. Oko, ki gleda skozi rdeče stekelce,
na sliki ne zaznava delov obarvanih rdeče (tako beli kot rdeči predmeti so skozi rdeč filter videti enako). Deli slike, ki so narisani z modro oz. cyan barvo pa so skozi rdeče stekelce videti črni. Skozi modro stekelce tako ne razločimo delov slike, narisanih z modro barvo, deli slike, ki so obarvani rdeče pa so skozi modro stekelce videti črni. Tako skozi rdeče-modra očala rdeče-modri anaglif vidimo v črno beli tehniki.
Mavrična očala (3.12d) imajo odprtini prekriti z uklonsko mrežico. S temi očali lahko opazujemo spektre svetlobe, ki jo oddajajo različna svetila — Sonce, halogenska žarnica, navadna žarnica, varčna sijalka, itd. (slika 3.13d).
3.1.8 Lučka z optičnimi vlakni
Slika 3.14: Lučka z optičnimi vlakni [38].
Igrača na sliki 3.14 je sestavljena iz baterijske svetilke in optičnih vlaken. S pomočjo te igrače lahko opazujemo potovanje svetlobe po optičnih vlaknih.
Optično vlakno je zelo tanko vlakno, po katerem lahko potuje svetloba. Na- vadno je sestavljeno iz jedra, po katerem potuje svetloba, plašča, ki omejuje potovanje svetlobe po jedru, in zaščitne obloge, ki varuje optično vlakno pred poškodbami. Potovanje svetlobe po optičnem vlaknu temelji na pojavu popol- nega (totalnega) odboja svetlobe, do katerega pride na meji med jedrom in oblogo (slika 3.16).
Z uporabo igrače sledimo operativnemu cilju
3.1. Svetloba 35
Učitelj samostojno ali skupaj z učenci izmed tem kot so npr. ne- katere izbirne vsebine, fizikalno zgodovinske teme, teme v zvezi s sodobnimi odkritji ali opisom sodobnih naprav (gps, mobilna telefonija, polprevodniki, računalniki, laserji, tekoči kristali, op- tična vlakna, jedrske elektrarne, pospeševalniki, nanotehnologija, ekologija itd.), izbere tisto, za katero meni, da bo učence zani- mala, in z njo zaokroži pouk fizike v osnovni šoli,
ki ga navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 12.1 Fizikalna dognanja nam lajšajo življenje.
Slika 3.15: Optična vlakna [45].
Slika 3.16: Pot laserskega žarka v optič- nem vlaknu [46].
3.2 Vesolje
3.2.1 Žebljički
Slika 3.17: Žebljički [38].
Igrača na sliki 3.17 je sestavljena iz temnomodre plošče z luknjicami in fluore- scenčnih žebljičkov. Žebljički, ki žarijo v temi, so štirih velikosti, kar uporabimo za predstavitev različno svetlih zvezd. Tablice, ki predstavljajo nebesno ozadje lahko med seboj povezujemo, da dobimo dovolj veliko površino za sestavljanje ozvezdij, ki jih najdemo v priloženem atlasu neba.
Poleg svetlečih žebljičkov so igrači priloženi tudi modri žebljički, ki v temi ne svetijo. S temi žebljički lahko ponazorimo namišljene povezave med zvezdami in sestavimo ozvezdja, da jih na nebu lažje prepoznamo.
Igrači je priložen Zvezdni priročnik z bogatimi informacijami o zvezdah, ozvezdjih, galaksijah, meglicah in še marsičem. Priložene so tudi zvezdne karte neba v različnih letnih časih. Otroci lahko po predlogah sestavljajo slike znanih ozvezdij.
Zelo dobra lastnost igrače je, da otroci lahko sestavijo ozvezdja s pomočjo namišljenih povezovalnih črt, s katerimi navadno rišemo ozvezdja. V temi lahko opazujejo svoj izdelek in vidijo samo svetleče žebljičke (zvezde) brez povezav, tako kot jih vidijo na nebu, kar omogoča lažjo prepoznavo na nočnem nebu.
Na začetku dela z igračo imajo otroci lahko težave pri prenašanju podobe ozvezdij z zvezdnih kart na sestavljalne plošče.
Z uporabo igrače sledimo operativnima ciljema
3.3. Enakomerno gibanje 37
Učenci raziščejo ustrezne vire in poimenujejo osnovna ozvezdja in
Učenci opazujejo nočno nebo in se s pomočjo zvezdne karte orien- tirajo na nebu (E),
ki ju navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 3.2 Zvezde.
