Aki ért a képletek nyelvén

Mióta dolgozik az oktatásban? Az ez idő alatt elért pedagógiai eredményei közül melyekre a legbüszkébb?

1984 óta dolgozom az oktatásban. Kezdetben gépipari szakiskolákban tanítottam különféle gépészeti tárgyakat, ELTE-s tanulmányaim kezdete óta azonban fizikát is tanítok. 1989 végén kerültem a Műegyetemre, azóta pedig már csak fizikatanítással foglalkozom.

Hogy melyik eredményemre vagyok a legbüszkébb, nem könnyű megmondani. A 2022‑ben, Magyar Oktatás és Köznevelés kategóriában elnyert Prima Primissima-díj hatalmas büszkeséggel tölt el. Jóllehet, e kettő nehezen összemérhető, de szakmai szempontból igen fontosnak tartom még a European Science Teaching Award-ot, amelyet 2003-ban nyertem el a hollandiai Noordwijkban, a Science on Stage fesztiválon. E kivételes rendezvényre huszonnégy európai ország legkiválóbb fizikatanárai kaptak meghívást, és közülük 400 fizikatanár szavazata alapján kaptam meg a kitüntetést.

Hogyan zajlott az együttműködés az NKP munkatársaival? Pontosan mely évfolyamok számára készültek kísérleti videók az Ön közreműködésével, és milyen jellegű kísérletek tekinthetők meg az Ön tolmácsolásában?

Az ötlet Csajági Sándortól, az Oktatási Hivatal (OH) Tananyagfejlesztési Osztályának szerkesztőjétől érkezett, aki személyes ismerősöm; ő is tagja az Eötvös Loránd Fizikai Társulatnak. Egy személyes beszélgetésünket követően kért fel a Hivatal nevében az NKP fizika kísérleti videóinak demonstrálására.

A Műegyetem Fizikai Intézetében nagy hagyománya van a fizika kísérletekkel illusztrált tanításának. Az intézetben 1906-óta létezik olyan nagyelőadó, amely közvetlenül a Demonstrációs Laboratórium mellett van, ez pedig ideális helyzet a tanítás szempontjából. Az Egyetem nyolc kara számára itt, a nagyelőadó és a Laboratórium tengelyén van lehetőség elsajátítani a mérnöki tudományok alapját, a fizikát. Közel négyszáz kísérletet tudunk bemutatni a hallgatóinknak.

Természetesen az NKP-ra készült videókban elhangzó magyarázatoknál igyekeztünk a diákok életkori sajátosságaihoz igazodni. A hetediktől a tizenegyedik évfolyamok számára készítettünk valamivel több mint ötven rövidfilmet. A kísérletek válogatásánál szempont volt, hogy be tudjunk mutatni eszközigényes, bonyolultabb kísérleteket is. A videotechnika adta lehetőségek is rengeteget számítottak. Különféle beállítások segítségével meg lehet mutatni olyan részleteket is, amelyek szabad szemmel nem, vagy csak nehezen kivehetők, és ez nagyban segíti a megértést. A felvétel megállításának, belassításának és felgyorsításának lehetősége didaktikai szempontból szintén rendkívül fontos.

Ugyanakkor igyekeztünk kihasználni a vágástechnika adta lehetőségeket is: különböző fajtájú mozgások elemzésénél például lehetséges volt azonos időnként készült képeket megjeleníteni egy képen. Ez szemléletesen mutatja az elmozdulás időbeni változását. A videók elkészítésében Bodajki Ákos, az Atomenergetikai Múzeum múzeumpedagógusa volt segítségemre. Az OH mindemellett biztosított részünkre nyelvi és szakmai lektort is.

Mi a szerepe és a jelentősége a kísérleteknek a fizikában, és általában a természettudományos tantárgyak oktatásában? Hogyan játékosítható és adható át hatékonyan a fizika tudománya az iskoláskorúak számára?

