Gymnaziální fyzikaGymnaziální fyzikaAleš TrojánekAleš Trojánektrojanektrojanek@@gvm.czgvm.cz

Proč učit fyziku (na gymnáziu)Proč učit fyziku (na gymnáziu)(či zda vůbec učit fyziku)(či zda vůbec učit fyziku)

Součást všeobecného vzdělání a kultury vůbecSoučást všeobecného vzdělání a kultury vůbecPraktické hledisko (jak některé věci „fungují“)Praktické hledisko (jak některé věci „fungují“)Příprava k pomaturitnímu studiu (zejména na Příprava k pomaturitnímu studiu (zejména na univerzitě)univerzitě)……

První dva důvody se týkají všech žáků, tj.První dva důvody se týkají všech žáků, tj.i budoucích politiků, novinářů, umělců,i budoucích politiků, novinářů, umělců,právníků apod.právníků apod.

Jak učit fyzikuJak učit fyziku

Obsah a rozsah (prochází vývojem,…),Obsah a rozsah (prochází vývojem,…), jaká je minimální dotace pro všechny, jaká je minimální dotace pro všechny,

záleží na počtu hodin?,…záleží na počtu hodin?,…Formy a podání Formy a podání

(zajímavé a přístupné,…)(zajímavé a přístupné,…)Učebnice (přitažlivé,..)Učebnice (přitažlivé,..)……

Příklady poznatků, které by si mělPříklady poznatků, které by si mělkaždý (nebo skoro každý) žák odnéstkaždý (nebo skoro každý) žák odnést

z gymnaziálního fyzikálního vzdělávání z gymnaziálního fyzikálního vzdělávání

porozumět pojmu aritmetický průměrporozumět pojmu aritmetický průměrznát jiné závislosti než lineárníznát jiné závislosti než lineárnívědět, že nemůže fungovat perpetuum vědět, že nemůže fungovat perpetuum mobile ani 1., ani 2. druhumobile ani 1., ani 2. druhuneděsit se při vyslovení slova neděsit se při vyslovení slova jadernýjadernýkriticky posuzovat nestandardní lékařské kriticky posuzovat nestandardní lékařské postupypostupy……

O čem by se mohlo ve fyzice O čem by se mohlo ve fyzice vykládatvykládat

Řada nových aktuálních témat:Řada nových aktuálních témat:kosmologická tematikakosmologická tematikakvantová teleportace, kvantová kvantová teleportace, kvantová kryptografie, kvantové počítání,…kryptografie, kvantové počítání,…zpomalování a zastavování světla,zpomalování a zastavování světla,nanotechnologienanotechnologienové diagnostické metody (PET, NMR,…)nové diagnostické metody (PET, NMR,…)

JadernáJaderná magnetická rezonance (NMR) magnetická rezonance (NMR)Ve vnějším mag. poli Ve vnějším mag. poli B B (viz obr.)(viz obr.)má proton (atomu vodíku má proton (atomu vodíku v kapce vody) spinový mag.v kapce vody) spinový mag.dipólový moment dipólový moment μμzz souhl. souhl. nebo nesouhl. orient. vůči nebo nesouhl. orient. vůči BBStřídavým elmag. polem může Střídavým elmag. polem může dojít k překlopení spinu dojít k překlopení spinu

hf = 2 hf = 2 μμzzB (NMR)B (NMR)

B B stálé mag. polestálé mag. poleBB1 1 malé lokální polemalé lokální pole hf = 2 hf = 2 μμz z (B + B(B + B11))

Protony v lidských tkáních jsou obklopeny různým Protony v lidských tkáních jsou obklopeny různým magnetickým prostředím. Příslušná část těla je umístěna magnetickým prostředím. Příslušná část těla je umístěna

do vnějšího magnetického pole, lokální rozdíly se při do vnějšího magnetického pole, lokální rozdíly se při zpracování počítačem zobrazí….zpracování počítačem zobrazí….Žádné jaderné záření!Žádné jaderné záření!

NMR tvoří základ analytické metody (spektrum jaderné NMR tvoří základ analytické metody (spektrum jaderné magnetické rezonance), na principu NMR je založena magnetické rezonance), na principu NMR je založena

i zobrazovací technika- NMR tomografie i zobrazovací technika- NMR tomografie

PETPET(pozitronová emisní tomografie)(pozitronová emisní tomografie)

V molekule OV molekule O22, H, H22 O O

jádro kyslíkujádro kyslíku

p p →→ n + e n + e++ + + νν

→→ + e+ e++ + + νν

ee++ + e + e-- → → γγ + + γγ (anihilace)(anihilace)

detekce fotonůdetekce fotonů--------------Fyzikálně bohaté témaFyzikálně bohaté téma

Kde se berou označené atomy? Kde se berou označené atomy? (cyklotron)(cyklotron)……

O158

O158 N157

Hodinové dotace fyzikyHodinové dotace fyziky

1. r.1. r. 2. r.2. r. 3. r.3. r. 4. r.4. r. ∑ ∑

Hum. Hum. větevvětev

22 22

22

22 88

Např. Např. rok rok 19881988

3 3 33 33 44 1313

Hodinové dotace fyziky,…Hodinové dotace fyziky,…

1. r.1. r. 2. r.2. r. 3. r.3. r. 4. r.4. r. ∑ ∑minmin

RVP RVP GVGVČlověk Člověk a přír.a přír.(5 před.)(5 před.)

