Ak chce učiteľ podporiť aktivitu žiakov musí vytvárať podmienky pre aktívnu účasť žiakov a to ako pri výklade učiva, tak aj v ostatných častiach vyučovania. Táto otázka je veľmi dôležitá, nakoľko malá aktivita žiakov je často spojená aj tým, že učiteľ nedáva žiakom dosť možností, aby mohli uplatniť svoje vedomosti a skúsenosti. Nie je vhodné, keď učiteľ či už z prílišnej horlivosti, alebo že chce mať výklad pekne ucelený snaží sa žiakom učivo celkom vysvetliť a zdôvodniť, aj keď mnohé veci môžu žiaci sami odpozorovať, urobiť príslušné závery a zovšeobecnenia. Je veľmi vhodné, ak časti učiva máme spracované vo forme otázok, úloh, problémov a požadujeme, aby sa žiaci zapojili do výkladu.
Ako príklad motivácie, navádzania na myšlienkovú činnosť, vytvorenia podmienok pre aktívnu účasť žiakov pri hľadaní riešenia problémov uvádzam postup vyučovacej hodiny fyziky v treťom ročníku gymnázia, cieľom ktorej je uvedomenie si žiakmi, že prostredie v ktorom žijeme je nielen atmosféra Zeme s jej chemickým zložením, ale aj magnetické pole Zeme. Popísaný experiment predvádzal RNDr. Michal Blaško na Vanovičových dňoch v Dolnom Kubíne v roku 1999.
Úvodná motivácia je predvedenie experimentu: vzájomné silové pôsobenie medzi dvoma rovnobežnými vodičmi s prúdmi opačného smeru.
Poznámka
Ako vodiče použijeme dva pásiky z alobalu šírky cca. 0,5 cm, dĺžky cca.1 m.

Experiment č.1
Vodiče zapojíme do série, teda tečú nimi prúdy opačného smeru.

Záver pozorovania:
Dva rovnobežné vodiče s prúdmi opačného smeru na seba navzájom pôsobia magnetickými odpudivými silami.
Výsledok experimentu je v súlade s poznatkami žiakov o vzájomnom magnetickom silovom pôsobení vodičov s prúdmi opačného smeru.

Experiment č.2
Vodiče sú opäť zapojené do série, ale polarita zdroja je opačná. Prúdy prechádzajúce vodičmi sú opäť opačného smeru.

Záver pozorovania:
Dva rovnobežné vodiče s prúdmi opačného smeru na seba navzájom pôsobia magnetickými príťažlivými silami?

Výsledok druhého experimentu je pre žiakov prekvapivý, pretože je v rozpore s ich vedomosťami - vodiče by sa podľa ich poznatkov mali opäť magnetickými silami priťahovať. Žiaci sú postavený pred problém, ktorý je potrebné riešiť a vysvetliť.

Ak vyučujúci umožní žiakom experimentovať a hľadať riešenie žiaci najčastejšie

• hľadajú v okolí vodičov s prúdom ďalší zdroj magnetického poľa - magnet,
• menia polohu vodičov - výsledky experimentu sa nemenia,
• menia zapojenie vodičov na paralelné . . .

V popísanej situácii sú vytvorené podmienky pre aktívnu účasť žiakov pri realizácii experimentov, teda žiaci sú spoluaktérmi činnosti, ktorá prebieha na vyučovacej hodine. Žiaci svoje nápady môžu kritizovať, môžu polemizovať, argumentovať, sú stimulované ich schopnosti viesť dialóg.

Pri paralelnom zapojení vodičov sú zistené výsledky nasledovné:

Experiment č.3
Vodiče sú zapojené paralelne, tečú nimi prúdy rovnakého smeru.

Záver pozorovania:
Dva rovnobežné vodiče s prúdmi rovnakého smeru na seba navzájom pôsobia magnetickými silami rovnakého smeru?

Experiment č.4
Vodiče sú zapojené paralelne, ale polarita zdroja je opačná ako v treťom prípade.

Záver pozorovania:
Dva rovnobežné vodiče s prúdmi rovnakého smeru na seba navzájom pôsobia magnetickými silami rovnakého smeru, ktorý závisí od smeru prúdov vo vodičoch?

Výsledky vzájomného silového pôsobenia sú opäť v rozpore so žiackymi vedomosťami, ale vedú k naznačeniu riešenia, existencie magnetického poľa, ktoré prevláda nad vzájomnou interakciou vodičov s prúdom - magnetického poľa Zeme.

Potvrdenie správnosti priebehu experimentov spočíva vo vypočítaní magnetických síl, ktoré pôsobia:

1. Medzi dvoma rovnobežnými vodičmi s prúdmi.
2. Medzi vodičom s prúdom a magnetickým poľom Zeme.

Nasledujúce príslušné rozumové operácie realizujú žiaci samostatne, uplatňujú už osvojené vedomosti - počítajú veľkosti magnetických síl. Vzťahy pre výpočty veľkosti magnetických síl, Ohmov zákon pre uzavretý elektrický obvod sú im známe.

