A fizika felsőfokú oktatása nem-fizikus szakokon

Bevezetés

A fizika fontos szerepet kap a tudományegyetemek természettudományi kara, a műszaki, agrártudományi, orvostudományi egyetemek, illetve a műszaki főiskolák tanterveiben, mivel mind a műszaki, mind az orvos, mind az egyéb természettudományok felhasználják a fizika eredményeit. A nemzetközi gyakorlattal egyezően, a megfelelő hazai intézmények legtöbb szakán az alsóbb szemeszterekben megtaláljuk a fizika tárgyat. A középiskolás tanulmányok során a fizika gyakran meghatározó a későbbi pályafutás szempontjából. Ilyen módon ez a tárgy alkalmas arra is, hogy hídként szolgáljon a középiskolai és az egyetemi-főiskolai tanulmányok között.

A fizika oktatás fontosságát a bevezetőben hangsúlyoztuk. Itt külön ki szeretnénk emelni a szaktudás mellett a problémameglátó, a problémamegoldó és modellalkotó készség fejlesztését. A fizikai megismerés alapvető módszereinek elsajátítása és szakmai orientáltsága mellett nagyon fontos a szabatos gondolkodásra nevelés is.

A fizika tanításának szükségességét ritkán vonják kétségbe; sokkal vitatottabb, hogy mit, mikor és hogyan kell tanítani. A helyzet korántsem egységes, erősen függ a helyi hagyományoktól és a személyi feltételektől.

A tanulmány ezen részében röviden leírjuk a magyarországi felsőfokú, nem fizikus - fizikatanári fizikaoktatás helyzetét, összehasonlítjuk a nemzetközi tapasztalatokkal és néhány következtetést, javaslatot fogalmazunk meg.

Itt azokról az egyetemekről lesz szó, amelyeken a meghatározó szakmai képzésben a fizika, vagy annak egyes fejezetei, mint a természettudományos alapképzés része helyet kap az oktatásban. A következőkben öt csoportot különböztetünk meg:

1. A fizikától különböző természettudományos szakágak: a későbbiekben ezeket természettudományokként jelöljük
2. Nem-fizikus tanárképzés
3. A műszaki, agrár és kertészeti egyetemeken oktatott műszaki szakágak
4. Az orvostudományok
5. A műszaki főiskolák

• a) A természettudományos szakágak

Mivel a természettudományos alapismeretek egy széles osztálya a fizikára épül; természetes, hogy a vegyész, biológus, meteorológus, geológus, geofizikus stb. hallgatóknak szükségük van a fizika oktatásra. A matematikusok számára a fizika olyan terület, ahol alkalom nyílik a matematikai ismeretek és módszerek legközvetlenebb felhasználására. A matematikai fizika tanulmányozása során arról is információt kaphatnak, milyen problémák megoldására kell a matematikát továbbfejleszteni. Éppen ezért a természettudományi karokon a fizika oktatása minden területen szükséges (1. táblázat).

Az Eötvös Egyetemen a matematikusok tanulmányaik közepén (hetedik félév) hallgatnak elméleti fizikát, amikor már bemutatható az elsajátított módszerek alkalmazása. A vegyészek, biológusok, geológusok bevezető tárgyként tanulják a fizikát általában első évben. Jóval több fizikát hallgatnak a geofizikusok és meteorológusok, míg a csillagászatot a fizika szakos hallgatók veszik fel kiegészítő szakként.

Különböző területeken lehetséges a fizika irányú szakosodás választása (például biofizika a biológusoknál) és a doktori programokban is lehetséges fizika irányú specializálódás. Természetesen a specializálódó hallgatók további fizika oktatásban részesülnek a magasabb évfolyamokon. A fizika oktatás mértéke nem azonos az ország különböző egyetemein, és a megcélzott szint is erősen függ a helyi adottságoktól. Egészben azonban a fizika oktatási program terjedelme lényegesen kisebb, mint a nyugat-európai egyetemek nagyrészén.

• b) A nem fizikus tanárképzés

A különböző természettudományi karokon és a tanárképző főiskolákon a nem-fizika tanárszakos hallgatók fizika óraszáma rendkívül változó. A ráfordítás a legtöbb helyen kielégítőnek tűnik, de egyes szakokon egyáltalán nincs rendszeres fizika oktatás. Ez ellentétben áll a nemzetközi gyakorlattal. Számos külföldi példa utal arra, hogy a tanárszakosokat nem a korai specializációval, hanem a széles természettudományos alapok megszerzésével lehet a korszerű oktatásra felkészíteni.

