Mindennapi tankönyveink...

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek XIII. rész (Az erő fogalma)

2014/09/22. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünk befejező része.

 

142. o. Az erő fogalmának bevezetése

Nem irigyeljük a szerzőket. Az erő definiálása az iskolai mechanika tanítás legproblematikusabb kérdése, és ezt a problémát a szerzőknek ráadásul szakiskolások számára írott könyvben kellett megoldaniuk. Ismét azt a megoldást választják, hogy adnak valamilyen körülírást (a lendületváltoztató hatást jellemzi az erő), majd azonnal leírják Newton II. törvényét. Ez óhatatlanul azt a hatást kelti, hogy az erőt valójában az ma mennyiséggel azonosítjuk. Márpedig ez nem így van. Ráadásul lendületváltozásról ír a szerző, de a képletben már a gyorsulás szerepel, és a kettő összekapcsolása nem csak szakiskolások számára lenne segítség nélkül nehéz feladat.

 

144-150. o. mágneses, elektromos mező, gázok, folyadékok, áramlás

Ez az a leírás, amely végképp érdektelen lesz a diákok számára. Ha egyáltalán akarják, a tanulók csak be fogják vágni a szöveget.

 

 (a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek XII. rész (A rakétahajtás)

2014/09/21. - írta: Tankönyvesblog

141. o. Rakétahajtás

Itt ez szerepel:

Útja során [a rakéta] több fokozatot, azaz további tömeget is elhagy. Ezért a lendülete csak úgy maradhat meg (tömeg · sebesség állandó), ha – a fokozat sebességével ellentétes irányú – sebessége megnő.

 

Az egész rendszer, tehát az űrhajó, a fokozatok és az üzemanyag együttes lendülete lesz állandó. Ez a szöveg mintha azt akarná mondani, hogy amikor egy kiürült fokozatot lekapcsolnak a rakétáról, akkor annak megnő a sebessége, mert egy kisebb tömegű test kell, hogy rendelkezzék a korábbival megegyező lendülettel. Ez azonban nem így van. Amikor a rakétáról lekapcsolnak egy fokozatot, akkor a rakéta megmaradó része és a lekapcsolt fokozat együttes lendülete megegyezik a korábbi lendülettel. Ettől még nem lesz gyorsabb a rakéta. Amikor bekapcsol a következő fokozat, akkor a rakéta már gyorsulni tud, míg a korábban lekapcsolt fokozat fokozatosan elmarad. Azért nő a rakéta lendülete, mert működik az újabb fokozat rakétahajtása.

 

141. o. feladat (zöld háttérrel)

A feladatban fel van sorolva négy jelenség, folyamat, és a tanulókat arra kéri a könyv, mondják meg, mihez kell nagyobb erőhatás. Egyszer csak hirtelen, minden előzmény nélkül felbukkan az erő. Érthető, hogy a szerzők nagyon csínján bánnak a fogalmi értelmezésekkel, hiszen szakiskolások számára írtak tankönyvet. Kérdés azonban – s a válaszunk egyértelmű –, hogy ezzel nem teszik-e még nehezebbé a megértést. Dehogynem.

            A leírt négy példa közül az első három esetében nem lehet válaszolni a kérdésre azon a módon, amit a szerzők megadtak, Ugyanis az erőt nem határozza meg a sebességváltozás nagysága. Kis erő is létrehozhat nagy tömegű testen nagy sebességváltozást, ha kellő ideig hat. És kis tömegű testen is nagy erőre lehet szükség ahhoz, hogy ugyanakkora sebességváltozást érjünk el, mert mondjuk ebben az esetben nagyon rövid idő áll rendelkezésre. Egy labda sebességét meg lehet háromszorozni tized akkora erővel is, mint amekkora erővel megkétszereztük a sebességét, ehhez csak jóval hosszabb időre van szükség. A feladatok nem lennének eleve rosszak, értelmes dolog ezeken a kérdéseken elgondolkodni, észrevenni a „csavart”, illetve hogy az azonnali, meggondoltság nélküli válaszaink nem jók, de akkor magát a feladatot nem így kell megfogalmazni. A negyedik feladat pedig nehezen lesz értelmezhető a tanulók számára, hiszen alaposan végig kell gondolni, hogy itt milyen erőhatás működik (súrlódás, amiről még nem volt szó).

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek XI. rész (A lendület megmaradása)

2014/09/20. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünket folytatjuk.

