A TERMÉSZETTUDOMÁNYOS MŰVELTSÉG TANMENETE

Masatoshi Nakayama
Kyushu Egyetem, Fukuoka, Japán

A japán tudomány különböző területeinek oktatói, többek között a Japán Fizikai Társaság, az Alkalmazott Fizika Japán Társasága és a Japán Fizikaoktatás Társasága megvitatták a természettudományos műveltség oktatásának kötelező erejű bevezetését a középfokít iskolákban. E testületek közös nyilatkozatban sürgették a középiskolai tanulók természettudományos érzékének fejlesztését, mint az állampolgári alapműveltség részét. Érveiket beterjesztették a Központi Oktatási Tanácshoz, amely az elemi és középfokú oktatási reform fő irányvonalait tárgyalja meg. Mondanunk sem kell, hogy a természettudományos műveltség oktatása ahhoz szükséges, hogy visszaszerezzük a középiskolai diákok érdeklődését a terrnészettudományok, különösen a fizika iránti. Az előadásmódnak különböznie kell attól a hagyományos középiskolai tanmenettől, amely azon tanulóknak igyekszik tanítani, akik tudományegyetemekre és mérnöki szakképzésre fölvételiznek. Mivel a középiskolai tanulóknak csak körülbelül 8%-a lép ilyen pályára, a fiatalok több, mint 90%-a a hagyományos kurzust mellékesnek tekinti és anélkül fejezi be tanulmányait, hogy különösebb figyelmet fordított volna a természettudományokra. Sőt azt gondolja, hogy a természettudomány nem is tartozik rá, ezt a specialistákra hagyja.

A korábbi Nemzeti Tantervben "Természettudomány I" néven létezett egy átfogó tantárgy. Ez minden tizedik osztályos középiskolai tanuló számára kötelező volt és olyan tárgyköröket tartalmazott, mint "Erő és energia", "Az anyag szerkezete és változásai", "Élet és evolúció", "Naprendszer és Föld", "Környezet és erőforrások". Ezután a 11. és 12. osztályban a tanulóknak választaniuk kellett egy vagy két tárgyat a fizika, kémia, biológia és földtudomány közül. A "Természettudomány I" alkalmas irányban továbbfejlesztett elképzeléseire felépíthetnénk a természettudományos műveltségről szóló előadásokat. A tantárgy azonban nagyon népszerűtlen volt, nem sikerült beilleszteni a jelenleg érvényes tantervbe, amelyben a tanulóktól megkövetelik, hogy a hagyományos tárgyakból válasszanak egyet vagy kettőt. T. Hiroi vezetésével egy munkacsoport felmérést készített a középiskolai tanárok körében a kudarc okáról. A legtöbb tanár kiemelte, hogy a tantervet elnagyoltan dolgozták ki: inkább a hagyományos tanterv elemeinek gyűjteménye volt, mint áttekintés a természetről. Mások szerint alig foglalkoztak a tanárok felkészítésével, nem bocsátották rendelkezésükre az oktatáshoz szükséges eszközöket, amelyek az új típusú tanmenet tanításához szükségesek. Mindazonáltal a "Természettudomány I"-nek magát a gondolatát számos tanár támogatja. Néhányan felidézik, hogy milyen érdekes volt a saját szakterületüktől különböző tárgyat tanítani.

A természettudományos műveltség legtöbb tárgyköre tartalmazná a fizikát, mint a természet megértésének kulcsát. Az előadás sikerére nézve létfontosságú, mi az, amit a fizikából beépítenek. A "Természettudomány I"-ben az energia fogalmának bevezetését megelőzi az egyenletesen gyorsuló egyenesvonalú mozgás hosszadalmas tárgyalása. Ez az eljárás, noha a fizika alapkurzusban hagyományosnak számít, túl nehéz ahhoz, hogy az átlagos tanulók kövessék. Így ők végül is irtóznak a fizikától. A természettudományos műveltséghez inkább hozzátartozik az, hogyan lehet a természeti jelenségeket különböző típusú energiák és a megmaradási törvény kifejeződéseként leírni, mint az, hogyan származtatják a mechanikai energiát a mozgásegyenletből. Számunkra ebből az a tanulság, hogy tartózkodnunk kellene attól, hogy az alapvető fizika kemény magjának szisztematikus megértésére kényszerítsünk olyan tanulókat, akik nem szándékoznak tudóssá válni. Ki kell választanunk a fizika néhány kulcsfogalmát és törvényét, amelyek valóban lényegesek a természetszemlélet formálásában, és ezeket érthető módon, nagyon kevés előismeret elvárásával kell kifejeznünk. Másik szempont az, hogy a tudományt inkább így kell kezelnünk, mint véget nem érő emberi tevékenységet, nem pedig mint a befejezett tudásanyag passzív felhalmozását. El kell mondanunk, hogyan viszonyul a természettudomány az emberi társadalom történelmi, szociális és kulturális aspektusaihoz.

Emlékezve minderre, javaslom, hogy készítsünk listát azon tárgykörökről, amelyeket bele kell foglalni a természettudományos műveltség tanmenetébe. Örömmel várom, hogy hasonló javaslatokat lássak különböző tudományágaktól. Ezután nem elkülönült, hanem integrált tanmeneteket dolgozunk ki, összhangban azzal a sokféleséggel, ahogy a tanulók érdeklődésével találkozhatunk.

Témakörök fizikából a tanterv számára

A természet hierarchikus szerkezete. Hierarchia térbeli skálán: részecske, mag, atom, molekula, makroszkopikus test, föld, csillag, Világmindenség. Hierarchia az időskálán: élettartam (elemi részecske, radioaktivitás, kémiai reakció, élet, világmindenség).

Rendszer és környezet. Elemekből álló rendszer: elem és kölcsönhatás. A rendszert körülvevő környezet: a rendszer környezet tágabb környezet Föld stb., anyag és energia hierarchiájának kicserélődése.

Változatosság és változás.Változatosság: fázisok (gáz, folyadék, szilárd); egyed, faj, ökológiai rendszer stb. Változás: mozgás, hullám, reakció, növekedés, bomlás, oszcilláció, evolúció.

Részecske és hullám(tér). Részecskék mozgása: szabályos mozgás és hőmozgás, ütközés. Hullámok terjedése (vízfelszín, hang, fény, elektromágneses, elektron): szórás, fénytörés, elhajlás, spektrum

Megmaradási törvények. Anyag: atomos elem, energia (mechanikai, hő, sugárzási, kémiai, nukleáris stb.), lendület (inkább, mint mozgásegyenlet), perdület (forgó mozgások leírása).

Rend és rendetlenség. Rendből a rendetlenségbe: irreverzibilis változás. Entrópia és nem-csökkenésének törvénye: az irreverzibilitás mértéke. Részleges rend kialakulása: fázisátalakulás, evolúció.

A természet és az emberiség története. Természettörténet és az emberiség születése: Világmindenség, Föld, élet. Az emberiség története a természetben: mezőgazdaság, kultúra, tudomány, technika.

Emberi társadalom és természet. Természetes és mesterséges anyagok. Élő és termelő tevékenység, valamint természet. Erőforrások, hulladékeltávolítás, környezet.

________________________

Megjelent a Japán Fizikai Társaság Folyóiratában, 1996/3. szám. Fordította: Zsolt Gábor