A FIZIKA OKTATÁSA NEM-FIZIKUS SZAKOKON ALBIZOTTSÁG: Füzessy Zoltán, egyetemi tanár (BME); Gyémánt Iván, egyetemi docens (JATE); Kertész János, egyetemi tanár (BME); Németh Judit, egyetemi tanár (ELTE); Rontó Györgyi, egyetemi tanár (SOTE).

• c) A műszaki szakágak

Az elvi lehetőségek ellenére a műszaki tudományokban a fizika oktatás korántsem egységes (2., 3, táblázat). Egyes egyetemeken vannak olyan karok (Budapesti Műszaki Egyetem Építészmérnöki Kar, Gépészmérnöki Kar), amelynek tanterveiben egyáltalán nem szerepel a fizika tárgy, noha a fizika egyes fejezeteit mint alkalmazott tudományszeletet a szaktárgy részeként tanítják. Nyilvánvaló, hogy néhány, közvetlenül a szaktárgy szolgálatába állított szemelvény-halmaz nem helyettesítheti a fizikát mint sajátos célkitűzéssel és szerkezettel rendelkező tudományágat a Bevezetésben megfogalmazott és alig vitatható célkitűzésekkel.

A csoportba tartozó egyetemek különböző karain a fizika helye sem egységes. A kötelező fizikaoktatás jellemzően az 1. 3., illetve a 2-4. szemeszterben van. Ez egyrészt megszabja a tárgy lehetőségeit elsősorban a felhasználható matematikai eszköztár vonatkozásában, másrészt meghatározza elérhető céljait.

Azokon a karokon, ahol legalább egy szemeszterben folyik fizika oktatás, a tárgyprogram, a célkitűzés igazodik a szakmai környezethez. Ez megmutatkozik abban, hogy a fizika klasszikus fejezeteinek egyike-másika teljesen hiányozhat, de például abban is, hogy hangsúly eltolódások jellemzőek. Rendezőelv lehet az, hogy az adott fejezet oktatására azért kerüljön sor, mert azt a szaktárgyban nem tanulják, de az is, hogy oktatása éppen a szaktárgy jobb megalapozása végett szükséges.

• d) Az orvostudományok

A magyar orvosegyetemek valamennyi (általános orvosi, fogorvosi, gyógyszerészi) karán oktatnak fizikát/ biofizikát. Az oktatott tematikák nagy részben megegyeznek, ami az érintett biofizika tanszékek rendszeres egyeztetése révén lehetséges. Az egyezéseken kívül természetesen minden tanszék ajánlatában megtalálhatók bizonyos, rájuk jellemző speciális oktatási fejezetek is. Az előadásokat és laboratóriumi gyakorlatokat a biofizikai intézetek tartják, ahol a többségben lévő fizikusok mellett évek - évtizedek óta biofizikával foglalkozó orvosok, vegyészek, gyógyszerészek, biológusok is dolgoznak. Az oktatás a bevezetőben említetteken túl a biofizika orvosi, gyógyszerészi aspektusai felé is orientál. Hozzásegíti a hallgatókat az “élő anyag" és környezete kapcsolatának tanulmányozásához, valamint fizikai alapozást nyújt az orvos által alkalmazott diagnosztikai és terápiás eljárások megértéséhez és működtetéséhez.

A fentieket figyelembe véve az oktatásban az első két félévben előadás és laboratóriumi gyakorlat szerepel: 37,5, illetve 30 óra elmélet, 2x37,5 óra a laboratóriumi gyakorlat. Több egyetemen hirdetnek meg felsőbb évesek számára kötelezően választható speciális előadásokat, például “Fotonika az orvostudományban", “Diagnosztika és terápiás eljárások fizikai alapjai" témákban. Az előadásokhoz, illetve laboratóriumi gyakorlatokhoz könyv, illetve jegyzet áll a hallgatók rendelkezésére.

A posztgraduális képzésben az orvosegyetemeken akkreditált doktori programok között is vannak olyanok, amelyek keretében fizika/biofizika alprogramok/kurzusok, illetve témák szerepelnek.