 

140. o. A lendület megmaradása

Ügyes húzás, hogy a könyv a nehézségeket megpróbálja úgy elkerülni, hogy kimondja, egy test lendületét belső erők nem tudják megváltoztatni. A baj csak az, hogy ilyesmit az egymástól elkülönülő testekből álló mechanikai rendszerekre mondhatunk ki csak, mert különben nincs értelme a belső erő emlegetésének. Egy „ideális” merev testben nem léphetnek fel belső erők. A baj ott van, hogy a könyv szerzői megspórolták a tömegpont, merev test, tömegpontok és merev testek rendszere fogalmak bevezetését. A tankönyv aztán a 141. oldalon már szól testekből álló rendszerekről, s kimondja, hogy azokra is érvényes (az egyes lendületek összegére) a lendületmegmaradás, azonban itt a sorrend miatt a tanulóknak komoly megértési problémáik lesznek.

            A továbbiakban a lendületmegmaradás tankönyvekben szokásos (hibás) leírása szerepel. Nyilvánvaló, hogy ha egy testre nem működik semmilyen mechanikai hatás, akkor csak inerciarendszerben igaz, hogy megtartja a mozgásállapotát. Az inerciarendszer szokásos fizika tantárgyi definíciója viszont éppen arra épül, hogy az ilyen rendszerekben a magukra hagyott testek megtartják a mozgásállapotukat. Ezt a „rossz kört” el lehet kerülni, de nem könnyű, a hazai fizika tankönyvek között nem ismerünk olyat, amely megkísérelte volna.

            Nagy kérdés, hogy a mechanika tanításának ez az egyik súlyos problémája, amely – elismerhetjük – nehezen oldható meg. A megoldások rendkívül nehezen érthetők meg, és különösen a szakiskolai 9. évfolyamon lenne kétséges valamilyen nagyon szofisztikált megoldás alkalmazásának az eredményessége. Léteznek egyébként érdekes megoldások, például olyanok, amelyek komplexebb projekttevékenység keretében dolgozzák fel a témát, de ezek a módszertani megoldások e tankönyvtől nyilvánvalóan idegenek.

            Azt is megfogalmazhatja valaki, hogy meg kell maradni valamilyen, jóllehet tudományosan hibás, de a tanulók által még befogadható megoldásnál. Kutatási eredmények hiányában nem tudunk teljes egyértelműséggel fogalmazni, de igencsak valószínű, hogy az ilyen, tanulók által nem (és sajnos sokszor a fizikatanárok által sem) felismert, „rejtett” hibák, amelyeken át lehet siklani, valójában megmérgezik az egész tanulási folyamatot.

            A 141. oldalon (még ehhez a témához tartozik) a lap első mondata értelmetlen, ismét a kapkodás miatt maradhatott bent.

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek X. rész (A tömeg definíciója)

2014/09/19. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünket folytatjuk. 

 

140. o. a tömeg „definíciója”

A tömeg definíciójának lényege a könyv szerint: „…a mennyiség a tehetetlen tömeg. Jele: m”. Az „egyszerűbb” tankönyvekben általánossá vált az a megoldás, hogy a mennyiségeket valamilyen szemléletes kép segítségével körülírjuk, majd megadjuk a jelüket és a mértékegységüket. Az már extra „szolgáltatás”, ha ír a könyv valamit a mennyiség méréséről. Természetesen ez az eljárás első megközelítésben teljes mértékben érthető, például a tömeg fizikai mennyiségének következetes, fogalmilag nagyon átgondolt bevezetésére a ma Magyarországon fizikát középfokon tanítók egy nem elhanyagolható hányada nem is lenne képes. De azért az eljárás mégiscsak hiányos, és ma még nem is tudjuk megmondani, hogy pontosan milyen problémákat okoz a tanulók gondolkodásában. A tömegpont tömege, a dinamikus fogalom csakis a lendület-megmaradás törvényével összefüggésben értelmezhető kellő következetességgel. De a lendület-megmaradás törvénye nem az, hogy a lendületek vektori összege zárt rendszerben állandó. Ugyanis egy ilyen fogalmazáshoz már rendelkeznünk kellene a tömeg fogalmával. Ám a tömeg dinamikai fogalma ekkor még nincs meg. Még azzal a meghatározással is baj van, hogy a tömeg egy skalármennyiség, amelyet a sebességgel megszorozva, és a zárt rendszer összes tömegpontjára meghatározva ezek összegét, állandó mennyiséget kapunk. Ugyanis így a lendület-megmaradás törvénye lefokozódna egyszerű definícióvá, ez lenne a tömeg definíciója. Ám a törvényszerűség nem ez, hanem az, hogy a tömegpontok bármilyen kölcsönhatási folyamataiban mindig ugyanaz a mérték lenne a tömeg (egy minden tömegpontra állandó szorzó erejéig meghatározottan). Az a nagy didaktikai kérdés, hogy ez a kétségkívül nagyon nehezen felfogható értelmezés „diákosítható-e”. Ilyesmiken kellene tépelődnünk, kitalálni kreatív módon megoldásokat, azokat kísérletekben kipróbálni, és nem homályos szövegeket írni arról, hogy egy-egy mennyiség micsoda.

