Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban
DESCRIPTION
Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban. dr. Maák Pál Andor BME Atomfizika Tanszék. CENTA SZAKMAI NAP – SZEGED 2010. Miről beszélünk - Az új kutatási eredmények értelmezése. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/1.jpg)
Új kutatási eredmények Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásbanmegjelenése az oktatásban
dr. Maák Pál AndorBME Atomfizika Tanszék
CENTA SZAKMAI NAP – SZEGED 2010
![Page 2: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/2.jpg)
Miről beszélünk - Az új kutatásieredmények értelmezése
1. Olyan elméletek, amelyek bár nem maiak, a fizikai világkép drasztikus változását eredményezték, és az oktatásban középiskoláig csak korlátozottan és elvontan jelentkeznekArisztotelész…
Püthagorasz…Kepler….Newton…
Speciális és általános relativitás-elméletKvantumelméletHatározatlansági relációTöbb dimenziós terek elmélete – Húr (Brán) elmélet
2. Az utóbbi években – évtizedekben keletkezett jelentős, nagy hatású, de nem kevésbé elméleti, de a mindennapokra nagy hatást gyakorló eredmények: pl. tranzisztor, lézer, számítógép, optikai szál3. Olyan eredmények, amelyek nagyon újak, de hatásuk, egyelőre, korlátozott, inkább szűkebb szakterületen van jelentőségük: két-foton mikroszkópia, részecske-párkeltés, Bose-Einstein kondenzátum, stb.
![Page 3: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/3.jpg)
Hasonló jelenségkörök vagy eszközökkülönböző újdonsági kategóriákba sorolhatók
Példa:
Lézer
Gázlézer
Szilárdtest-lézer
Lézerdióda
Nagyteljesítményűszilárdtest-lézer
VCSEL
SOA - erősítő
Sebészeti lézer
Atto-femto-szekundumos
lézer
KrF lézer
Általánosabb, régebbi, de alapvető fogalmak
Utolsó húsz évhez kötött – legújabb fejlesztések
Specifikusabb, de nagy gyakorlati jelentőségű újdonságok
Gyakran használt, használatán keresztül is ismert
![Page 4: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/4.jpg)
Az új eredmények lehetségesszerepe az oktatásban
-Szemléletformálás
-Tárgyi tudás erősítése
-Tájékozódás fejlesztése
-Motiváció
-Szemléltető anyag
-Alkalmazási példák
Fontossági sorrendben?
![Page 5: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/5.jpg)
Szemléletformálás
Világkép-alakítás Korán kezdjük
Egy lehetséges cél: eleve a gondolkodást úgy formálni, hogy képeseklegyenek új dolgokat kreatívan meglátni, és a látható, tapintható valóság korlátait legyőzni – pl. több dimenziót, térgörbületet természetesen kezelniviszonylag kis kortól –
Milyen kortól és milyen mélységig?
Mennyire van rá szükség – hasznos?
![Page 6: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/6.jpg)
Jó példa: a Föld gömbölyű – ma már nagyon kis gyerekek is tudják
Érdemes bevezetni ugyanezt pl. a speciális és általános relativitás-elmélet alapjaira?
A világkép-alakítás lehetősége
Az idő nem telik mindenkinek egyformán
A gravitáció ténylegesen görbíti a teret
Az egyenes bizonyos körülmények között görbe
Alapgondolatok, amelyek már korán bevezethetők:gondolkodás-formálók
A vonatkoztatási rendszerek – mindent valamihez viszonyítunk, semmi sem abszolút
![Page 7: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/7.jpg)
A vonatkoztatási rendszer fogalmának bővítése
Einsteini gondolatkísérlet – jól megérthető és beilleszthető a világképbe
Kvantitatív magyarázat: Egy bizonyos pontig jól kapcsolható a tanult mechanikai fogalmakhoz: gyorsulás, rendszer.
A fizikai, kémiai és biológiai folyamatok időbeli viszonyainak általános fogalmakkal (sebesség, gyorsulás, erők, energia) történő leírása. A mozgás kinematikai és dinamikai leírása, a newtoni képnek mint a tudományos elemzés eszközének elfogadása.
Idézet a NAT-ból:
De a geometriai látókör tágításával foglalkozhatunk!
Riemann felület
![Page 8: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/8.jpg)
Alapvető gondolkodási sémák
Kvantummechanikából:
Létezik egzakt, tőlünk kívül álló valóság?
Mérés és mérendő kapcsolata:
Alapelv: a mérés beavatkozás, amellyel befolyásoljuk a mérendőt
Valamilyen szintű valószínűségi gondolkodás egészen korán elkezdhető
Középiskolában erre lehetne építeni az állapotfüggvény általános fogalmát
Matematikai megalapozás?
C atom külső elektronjainak valószínű helye
http://www.lnhatom.com/pictures.html
![Page 9: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/9.jpg)
Az energia kvantálása
Az anyag atomokra osztásával párhuzamosan lehet bevezetni az energia kvantálásának fogalmát is
csak egy ugrás a fény kvantálása és a fényrészecskék fogalma – kvantitatívan akkor, ha már beszéltünk rezgésekről, és definiáltuka frekvencia fogalmát: n·ħ·ω
Kvalitatívan és kvantitatívan nagyon jó a Bohr modell
Eg1 Eg2Eg3
Eg4
Emelők,gravitációs
Energia:
Nitrogén-atom
![Page 10: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/10.jpg)
Elektronforrás
Ernyő résekkel
Megfigyelő ernyő
Interferencia-kép
Bemutatható az anyag hullámtermészete
Elektron interferencia –Ehhez talán nincs meg a matematikai alap
Vízhullámok interferenciája
Látható, bemutatható, elképzelhető
Analógia
Alapesetben csak kvalitatív kép!
