Mit mond a fizikáról a NAT?

Cikksorozatot indítunk azzal a céllal, hogy áttekintsük, milyen változásokat jelent az új Nemzeti Alaptanterv (a NAT) bevezetése az egyes tantárgyak esetén. A sorozat kézikönyvként szolgálhat tanároknak, szülőknek, és a téma iránt érdeklődőknek. Az eddig rendelkezésre álló rendeletek alapján igyekeztünk összeszedni, hogy mi az, ami kikerül az egyes tantárgyakból, mi az, ami bekerül, és mi az, ami másik képzési szakaszba kerül át. A fizikával kezdünk.

Ezt a munkát a Momentum Oktatás-, Kultúr- és Ifjúságpolitikai Tagozata adja közre. Szeretnénk leszögezni: az új Nemzeti Alaptanterv a Momentum számára a tartalma, és az elkészítés folyamata, azaz a társadalmi egyeztetés hiánya miatt egyaránt elfogadhatatlan. A Momentum megszüntetné a Nemzeti Alaptantervet és a kerettanterveket, mert szerintünk egy teljesen új szemléletre lenne szükség a XXI. századi oktatáshoz. Meggyőződésünk, hogy a tudáselemek tobzódása és a kötött tantárgyi struktúra, kötött óraszámokkal alapvetően alkalmatlan egy modern oktatási rendszer megalapozására. Egy magtanterv és a hozzá tartozó (nem kötelező) mintatantervek segítenének, hogy az oktatási rendszer olyanná váljon, amilyenné a Momentum szerint kell: szabaddá és szolidárissá. Erről az Azonnalin írtunk bővebben. Olvasásra ajánljuk még a témában a Civil Közoktatási Platform anyagait.

A fizika tantárgy óraszámai az elmúlt évtizedekben folyamatosan csökkentek. Senkit nem ért ezért meglepetésként, hogy az átdolgozott NAT ismét csökkentette a kötelező óraszámokat a gimnáziumi évfolyamokon a korábbi 2+2+2-ről 2+3-ra. Emellett az általános iskolában lehetővé teszi a természettudományok komplex tanítását, a tizenegyedik évfolyamon pedig azok számára, akik nem fizikából, kémiából vagy biológiából fakultálnak, heti két órában írja elő a természettudományok „élményszerű tanulását”.

A döntések mögött nyilvánvalóan ott van a természettudományos tantárgyakat a többi tárgynál még fokozottabban sújtó pedagógushiány. 

A fizika tantárgy NAT- és kerettantervbeli követelményeinek olvasásakor sok helyen találunk valóban előremutató, az élményszerű pedagógiát támogató ötleteket, jó gyakorlatokat. Mindezt azonban árnyalja a rendkívül szűkös időkeret, a pedagógiai szabadság korlátozása, illetve a tanulócsoportok igényeire szabott oktatás ellehetetlenítése. Szakmailag kifogásolható, hogy a fizika tanítása még a gimnáziumi évfolyamokon is leegyszerűsödik eszközök működésének megnézésére, az alaptörvények, a szemléletformálás lényegében csak szavak szintjén maradt meg.

Mi az, ami általában véve jobb lett?

A NAT-ban megfogalmazott célok, valamint a benne és a kerettantervben is megemlített jó gyakorlatok valóban előremutatóak. A NAT saját útmutatása alapján támogatja a projektmódszert, a tanulói kísérleteket, a csoportmunkát, a modellalkotás és kísérletezés tudományos módszerét. Pozitív, hogy reagál a diákok környezetére, modern eszközöket, hétköznapi jelenségeket emel a tananyagba.

A kerettantervben megtalálható, hogy „adatok memorizálása helyett aktív, differenciált, projektszemléletű tevékenységek”-et valósítana meg „szem előtt tartva azt is, hogy a legfontosabb fogalmak és törvények helyes megértése alapozhatja meg a későbbi fizika tanulmányokat”. A kerettanterv ráadásul a merev értékelési rendszereken is enyhít, mint fogalmaz, „az egyedi (tehát nem ötfokú skálát követő) értékelést indokolhatja az is, hogy a tanárnak – aki nem a tantárgyat, hanem a tanulót tanítja, irányítja – tisztában kell lennie azzal, hogy egy adott tanulót milyen típusú visszajelzésekkel lehet motiválni”.

Pozitív, hogy olyan, a XXI. században megkerülhetetlen problémákkal is kimondva foglalkozik, mint a környezettudatosság, a megújuló és nem megújuló energiaforrások problémája, valamint a globális felmelegedés.