• e) Műszaki főiskolák

A magyarországi műszaki főiskolákon fizika oktatás csak a villamosmérnök (3. és 4. félév, heti 2+1 óra), az információtechnika (2. félév, heti három óra) és az újonnan bevezetett műszaki menedzserképző szakon (2. félév, heti három óra) van. A többi szakon a néhány éve bevezetett tanterv-módosítások során megszüntették a fizikát.

1. Európában természettudományt nemcsak tudományegyetemeken, hanem műegyetemeken is oktatnak. Ezeknek programja lényegében a tudományegyetemekével megegyező.

Fizika oktatás minden tudományterületen van, részint az alapozó oktatásban (4. táblázat), részint magasabb évfolyamokon, a lehetséges választott szakosodási irányok részeként. Az alapoktatásban természettudományos szakokon a fizika általában a harmadik-negyedik féléven kerül sorra, általában félévenként heti 5-6 óra terjedelemben (5. táblázat), Egyes egyetemeken az általános fizika tárgy mellett két féléven át még termodinamikát is adnak elő vegyészeknek. Különlegesen magas óraszámban tanulnak fizikát a mineralógusok, a geofizikusok, a meteorológusok, az anyagtudomány szakot végzők.

4. táblázat
Fizika oktatás a nyugat-európai mérnöki alapképzésben (első 4 félév)*
Egyetem	Gépészmér-nök	Építőmérnök	Vegyészmér-nök	Elektro-mérnök	Kultúr-ill. Méréstech-nikus	Agrár,erdő,élelmiszer-mérnök
ETH Zürich	4+2 4+2+2	5+0 2+0	4+1 4+1	4+2 4+2	5+1 2+0+2	3+1 3+1
ETH Bécs	2+0 4+0	3+1	5+2 4+2	5+0 3+0	2+2 4+0 1+1	nincs ilyen szak
ETH Darmstadt	2+0 2+0+3	4+0	3+1 3+1+3	3+1 3+1 0+0+3	3+3+1	4+0 2+0+2
Stuttgart	4+1+3 3+2	-	4+1+3 3+1	4+1+3 3+2+3	2+1+3 2+1+3	4+1+3 3+1
Karlsruhe	4+2 2+1	3+1+3 3+1	4+2+3 4+2	4+2 4+2	3+1+3	nincs ilyen szak
ETH Aachen	4+4 4+4+1	3+1 3+1	4+4+3 4+4+3	6+4+3 6+4+3	4+4+3 4+4+3	nincs ilyen szak

*A táblázatban az óraszámok előadást, gyakorlatot jelentenek, és féléves bontásban vannak feltüntetve.

A matematikusok és az informatikusok fizika oktatása jóval helyfüggőbb, van ahol egyáltalán nem tanulnak, van ahol két féléven át heti hat órában.

A specializálódás során a legtöbb szakon lehet fizika túlsúlyú témakört választani, az ezt választó hallgatók természetesen a magasabb évfolyamokon is tanulnak fizikát.

A magyarországi oktatásban a fizika - kivételektől eltekintve - kisebb súllyal szerepel, mint külföldön, és nálunk általában az első évben adják elő második év helyett. Feltűnően nagy az eltérés a biológusoknál, akik nálunk jóval kevesebb alapképzést kapnak.

2. A nyugat-európai műegyetemeken a fizikát az általunk megvizsgált helyeken mindenütt a fizikai intézetek dolgozói adják elő, a fizika; intézetek a műegyetemek legnagyobb intézetei. Az előadások itt is legtöbbször a második évben vannak. Az elektromérnökök két félév alatt átlagosan félévenként heti öt órát hallgatnak, a méréstechnikusok, a vegyészmérnökök ugyanennyit, a gépészmérnökök félévenként három-négy órát az építőmérnökök általában 3-3 órát, de van ahol sem mit; az agrármérnökök stb. általában félévenként 3-4 órát. Sok területen van mérnököknél is a magasabb évfolyamokon fizika irányú szakosodás.
3. Az orvosok és gyógyszerészek mindenütt tanulnak fizikát, helyenként magasabb óraszámban, mint Magyar országon. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az elért szint magasabb. A hazai hallgatók felkészültsége fizikában ugyanis egységesebb és magasabb, mint a külföldieké.