PP PP VV VV 2424

GVMGVM 3 3 22 33 2 (2)2 (2) 10(12)10(12)

Minimum: Minimum: poslední řádek (?),poslední řádek (?),věc fyziků, věc fyziků, učitelů fyziky a přípravy učitelů fyziky!učitelů fyziky a přípravy učitelů fyziky!

Dva citáty nakonec (1.)Dva citáty nakonec (1.)

Mnozí lidé dnes tráví svůj volný čas cestováním. Mnozí lidé dnes tráví svůj volný čas cestováním. Má-li si člověk se zájmem prohlížet Má-li si člověk se zájmem prohlížet pamětihodnosti města, musí na to být připraven, pamětihodnosti města, musí na to být připraven, např. tak, že zná historii. Nejvyššího uspokojení např. tak, že zná historii. Nejvyššího uspokojení dosahuje ten, kdo samostatně nachází dosahuje ten, kdo samostatně nachází souvislosti a smysl viděného a porovnává je souvislosti a smysl viděného a porovnává je s historií jiných zemí nebo se současnostís historií jiných zemí nebo se současností. Aby . Aby člověk dosahoval plného uspokojení, musí k člověk dosahoval plného uspokojení, musí k tomu být veden a musí to odpovídat jeho tvůrčím tomu být veden a musí to odpovídat jeho tvůrčím schopnostem. schopnostem.

Dva citáty nakonec (1.)Dva citáty nakonec (1.)

P. L. Kapica (1970) P. L. Kapica (1970)

Cílem vzdělání tedy je Cílem vzdělání tedy je nejenom poskytovat nejenom poskytovat člověku všestranné člověku všestranné znalosti potřebnéznalosti potřebné

k tomu, aby se stal k tomu, aby se stal plnocenným občanem, plnocenným občanem, ale také v rozvíjení ale také v rozvíjení samostatnosti samostatnosti myšlení, nutného pro myšlení, nutného pro rozvoj tvůrčího rozvoj tvůrčího chápání světa, který chápání světa, který člověka obklopuje.člověka obklopuje.

Dva citáty nakonec (2.)Dva citáty nakonec (2.) Před dvěma lety jsem četl v LN článek, ve Před dvěma lety jsem četl v LN článek, ve

kterém jeden biolog s velkým doktorátem kterém jeden biolog s velkým doktorátem pronesl výrok: „Je mi 50 let a celý život jsem pronesl výrok: „Je mi 50 let a celý život jsem nepotřeboval k ničemu diskriminant kvadratické nepotřeboval k ničemu diskriminant kvadratické rovnice“. Když to říkají někteří herci nebo rovnice“. Když to říkají někteří herci nebo zpěváci, tak bych to snad pochopil. Je to sice zpěváci, tak bych to snad pochopil. Je to sice poněkud zvláštní, sdělovat třináctiletým dívkám, poněkud zvláštní, sdělovat třináctiletým dívkám, že jejich idol měl pětku z matematiky, ale budiž. že jejich idol měl pětku z matematiky, ale budiž. Výrok z úst biologa je závažnější. Já bych také Výrok z úst biologa je závažnější. Já bych také mohl říci, že je mi 50 let a v životě jsem k mohl říci, že je mi 50 let a v životě jsem k ničemu nepotřebovat trepku, nezmara a ničemu nepotřebovat trepku, nezmara a krásnoočko zelené. lkrásnoočko zelené. l

Dva citáty nakonec (2.)Dva citáty nakonec (2.)

Až bude nařízeno, že ve škole budeme učit žáky Až bude nařízeno, že ve škole budeme učit žáky pouze to, co lze okamžitě uplatnit v praktickém pouze to, co lze okamžitě uplatnit v praktickém životě, tak nechci být učitelem. \Mám dojem, že životě, tak nechci být učitelem. \Mám dojem, že v diskuzích o všeobecném vzdělání se začíná v diskuzích o všeobecném vzdělání se začíná nadměrně užívat ekonomické terminologie. nadměrně užívat ekonomické terminologie. Domnívám se, že hlavním cílem vzdělání Domnívám se, že hlavním cílem vzdělání nemůže být uplatnění na trhu. nemůže být uplatnění na trhu. Primárním cílem Primárním cílem výuky matematiky je vychovat svobodného výuky matematiky je vychovat svobodného člověka, kterému vzdělání umožní prožít člověka, kterému vzdělání umožní prožít kvalitnější život.kvalitnější život. D. Hrubý (2004)D. Hrubý (2004)

ŠVP na GVMŠVP na GVM

Budeme se (snad) „specializovat“ Budeme se (snad) „specializovat“ na kvalitní všeobecné vzdělání na kvalitní všeobecné vzdělání všechvšech

studentů ve studentů ve všechvšech oborech oborech

Systematická usilovná práce Systematická usilovná práce přinese ovocepřinese ovoce