Pán profesor, neviete náhodou...? S takouto otázkou sa na medzinárodnom Turnaji mladých fyzikov stretávam mnohokrát za deň. Z nejakého dôvodu študenti (a nie len oni) predpokladajú, že prezident súťaže by mohol aspoň tušiť, kedy a odkiaľ odchádza autobus, aký problém bude referovať družstvo z Nigérie, alebo kde sú toalety. Táto otázka však pokračovala vcelku netradične: „... neviete náhodou, aký výkon môže mať tento autobus?“
Nadránom v Soule
Kórea, skoro ráno, čas, kedy podľa vnútorných hodín človek líha do postele. Namiesto toho sme sedeli v poslednom rade starého autobusu, ktorého motor so zavýjaním dával najavo, že na voľnobehu len ťažko dokáže dodávať dostatok energie na schladenie rozhorúčeného interiéru. Zo všetkého najviac som si želal oprieť sa o okno a ešte si trochu zdriemnuť predtým, ako nás s obligátnym polhodinovým meškaním vysadia pri univerzite a ujmem sa riadenia súťažného kola.
„Netuším.“ Celkom nepedagogicky mi z úst vykĺzlo toto klamstvo. Lenže chalan sa nedal. „Naozaj? Ani približne?“ A bolo po spánku. Samozrejme, že tuším, ale zadarmo to zasa nedostane. Sme predsa na fyzikálnej súťaži, ktorej zmyslom je skúmať, objaviť a pochopiť. To posledné, čo sa odo mňa očakáva, je odpovedať na takto položenú otázku. „A čo si myslíš Ty?“ „Neviem, veď preto sa pýtam...“ „Tak si to poďme odhadnúť.“
Aký výkon má autobus?
Zvažujeme možnosti riešení. Kedy sa využíva maximálny výkon motora? Pri razantnom rozbiehaní, jazde maximálnou rýchlosťou a jazde do kopca. Krátkodobé zrýchlenie sa od oka odhaduje len veľmi ťažko a autobusy zväčša nejazdia svojou maximálkou, už vôbec nie v zápchami sužovanou Soule. Zostáva teda kopec, ktorý, hoc krátky, sme mali absolvovať pri výjazde na campus. Potrebujeme ešte nájsť spôsob, ako odhadnúť hmotnosť autobusu (tu pomôže porovnanie s autom: ak autobus odvezie asi desaťkrát viac ľudí ako auto, bude mať o niečo menej ako desaťnásobnú hmotnosť) a rýchlosť jazdy do kopca (ledva sme predbehli rekreačného bežca), ako aj jeho sklon (tu pomôže dopravná značka).
Dopracovali sme sa k výkonu medzi 100 a 300 kW. S takouto presnosťou sme si samozrejme číslo mohli odhadnúť aj priamo (hoci pri porovnaní s autom by asi človek očakával vyššie hodnoty), ale v tomto prípade bola cieľom práve oná cesta. Naučiť sa, takpovediac, fyzikálne myslieť.
Čo naozaj študentov zaujíma...
Podobnú skúsenosť som mal z projektu Fyzika očami fyzikov, kde sme ponúkali stredným školám rôzne druhy prednášok, od tých, ktoré predstavovali výsledky špičkového výskumu v pochopiteľnom šate až po tie, ktoré sa venovali svetu okolo nás. Práve o tie druhé mali školy oveľa väčší záujem. Otázka, či nám škodí mobil či mikrovlnka, alebo ako funguje chladnička sa zdala podstatne zaujímavejšia než to, ako pomocou pokročilých materiálov vyrobiť neviditeľný plášť a či bezpečne šifrovať správy.
Možno práve toto by mohla byť cesta ako vzdelávať, ale nakoniec aj skúšať, nie len talentovaných študentov. Namiesto toho, aby počítali adiabatickú expanziu plynu by mohli vysvetliť, prečo bublina z bublifuku najskôr stúpa a potom klesá k zemi. Pomocou slnečných okuliarov by zistili, aký typ projektora používajú v triede. Miesto počítania pohybu kvádra na naklonenej rovine by na mieste odhadli koeficient trenia medzi učebnicou a lavicou. Na takúto zmenu by však boli potrebné minimálne dve veci.
... a ako ich to naučiť
Tou prvou je zmena prístupu pri špecifikovaní toho, čo študenti, povedzme k maturite, majú ovládať. Ak sa v otázkach šermuje kinematikou a dynamikou hmotného bodu, hrozí kvantovkou a teóriou relativity, elektromagnetická indukcia prekladá molekulovo-kinetickú teóriu látok, ťažko je na hodinách nájsť čas „na hranie“ a pochopenie vecí do hĺbky. Možno by stálo za to zamyslieť sa, či je lepšie, ak študenti viac nevedia ako vedia zo širokého spektra učiva, alebo s nimi do hĺbky a experimentálne prebrať užšiu časť. Lebo, ruku na srdce, načo je študentovi schopnosť odrapotať emisné spektrá vodíka, ak nevie ani rádovo odhadnúť svoju brzdnú dráhu pri jazde bicyklom?
Druhá vec je nemenej dôležitá – je ňou schopnosť učiteľov zmeniť prístup. Namiesto vopred presne nalinkovaných osnov by dostali viac voľnosti, ktorú treba vedieť využiť. Ako môj profesor v prvom ročníku gymnázia, keď na prvej hodine prišiel s otázkou na nás – čo vás z fyziky zaujíma? Niekto zozadu spomenul atómovú bombu. A profesor bez prípravy čo – to porozprával. Verím, že veľká väčšina by si dokázala poradiť. Ak by sme namiesto toho, že učiteľom niečo neustále prikazujeme im začali veci ponúkať, rýchlo by sa ukázalo, čoho všetkého sú schopní. A tiež to, ktorí sú vlastne tí najlepší.