3.3 Enakomerno gibanje
3.3.1 Avtomobilček na baterije
Slika 3.18: Avtomobilček na baterije [38].
Avtomobilček na sliki 3.18 poganja elektromotor. Ima gumb, s katerim lahko izberemo eno od obeh hitrosti. Igračo lahko uporabimo za izvajanje meritev opravljene poti v odvisnosti od časa pri enakomernem gibanju in prikaza razlike med gibanji z različnimi hitrostmi. Avtomobilček se giblje, dokler ne pritisnemo gumba za izklop. Merimo lahko torej poljubno dolgo. Meritve prevožene poti v odvisnosti od časa so prikazane v poglavju 5.1.
Če nimamo avtomobilčka z dvema hitrostma, imamo pa avtomobilček, ki ga napajata dve bateriji, lahko avtomobilček predelamo tako, da ga enkrat napaja ena, drugič pa obe bateriji in tako dobimo gibanji z različnima hitrostma.
Z uporabo igrače sledimo operativnima ciljema
Učenci s poskusi usvojijo, da je hitrost količnik poti in časa (E) in
Učenci narišejo graf, ki prikazuje odvisnost poti od časa, z njega preberejo podatke, ga razložijo in razumejo, katero vrsto gibanja predstavlja (E),
ki ju navaja Učni načrt [1] za vsebinska sklopa 4.1 Opis gibanja in 4.2 Premo enakomerno gibanje.
3.3.2 Kavboj na konju
Slika 3.19: Kavboj na konju [38].
Igrača na sliki 3.19 deluje na baterije. Stikalo je skrito v glavi jezdeca. Igračo odlikuje ponovljivo enakomerno in premo gibanje, zato jo lahko uporabimo za merjenje poti v odvisnosti od časa. Rezultati meritev poti v odvisnosti od časa so vidni v poglavju 5.1.
Z uporabo igrače sledimo operativnima ciljema
3.3. Enakomerno gibanje 39
Učenci s poskusi usvojijo, da je hitrost količnik poti in časa (E) in
Učenci narišejo graf, ki prikazuje odvisnost poti od časa, z njega preberejo podatke, ga razložijo in razumejo, katero vrsto gibanja predstavlja (E),
ki ju navaja Učni načrt [1] za vsebinska sklopa 4.1 Opis gibanja in 4.2 Premo enakomerno gibanje.
3.3.3 Medved v krogli
Slika 3.20: Medved v krogli [38].
Igrača na sliki 3.20 je sestavljena iz dveh delov. En del igrače je krogla, ki jo poganja elektromotor, tako da se krogla kotali, medved v njej pa je vedno v pokončni legi (se ne kotali skupaj s kroglo, ampak se glede na okolico giblje samo naprej). To kotalečo kroglo z medvedom postavimo na drugi del igrače — avtomobilček, ki ima poleg 4 koles, ki vozijo po podlagi, na zgornji strani še 4 kolesca. Kotaleča krogla vrti zgornja 4 kolesca, to gibanje pa se prenaša na kolesa, ki vozijo po podlagi. Krogla se glede na avto vrti na mestu, medved glede na avto miruje, krogla z medvedom in avtom pa se premika premo enakomerno glede na nevtralno okolico, kar lahko ugotovimo iz grafa meritve
poti od odvisnosti od časa, ki ga lahko vidimo v poglavju 5.1. Igrača omogoča obravnavo sestavljenega gibanja in relativnega gibanja.
Igračo lahko uporabljamo za merjenje poti v odvisnosti od časa s(t).
Z uporabo igrače sledimo operativnim ciljem
Učenci opredelijo razliko med gibanjem in mirovanjem telesa glede na okolico,
Učenci s poskusi usvojijo, da je hitrost količnik poti in časa (E) in
Učenci narišejo graf, ki prikazuje odvisnost poti od časa, z njega preberejo podatke, ga razložijo in razumejo, katero vrsto gibanja predstavlja (E),
ki jih navaja Učni načrt [1] za vsebinska sklopa 4.1 Opis gibanja in 4.2 Premo enakomerno gibanje.
3.4 Sile
3.4.1 Plastična vzmet
Slika 3.21: Plastična vzmet s frnikolami [38].
3.4. Sile 41
Plastična vzmet na sliki 3.21 je obesek za ključe. S pomočjo vedrca, v katerega nalagamo frnikole, lahko obravnavamo Hookov zakon in izmerimo odvisnost dolžine vzmeti od števila frnikol v vedrcu. Meritve so predstavljene v poglavju 5.2. Če namesto frnikol uporabimo uteži, lahko izračunamo koeficient vzmeti.