 

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek IX. rész (Állandóság, változások)

2014/09/18. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünk folytatódik.

138. o. „Állandóság és változás” legeleje

Ezt a döbbenetes mondatot olvashatjuk itt: „Nemcsak elmozdulásnak lehet sebessége”. A könyv az elmozdulást egy vektorként definiálta, egy vektornak nincs sebessége. Sebességük a tömegpontoknak van.

 

138. o. a kémiai változások sebessége

A könyv azt mondja, hogy a kémiai folyamatok sebességét az időegység alatti koncentrációváltozással lehet mérni. Csakhogy a kémiai reakciók során a résztvevő anyagok koncentrációi nem egyenletesen változnak, ezért ennek a definíciónak nincs értelme (legfeljebb egy valamifajta „átlagsebességet” definiálhatnánk így, de annak nem lenne sok értelme). És a sebességet (pontosabban a pillanatnyi sebességet, és nem így, hanem precízebben) nem így mérhetjük meg, hanem így definiáljuk.

            Ugyanitt, már a képek alatt olvasható, hogy „A kémiai reakció feltétele a reagáló anyagok egymással ütköző részecskéinek felbomlása és átrendeződése. Ezért minél nagyobb a reagáló anyagok koncentrációja, annál gyorsabb a folyamat.” Az egyesülés nevű kémiai folyamat esetén nem bomlik fel semmi, és más cáfoló példákat is lehetne mondani, igaz, ezek esetében felmerül a kérdés, hogy tényleg kémiai folyamatról van-e szó. Egyébként ez egy nagyjából érdektelen kérdés, mégis minden tankönyv ezen lovagol. Nem ismerünk eléggé következetes és elfogadható definíciót a kémiai folyamat fogalmára. A kimondott összefüggés pedig akkor érvényes, ha minden más tényező (pl. hőmérséklet) közben állandó, vagy legalább ugyanolyan módon változik két összehasonlított folyamat esetében.

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek VIII. rész (Egy kis csillagászat)

2014/09/17. - írta: Tankönyvesblog

Sorozatunk folytatódik.

135. o. A Nap és a Hold távolsága a Földtől

Alapvetően jó ez a leírás, azonban a sok információ, valamint feladat között elveszett egy fontos momentum: végül is sem a könyvben nincs leírva, sem a tanulók számára feladatként megfogalmazva nem szerepel annak kimondása, hogy a Nap sokkal messzebb van a Földtől, mint a Hold. Ennek hiánya a könyv egy későbbi részében még problémát fog okozni (ld. a napfogyatkozással kapcsolatos feladatot a 137. oldalon).

 

137. o. Kopernikuszi világkép

Ez szerepel itt:

A XVI. században a lengyel csillagász, Kopernikusz felismerte, hogy akkor is a tapasztalatokkal egyező eredményt kapunk, ha azt tételezzük fel, hogy a Nap mozdulatlan, és a Föld a többi bolygóval együtt körülötte kering, miközben forog a saját tengelye körül.

 

Kopernikusz tragédiája éppen az volt, hogy a csillagászati adatokhoz modellje kevésbé jól illeszkedett, mint a ptolemaioszi rendszer. Kepler kellett, és az ellipszispálya feltételezése, hogy a heliocentrikus világkép adaptívabbnak bizonyuljon.

A másik hibás szövegrész: „Kopernikusz elméletét igazolták, amikor megmérték, hogy a Nap sok ezerszer nagyobb a Földnél.” Rejtély, hogy Kopernikusz elméletének mi köze van ahhoz, hogy a Nap sokkal nagyobb a Földnél. De a korszerű tudományelméleti elképzelések nem ismerik az elméletek igazolásának fogalmát sem.