![Page 11: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/11.jpg)
2. Tárgyi tudás erősítése
1. Új kutatási eredmény bemutatása, hogy ismerjék és használni tudják
2. Már használt technológiai vívmány magyarázata, működésének megértése
Fel kell építeni a fizikai képet (kvalitatív vagy kvantitatív modellt)a kívánt újdonság megértéséhez – különben elfelejtik
Pl.: Olvasmány a szupravezetésről –
Fizikai képbe beépül és megmarad ha vannak alapozó mágnesség ismeretek - spin és domén fogalmának ismerete üdvös
Kísérleti tapasztalatokra is lehet alapozni – vizuális hatás – gyakorlati eredménye nagy, a fizikai megértés korlátozott
Fontos a célkitűzés, hogy milyen szinten szeretnénk megismertetni az újdonságot!
![Page 12: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/12.jpg)
Az új eredmények megismerésének szintjei
Hallottam róla szint - tudom, hogy létezik, nem ismeretlen a szó, vagy fogalom
Használati szint – tudom, hogy létezik és megjelenik a mindennapi életemben
Kvalitatív ismereti szint - el tudom mondani, hogy működik, milyen jelenségeken alapul,
értelmezni tudomKvantitatív ismereti szint –
tudom, hogy kapcsolódik matematikailag a hozzá vezető jelenségekhez, matematikai MODELLT tudok alkotni róla
Az utolsó szint általában csak a saját szakterületre jellemző, ha az adott kutatási eredmény nem annyira alapvető, hogy mindent befolyásol, pl. újfajta számítógép
A kutatási eredmények bemutatásakor az oktatás során nagyon fontos kitűzni a célszintet!
![Page 13: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/13.jpg)
Alapozás és felépítmény
Pl. a lézer működésének és tulajdonságainak megértése
mindennapos használati tárgy – CD-k, DVD-k, mutatópálcák, optikai csatolók
Alap: fény anyag kölcsönhatásabszorpció
indukált emisszióspontán emisszió
Erősítés lehetősége, foton-sokszorozás
Rezonátor szerepe – irányszelekció – geometriai optikai kép
Lézerfény és termikus fényforrás összehasonlítása
-Fényes-Irányított-Interferenciára képes
A tengellyel nem párhuzamos sugár előbb-utóbb kilép - nem erősödik
Hasonló fotonok alkotják
![Page 14: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/14.jpg)
3. A tájékozódás fejlesztése
Kiigazodni napjaink információ és fogalom özönében
A cél nem a fizikai modell valamilyen szintű kiterjesztése az újdonságra (sokszor túl bonyolult), hanem valamihez kötése, elhelyezése a világban
Pl. napjaink hívószavai: fluoreszcencia mikroszkóp fekete lyuk frekvencia-fésű nanotechnológia részecskegyorsító
Pár mondatos, fizikai jellegű magyarázat elégTankönyvi, vagy azon kívüli olvasmányok, internet-linkek elegendőek és hasznosak
![Page 15: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/15.jpg)
4. Motiváció
Megismerésre, tanulásra ösztönöz
Növeli a tudomány erejébe vetett hitet!
A kutatás eredménye lenyűgözhet, imponál
![Page 16: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/16.jpg)
Rejtélyek, hátborzongató izgalmak
Kicsit tálalás (találós) kérdése
Milyen gyorsan hat a gravitációs erő?
Hogy lehet a semmiből részecske-antirészecske párt kelteni?
Mi van a fekete lyukon túl?
Hány dimenziós a világegyetem?
![Page 17: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/17.jpg)
5. Szemléltetőeszközök
Új fejlesztésű eszközök, anyagok sokszor nagyon jól használhatók akár a klasszikus tananyag megismertetésére is
Számítógépes eszközök
Kísérleti berendezések
Érdekes: WiiMOTE
Tartalmaz gyorsulásmérőt és infravörös pozícióérzékelőteredetileg játékvezérléshez
![Page 18: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/18.jpg)
6. Saját eredmények is eljutnak a diákokhoz
Kutatási területek:
-Akuszto- és elektrooptikai eszközök fejlesztése
-femtoszekundumos lézerekhez-fluoreszcencia-mikroszkóphoz-holográfiához-anyagvizsgálathoz-spektroszkópiához
lézerfényhang
-Mérőkészülékek fejlesztése-fluoreszcencia (sokféle)-dinnyeminősítő-félvezetőgyártáshoz
- Napelemek modellezéseNyílt napok (évente)
nov. 28 legközelebbSzökőévente egyszer a médiában
Ismeretterjesztő előadások
![Page 19: Új kutatási eredmények megjelenése az oktatásban](https://reader030.vdocuments.mx/reader030/viewer/2022032415/5681344b550346895d9b328f/html5/thumbnails/19.jpg)
Köszönöm a figyelmet!