1. Magnetické silové pôsobenie medzi dvoma rovnobežnými vodičmi s prúdmi.

Veľkosť magnetickej sily je daná vzťahom

Veľkosť elektrického prúdu, ktorý prechádza vodičmi môžu žiaci priamo odmerať ampérmetrom, alebo určiť výpočtom z Ohmovho zákona pre uzavretý elektrický obvod.
Ak pri prevedení experimentu použijeme zdroj elektromotorického napätia s parametrami U_e=10 V , R_i = 1 , pre veľkosť elektrického prúdu vo vodičoch platí

Veľkosť magnetickej sily pôsobiacej na úsek vodiča dĺžky l = 1m , ak vodiče sú od seba vzdialené d = 0,1m zapríčinenej vzájomným magnetickým silovým pôsobením medzi rovnobežnými vodičmi s prúdmi je

Magnetickými silami veľkosti F_m1,2 = 5.10^-5 N sa vodiče buď priťahujú, alebo odpudzujú v závislosti od ich paralelného, alebo sériového zapojenia.

2. Magnetické silové pôsobenie medzi vodičom s prúdom a magnetickým poľom Zeme.

Veľkosť magnetickej sily je daná vzťahom

Žiaci musia samostatne rozhodnúť, ktorá zložka magnetického poľa Zeme vplýva na vychyľovanie vodičov v horizontálnom smere, s využitím Flemingovho pravidla pre určenie smeru magnetickej sily.
Po zistení správnej zložky je potrebné doplniť ich vedomosti o polohe a veľkosti vektora magnetickej indukcie Zeme v našich zemepisných šírkach. Tieto poznatky môže učiteľ žiakom priamo oznámiť, ale osvedčil sa mi aj postup, že príslušné články a tabuľky z literatúry samostatne preštudujú a pokračujú v riešení úlohy.

Vektor magnetickej indukcie magnetického poľa Zeme BZ môžeme rozložiť na dve zložky

• horizontálnu, B_ZH
• vertikálnu, B_ZV.

Horizontálna zložka magnetickej indukcie magnetického poľa Zeme pre našu zemepisnú šírku je udaná v Matematicko fyzikálno chemických tabuľkách, B_ZH = 20T (Mikulčák [1]).
Inklinácia vektora magnetického poľa Zeme = 67^o (Jakeš [2]).
Inklinácia je uhol medzi vodorovnou rovinou a vektorom magnetického poľa Zeme.
Z uvedených údajov žiaci vypočítajú veľkosť vertikálnej zložky magnetického poľa Zeme, ktorá spôsobuje vychyľovanie vodičov v horizontálnom smere.

Potom na základe magnetického silového pôsobenia medzi vodičom s prúdom a magnetickým poľom Zeme, magnetická sila pôsobiaca vo vodorovnom smere na vodič s prúdom je

Porovnaním veľkosti obidvoch magnetických síl pôsobiacich pri experimentoch na vodiče s prúdom zistia, že vplyv magnetického poľa Zeme na pohyb vodičov je oveľa výraznejší ako ich vzájomné silové pôsobenie.
Pomer veľkosti týchto síl je

Na základe vypočítaných hodnôt magnetických síl, môžu žiaci samostatne vysloviť závery z pozorovaných experimentov a rozhodnúť či výsledky experimentov sú alebo nie sú v súlade s teóriou.

O správnosti riešenia sa môžu žiaci presvedčiť ďalším experimentom.

Experiment č.5
Vodičom prechádza elektrický prúd.

Záver pozorovania:
na vodič pôsobí magnetická sila spôsobená magnetickým silovým pôsobením medzi magnetickým poľom vodiča s prúdom a magnetickým polom Zeme. Po prepólovaní zdroja sa smer magnetickej sily zmení na opačný.

Ak zhrnieme priebeh uvedenej vyučovacej hodiny, postupnosťou krokov bola nasledovná

• motivačný experiment, ktorý predvedie učiteľ,
• navrhovanie riešenia problému - myšlienkovou a experimentálnou činnosťou žiakov,
• potvrdení riešenia teoretickým výpočtom - myšlienkovou činnosťou žiakov,
• overenie správnosti riešenia experimentom - experimentálnou činnosťou žiakov.

V úvode hodiny je ústrednou postavou učiteľ. V ďalšom priebehu vyučovacej hodiny je vytvorený priestor pre činnosť žiakov, pre ich aktívne zapojenie sa do poznávania fyzikálnych zákonitostí okolitého sveta. Učiteľ vystupuje len v úlohe koordinátora ich činnosti.
Fyzikálne vedomosti získané žiakmi na takto prevedenej hodine nie sú formálne, a žiaci ich dokážu uplatniť aj pri riešení ďalších úloh.

Literatúra

bude bolo