            Később még ez szerepel: „A modern fizika a Nap középpontú modellen alapul”. Ez pedig nem igaz. A modern fizikának nincs köze a kozmológiai modellekhez, illetve pontosabban: semmiképpen nem alapul egyik kozmológiai modellen sem. Bár inkább nyelvi probléma, ám nem szabadna előfordulnia egy tankönyvben, hogy a Naprendszert lényegében azonosítja a bolygókkal, mintha a Nap maga nem lenne a Naprendszer része. Az éjszakai égbolton a Tejút halvány foltjára azt írja, hogy az egy kép, ami persze ismét „csak” egy nyelvi pontatlanság, de szintén nem szabadna szerepelnie.

            A kapkodás lehet az oka, hogy bent maradtak ilyen elírások a szövegben: „Keressetek képet teljes napfogyatkozáshoz!”. Itt van az a hely, ahol most gondot okoz, hogy korábban nem tisztázódott pontosan, hogy a Nap sokkal távolabb van a Földtől, mint a Hold. Ugyanis a szöveg azt a feladatot adja a tanulóknak, hogy magyarázzák meg, miért bizonyítja a teljes napfogyatkozás jelensége, hogy a Nap sokkal nagyobb a Holdnál. A teljes napfogyatkozás azonban bekövetkezhetne – elvileg – úgy is, hogy a Nap nem sokkal nagyobb a Holdnál, és nincs sokkal távolabb a Földtől, mint a Hold. Mivel az utóbbit nem zártuk ki korábban, így a tanítás során (ha a tanár nem elég éber) problémák adódhatnak.

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek VII. rész ( A gyorsulás)

2014/09/16. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünk folytatódik

133. o. a gyorsulásról

Az itt szereplő bevezető magyarázat fékúttal kapcsolatos része helytelen: „Ha egy autó gyorsul, akkor időegység alatt egyre nagyobb és nagyobb utat tesz meg. Lassulásnál éppen fordítva, időegységek alatt egyre kisebb utakat tesz meg az autó. Ezek alapján a helyszínelők a fékútból következtetnek arra, hogy mekkora sebességről kezdett fékezni az autó”. Egy konkrét gépkocsinál a fékút hosszúsága valóban a kezdősebességtől függ, ha viszont csak a fékút nagysága ismert, abból nem adható meg a kezdősebesség. Az „ezek alapján” fordulat használata is indokolatlan, mert a gyorsulás és lassulás kvalitatív magyarázatából semmi nem következik a kezdősebességre vonatkozóan.

            A gyorsulás kvantitatív fogalmának definíciójánál ismét vektort kell osztani skalárral, ami már a sebesség esetén problematikus volt. De ráadásul a definíció csak az egyenletes gyorsulás esetén érvényes, ezt a szöveg nem emeli ki.

 

133. o. lent

Itt arról van szó, hogy minden test azonos gyorsulással esik a földfelszín közvetlen közelében. Ez egy lényeges pont, és biztosak lehetünk benne, hogy egy kilencedikes osztály tanulóinak többsége ezt nem így gondolja. Régi, jól ismert problémáról van szó: az emberek többsége (az általában többszöri iskolai cáfolat ellenére is) úgy gondolja, hogy a nagyobb tömegű (egyben nehezebb) testek ugyanolyan magasról elengedve, hamarabb esnek le a felszínre. Ráadásul e jelenség megítélésében fontos az is, hogy szintén a nagy többség a szabadesést nem tartja gyorsuló mozgásnak. A nehezebb testek „gyorsabban” esnek a fölfelszín felé, ez a legtöbbek tudásából szinte kitörölhetetlen. Jól tudjuk, kutatások százai tárták fel az összefüggést, hogy itt a newtoni mozgásszemlélet megtanulásának nehézségeiről, az arisztotelészi, spontán módon megkonstruálódott szemlélet makacs fennmaradásáról van szó. A tankönyv a problémát elintézi néhány odavetett információval (a nehézségi gyorsulás nagysága, az, hogy a szabadesés egyenes vonalú, egyenletesen gyorsuló mozgás). A fizikatanítás legnehezebb problémájáról van szó (a mechanika korszerű szemléletének megtanítását tekintve egy jelentős fogalmi váltás „menedzselése”), amit ennyivel nem lehet elintézni.

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek VI. rész (Az átlagsebesség)

2014/09/15. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünk folytatódik.