A fizika módszere a megfigyelés, kísérletezés, elméletalkotás, valamint elméleteink ellenőrzése. Ha a tanítás során nem ezen az úton vezetjük végig a diákokat, akkor el fognak fordulni a fizikától, mivel érthetetlen lesz számukra a tantárgy. Ezt fontos elkerülni, hiszen a fizika és a természettudományok ismerete képezi a jóléti társadalmak alapját. A természettudományokban jártas ember számtalan kérdésben képes egymaga eligazodni. Éppen ezért a fizika tudományának átadása szempontjából nem feltétlenül a játékosíthatóság, hanem a fizikatudás hasznosságát megmutató tanári attitűd a legfontosabb szerintem. A fizikaóra hangulata ettől még lehet játékos; vannak olyan kísérletek, amelyek vidámak és hangulatosak, ami a diákok számára észrevehetetlenül teszi szerethetővé a tantárgyat. Közkedvelt kísérlet például, amikor arra kérek egy diákot, hogy a fejemen törjön kalapáccsal diót. A kísérlet végére egy nagyon fontos fogalom lesz mindenki számára világosabb: a testek tehetetlensége.

Az említett módszer szerint haladva eljutunk egy képlethez, amely elmond mindent a tanulmányozott jelenségről. Csak érteni kell a képletek nyelvén; ez a fizikatanítás egyik, ha nem legfontosabb feladata. Ha a diák nincs azzal tisztában, hogy a képlet miként került elő, hogyan került a tankönyvbe, akkor utálni fogja, félni fog tőle. Meggyőződésem, hogy kísérletek nélkül tanítani mindkét oldalon fájdalmas.

Van még egy fontos tennivaló: a képletek birtokában meg is kell tudni mutatni a képletek használhatóságát. Ezeket konkrét jelenségeken keresztül lehet a leghatékonyabban bemutatni. Csak így tud kialakulni a diákokban egy megalapozott természettudományos világkép, amely a XXI. században fontos jellemzője egy állampolgárnak. Erre a stabil alapra kell támaszkodnunk az olyan specifikus helyzetekben, mint amikor a megfelelő energiaforrás mellett kell döntenünk egy energiatudatos épületben, de az olyan hétköznapi kérdésekben is, mint hogy az UV-sugarak veszélyét figyelembe véve mennyi ideig érdemes napozni. Az ilyen és ehhez hasonló kérdésekre fontos, hogy ne különféle kétes megalapozottságú médiumoktól és „megmondóemberektől” várjunk választ, hanem rendelkezzünk egy biztos alappal, amelyre támaszkodva magunk tudunk dönteni.

Oktatóként mi a meglátása, mennyiben és milyen irányban változott a fizikaoktatás módszertana az elmúlt években? Érzékelhető-e tendenciózus eltérés a korábbi generációk és a mostani fiatalok fogékonysága között a reáltudományos ismeretekre?

A fizika módszertana alárendelt szerepet játszott az elmúlt években. A tanórák számának csökkenése sok kollégát hozott kényelmetlen helyzetbe. Oly mértékben kevés a fizika oktatására szánt idő, hogy a tananyag nem fejezhető be a rendelkezésre álló időben. Megoldást sokan a tanítási-tanulási folyamat felgyorsításában keresnek. Ezáltal azonban mélyül a szakadék diák és tanár között, hiszen sok kolléga csak annak árán tudja ezt megoldani, hogy az óráiból elhagyni kényszerül a kísérletezést. Persze ez nem minden kollégára igaz, de sajnos jellemző.

A számítástechnika igazi áttörést hozott a fizikai jelenségek tanulmányozásában. Az egyes kísérleteknél hagyományosan szemmel történt az adatok leolvasása, ezek rögzítése és kiértékelése pedig papíron, íróeszközzel. Noha az első számítógépeknél már a gép végezte a kiértékelést és az ábrázolást, az adatokat még nekünk kellett betáplálni, és bizony fáradtságos munka volt naphosszat billentyűn pötyögni a leolvasott adatokat. Mára megváltozott a helyzet: a szenzorok fejlődésének köszönhetően automatikusan, elképesztő sebességgel, akár vezeték nélkül folyhat a mérés, az adatok rögzítése és a kiértékelés.