Plastično vzmet lahko uporabimo tudi kot vzmetno tehtnico. Najprej vzmet umerimo (npr. s frnikolami), nato pa v vedrce polagamo različne predmete in primerjamo raztezke tako obremenjene vzmeti z raztezki med obremenjevanjem s frnikolami. Na ta način prikažemo konstrukcijo merilnega postopka za sile.
Če vzmet umerimo z utežmi po 1g, lahko iz raztezka sklepamo na maso predmeta v vedrcu.
Z uporabo igrače sledimo operativnima ciljema
Učenci narišejo graf raztezka v odvisnosti od sile in ga razložijo, Učenci s poskusom ugotovijo, da je raztezek vzmeti premo soraz-
meren s silo, ki deluje na vzmet, in ga lahko zato uporabimo kot mero za velikost sile (E),
ki ju navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 5.3 Vzmetna tehtnica.
3.4.2 Slinky
Slika 3.22: Plastična in kovinski SlinkyTM [38].
Slinky je igrača, ki jo najdemo v veliko izvedbah. Vzmet je lahko plastična ali kovinska, razlikujejo pa se tudi po premeru ovojev. Različne izvedbe na sliki 3.22 se razlikujejo tudi po prožnosti.
Poleg tega lahko s kovinskim Slinky-jem in lahko penasto žogo s pomočjo hitrih zaporednih posnetkov preučimo gibanje raztegnjenega Slinky-ja med prostim padom (slika 3.23). Spodnji del Slinky-ja, kjer je penasta žogica zaradi boljše vidljivosti, praktično miruje vse dotlej, dokler se vzmet se skrči. Zgornji del Slinky-ja v prvem delu pospešuje s pospeškom večjim od g, saj na zgornji del Slinky-ja poleg sile teže deluje tudi sila spodnjega dela vzmeti, ki zgornji del vleče navzdol. Sočasno po zakonu o vzajemnem učinku zgornji del vzmeti deluje spodnjega in penasto žogico ter ju vleče navzgor.
Podrobna razlaga padanja Slinky-ja je v članku [47].
Slinky lahko uporabimo tudi za prikaz valovanja, tako vzdolžnega kot preč- nega.
Z uporabo igrače sledimo operativnemu cilju
Učenci opišejo prosto padanje teles,
ki ga navaja Učni načrt [1] za vsebinski sklop 7.5 Prosto padanje.
3.4. Sile 43
Slika 3.23: Padanje Slinky-ja [38].
3.4.3 Igrače, ki se vedno vrnejo v pokončno lego (Roly- poly toy, Weeble, Stehaufmänchen, gospod Ma- javko)
Slika 3.24: Primer dveh igrač z zelo nizkim težiščem [38].
Igrači na sliki 3.24 imata spodnji del zaobljen. Spodnji del igrač te vrste je pogosto v obliki polkrogle, zgornji del pa je bil v preteklosti praviloma človeška figura, od pasu navzgor, dandanašnji pa so te igrače oblikovno zelo različne.
Igrače tega tipa se pojavljajo v različnih kulturah že vsaj od 19. stoletja dalje.
Imajo zelo nizko težišče (pogosto so votle in imajo na dnu utež). Če je spodnji del v obliki polkrogle, je težišče nižje od središča polkrogle. Ko igračo nagnemo, se njeno težišče dvigne (slika 3.25). Sila teže povzroči, da se težišče vrne v svojo najnižjo lego in igrača se spet postavi v pokončno lego.
Igrače lahko uporabimo pri obravnavi težišča in stabilne ravnovesne lege v vsebinskem sklopu 5.5 Težišče.
3.4. Sile 45
Slika 3.25: Shema igrače z zelo nizkim težiščem [48], [49].
3.4.4 Ptič
Slika 3.26: Ptič za balansiranje [38].
Slika 3.27: Helikopter igrača [38].
Igrača na sliki 3.26 je poznana, klasična fizikalna igrača. Ptica lahko v ravno- vesju obmiruje na prstu, ker ima konice kril obtežene. Ker je težišče ptice pod točko, v kateri je podprta, je v stabilni ravnovesni legi. Igračo lahko uporabimo pri obravnavi težišča.
Podobno je v stabilni ravnovesni legi tudi propeler helikopterja (slika 3.35).
Tudi tu je zaradi uteži na koncu vsake lopatice propelerja težišče pod točko, kjer je propeler podprt.
Igrače lahko uporabimo pri obravnavi težišča in stabilne ravnovesne lege v vsebinskem sklopu 5.5 Težišče.