133. o. Átlagsebesség

„Mivel általában a testek nem egyenletesen mozognak, ezért a mozgásukat jobban jellemzi az átlagsebesség.” Minél jobban? A sebesség az itteni definíciójával nem jellemezheti a nem egyenletesen mozgókat, hiszen az csak az egyenes vonalú, egyenletes mozgásra érvényes. Érdekes, hogy e mondatot még ugyanabban a bekezdésben követi a mértékegység átváltás, majd egy példa arra nézve, hogy mit jelent a 60 km/óra sebesség. Mintha az átváltás csak az átlagsebesség esetén lenne érvényes.

 

A 132. és 133. oldalak fordulóján

„Állandó a sebesség, ha iránya és nagysága is változatlan. Ezért az állandó sebességű mozgás mindig ugyanolyan irányú, vagyis egyenes vonalú, valamint állandó gyorsaságú, azaz egyenletes. Legegyszerűbb az ilyen mozgásnál meghatározni a sebességet, azonban nyilván a legtöbb mozgás nem ilyen egyszerű”. Az állandó sebességű mozgás azért mindig ugyanolyan irányú, mert a megelőző mondatban éppen így definiáltuk. Az „ezért” szónak ezért semmi értelme. Az itt bevezetett definíciók alapján a sebességet csak az egyenletes mozgásokra lehet értelmezni, ezért semmi értelme nincs azt legegyszerűbbnek mondani.

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek V. rész ( A sebesség)

2014/09/14. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünk folytatódik

132. o. A sebesség

„A mozgást gyorsasága és iránya, vagyis a sebesség is jellemzi. A sebesség lehet állandó vagy változó. A sebesség az elmozdulás és az idő hányadosa”. Ha a sebesség lehet változó is, akkor az itt leírt definíció nem állja meg a helyét. Csak az egyenes vonalú, egyenletes mozgás sebessége definiálható így. Egy általános iskolát végzett, 9. évfolyamos szakiskolás nem értheti a vektor skalárral való szorzását. Az elmozdulást a könyv vektorként definiálta, és ezt kellene osztani az idővel, ami skalármennyiség.

            Ugyanitt: „Állandó a sebesség, ha iránya és nagysága is változatlan”. Mivel a sebességre kimondott definíció csak egyenes vonalú, egyenletes mozgás esetén „működik”, ezért ez a mondat nagyon zavaró. Egyébként is rendkívül zavaros ez a rész.

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!

Közismereti tankönyv szakiskolák számára - természetismereti fejezetek IV. rész ( A mozgás jellemzője))

2014/09/13. - írta: Tankönyvesblog

Elemzésünket folytatjuk.

 

132. o. A mozgás jellemzése cím alatt

A mozgást jellemzi az a pálya, amelyen a test mozog. Ez lehet egyenes, például a leejtett tárgy függőlegesen esik, vagy görbe mint például az elhajított tárgy útja. Ha a pálya körbeér, akkor lehetséges, hogy a mozgó test hosszú utat tett meg, mégis van két olyan időpont, amikor ugyanott van, vagyis elmozdulása nulla. Ehhez nem is kell görbe vonalú pálya. Mondj példát arra, hogy valaki sokat megy és mégis nulla az elmozdulása!

 

Pályája csak tömegpontnak van, itt nyilván az egész szövegen végig vonul a már felemlített probléma: nem tisztázta a könyv a fogalmakat. A feladatra triviális a válasz, mert benne van a megelőző szövegben. Ám az rejtély, hogy miképpen lehetséges az, hogy valaki egy adott derékszögű koordinátarendszert feltételezve, és a newtoni fizika érvényesülésének keretei között egyenes vonalú pályán mozog (hiszen azt írja a könyv: nem görbe vonalú a pálya), nagy utat tesz meg, és az elmozdulása mégis nulla. Netán a gyaloglógépre gondolt a szerző? A gyaloglógépen gyalogló ember mozgását vagy a szobához rögzített, vagy a járszalaggal együtt mozgó koordinátarendszerben írjuk le (abban, amelyben a gyalogló talpa alatti járszalag részek állnak). Viszont a szobához rögzített koordinátarendszerben nem tesz meg semmilyen utat, nincs elmozdulás, nagy utat csak a másik koordinátarendszerben tesz meg, abban viszont van ennek megfelelő elmozdulás is. De még a nullával is van probléma. Az előbb az elmozdulást a könyv vektorként értelmezte. A nulla egy szám, és nem vektor. Nyilván nullvektort kellene mondani.

 

(a szerző egy nagy gyakorlattal rendelkező pedagógus, a tankönyv letölthető innen)

Szólj hozzá!