Când „optica” se schimbă. Cum să îi ajuți pe elevi să își construiască o gândire de profunzime la orele de fizică

By ianuarie 29, 2021Blog

În clasă, calitatea întrebărilor și problemelor la care sunt chemați să răspundă elevii are un impact covârșitor asupra calității învățării. O întrebare bună orientează mintea spre o înțelegere de profunzime, antrenează atenția și spiritul de observație, la fel cum o întrebare slabă o poate menține între zidurile înguste ale clișeelor.

În timpul orelor de fizică predate prin metoda investigației, profesorii pleacă mereu de la o întrebare care să le stârnească copiilor curiozitatea. 

Recent, am descoperit într-un manual german de fizică pentru gimnaziu – publicat de Ernst Klett Verlag și utilizat în landul Baden-Württemberg, o lecție despre reflexie și refracție, care începe în felul în care mulți dintre noi îl cunoaștem. Cu o rază de lumină, care străbate aerul, intră în apă și face un unghi, alfa, cu verticala locului (numit unghi de incidență).

După ce intră în apă, direcția razei se modifică, iar aceasta face un unghi mai mic, beta, cu verticala locului (numit unghi de refracție).

Acest lucru se întâmplă pentru că apa are alte proprietăți decât aerul, care influențează modul în care se propagă lumina. 

O întrebare care schimbă perspectiva
Manualul merge mai departe și pune o întrebare care schimbă perspectiva. Ce se întâmplă atunci când raza de lumină se propagă în sens opus, adică vine din adâncul apei și se îndreptată spre suprafață? Ca în cazul lanternei unui scafandru, de pildă. Atâta vreme cât unghiul pe care îl va face raza cu verticala va fi mai mare în aer decât în apă, cu ce situație specială ne-am putea confrunta? Avem mai multe situații. Când unghiul cu normala al razei incidente este sub 40 de grade, raza de lumină se refractă fără probleme, unghiul cu normala  mărindu-se în aer (unghiul de refracție),  și o parte din lumină se reflectă pe suprafața despărțitoare.

Și cu cât mărim unghiul, cu atât se mărește și unghiul razei de lumină care iese din apă.

Atunci când unghiul pe care fasciculul din apă îl face cu verticala locului trece de 50 de grade, avem o situație specială, care îi poate surprinde pe elevi – lumina nu mai iese la suprafață (n-o mai vedem in aer), reflectându-se în totalitate.

Manualul prezintă și un grafic care arată relația dintre unghiul alfa (pe abscisă) și beta (pe ordonată).

Imaginea luminii care iese din apă este un bun exemplu despre cum poți iniția o discuție despre refracție la orele de fizică, care să le stârnească interesul, curiozitatea elevilor.  Profesorii îl numesc ”conflict cognitiv” – o întrebare excelentă care poate fi utilizată când profesorul folosește predarea prin investigație.

Același tip de exemplu apare și într-un manual românesc de fizică de clasa a VIII-a, conceput după metoda investigației. Manualul a apărut în 2020 la editura ART, iar autorii săi sunt profesorii Victor Stoica, Corina Dobrescu, Florin Măceșanu, Ion Băraru