Noha a ma ismert szenzorokat elsősorban mobiltelefonok számára fejlesztették, a legmodernebb taneszközökbe már mind beépítik ezeket. Ma ez még kevesek által megfizethető. Okostaneszközök híján sokan használják a telefonjukat mérőeszköznek. Ehhez mindössze csak le kell tölteni a megfelelő alkalmazást, és a telefon máris a mérés része lesz. A Google Play áruházban elérhető fizikai mérést segítő alkalmazások leggyakrabban a készülék gyorsulás- és mágneses térerőmérő szenzorát, valamint a giroszkópját használják. Rögzítik az adatokat, majd a mérés befejeztével rögtön ki is értékelik, és grafikonon ábrázolják a jelenséget. A mérés kiértékelését továbbítani lehet közvetlenül egy számítógépre, de lehetőség van e-mailben is, egyszerre több felhasználónak elküldeni – akár egy egész osztálynak. Igazi forradalom ez, ha jól belegondolunk!

A régi időkben egy lejtőn mozgó kiskocsi mozgásnál egy kétméteres szakaszon már nagy kihívás volt hat helyen megmérni a gyorsulást. A kiskocsira helyezett mobiltelefon azonban képes akár másodpercenként száz mérést is végezni. Ez azt jelenti, hogy akár ezerszer is megmérhetjük ugyanazt a jelenséget ugyanazon a pályán! Ezt a mérést nemcsak elsajátítania kell a fizikatanárnak, hanem el is kell tudnia magyarázni, nehogy a fizikai mérést valamiféle transzcendens folyamatnak gondolják a diákok, mert akkor már nem természettudományról, hanem varázslatról beszélnénk.

Meglátása szerint melyek azok a legfontosabb pedagógiai készségek, amelyekkel egy fizikatanárnak szükségképp rendelkeznie kell?

Hogy tényleg csak a legszükségesebbeket emeljem ki: rendkívül fontosnak tartom az empátiát, jóllehet ez önmagában még nem elég, az emberségnek ki kell egészülnie egy magabiztos tantárgyi tudással, és persze egy kifinomult kommunikációs készséggel is. Mindezek mellett rendkívül fontos, hogy egy tanár önállóan is képes legyen továbbképezni magát, hiszen a tanulás nem ér véget az egyetemről való kikerüléssel és a munkába állással. Egy jó tanárnak mindig naprakésznek kell lennie választott tudományterületét illetően.

Milyen tanáccsal tudna szolgálni egy reáltudományokra fogékony fiatal számára a pályaválasztás küszöbén?

A Műegyetemen töltött harmincöt évem alatt indult el a fizikusképzésünk. Tapasztalataink szerint a végzőseinknek nem okozott ez idáig gondot az elhelyezkedés. Olyan helyeken is keresnek fizikus végzettségű munkavállalót, ahol hagyományosan eszébe sem jutna az embereknek. 2005-ben a Kutatók Éjszakáján az egyik doktoranduszunk előadásának címe például Tőzsde és a fizika volt. Ugyanakkor a „data-mining”, az adatbányászat területén is előnyös a fizikus végzettség. De éppen így nem képzelhető el modern gyógyászat fizika nélkül; felsorolni is nehéz az eszközöket, amelyek a gyógyítás szolgálatában állnak, elég, ha csak a képalkotó eljárásokra gondolunk: a PET-, CT-, MRI-, ultrahangos és röntgenvizsgálatokra. Fontos mindemellett észben tartani, hogy a kvantumszámítógépek korának hajnalán vagyunk; ez a szakma fizikai ismeretek nélkül szintúgy értelmezhetetlen. Végül pedig hadd emlékeztessek Krausz Ferenc Nobel-díjas fizikusunkra, aki valamennyi eredményét az orvosi gyógyítás szolgálatába kívánja állítani. Szerencsére rendkívül sok lehetőség és megannyi kiemelkedő példa van minden fizikára fogékony fiatal előtt.