Mi az, ami jól hangzik, de nem biztos, hogy jobb lett?

Az előző pontban megfogalmazott pozitívumokat igencsak árnyalja, hogy a tantárgy óraszáma jelentősen csökkent. A tárgyalt témakörökre fordított időkeret valójában egyik témakörben sem teszi lehetővé a valódi elmélyülést, az általános iskolai tanulmányok során a pedagógusok 7-8. osztályban mindössze kilenc, a 9-10. évfolyamon összesen tizenöt szabadon tervezhető órakeretet kaptak. Nyilvánvalóan ez az óraszám a gyakorlatban ennél is kevesebb a betegségek, illetve ünnepek miatt elmaradt tanóráknak köszönhetően.

A NAT-hoz készített kerettantervben felsorolt javasolt tevékenységek egy része jó gyakorlatként bármelyik tanulócsoportnál kiválóan bevethető. Ugyanakkor nehéz nem azt érezni, hogy ezek a felsorolt tevékenységek a realitások figyelmen kívül hagyásával történtek. A 7-8. osztályos kerettantervben például ezt találjuk: „adott idejű folyamatok létrehozása (pl. 1 perc alatt leguruló golyó)”, ami kísérletileg igen nehézkesen állítható össze (például bármilyen egyszerű lejtőn egy golyót legurítva az egy percnél lényegesen gyorsabban gurulna le), bevezető összeállításnak így túlságosan nehézkes. 

A gimnáziumi tantervben ajánlott tevékenységként ez is szerepel: „vita arról, hogy milyen hamis legendák és téves ismeretek lengik körül [Einstein életművét]”, amit nehéz valódi vitának tekinteni. Ugyanitt a kvantummechanika néhány neves jelenségéről is vitát kezdeményez a tanterv, miközben a tárgyalt témákhoz (határozatlansági reláció, alagúteffektus, Schrödinger macskája) tartozó tananyag nem szerepel. A javaslattal ugyanakkor nem ez a legfőbb probléma, hiszen ezek között a pedagógusok tényleg kedvükre válogathatnak, egyik sem kötelezően előírt tevékenység.

A probléma az, hogy amennyiben a pedagógus például tanulói kísérleteket vagy projekteket kíván az egyes témakörökben bevezetni, úgy az igencsak időigényes. A diákoknak nem elég elvégezni a kísérletet magát: amellett, hogy a mögötte lévő fizikai ismeretekkel is tisztában kell lenniük, az eszközök használatának praktikus mivoltát is érteniük kell. Például áramkörök vizsgálatánál minden tanulócsoportnak képesnek kell lennie a műszerek megfelelő beállítására, ismerniük kell a helyes bekötésüket, valamint tisztában kell lenniük az áramkörök helyes összeállításával, a rövidzárak elkerülésével, hibásan vagy nem működő áramkör esetén pedig képesnek kell lenniük a hiba okának feltárására, ami a helytelen összekapcsolástól egy érintkezési hibán át egy hibás alkatrész is lehet.

A projektmunkák elkészítésénél is kérdéses, hogy mit tekintünk természettudományos ismeretszerzésnek a folyamat során. (A kompetenciafejlesztésről ne is beszéljünk, hiszen a NAT a kulcskompetenciák listájából a természettudományos kompetenciát nemes egyszerűséggel kihagyja.) Például a kerettantervben fejlesztési feladatként szerepel „egy jelentős gép és a kapcsolódó technológia fizikai lényegének ismertetése, történelmet és társadalmat átalakító hatásának bemutatása (ilyen lehet: hajítógép, szövőgép, mechanikus számológép, belső égésű motor)”, a „gépek” témakör javasolt kilenc tanóráján belül. Mit érthet a kerettanterv a fizikai lényeg ismertetésén? A hajítógépet szemlélve sem a merev test forgómozgása, sem a hajítás kinematikai leírása nem szerepel a tananyagban, belső égésű motort illetően a hőtan I. főtétele szerepel egyedül az alapismeretek között, a körfolyamatok, a kinetikus gázelmélet egyaránt hiányoznak, az állapotváltozások pedig csupán a „víz és levegő” témakörben szerepelnek, meglehetősen szűk időkeretbe szorítva. A „gép és a kapcsolódó technológia fizikai lényegének ismertetése” tehát minden bizonnyal csak egy rendkívül felületes elemzést tesz lehetővé.

Arról sem szabad elfeledkezni, hogy amennyiben valóban projektmunkát kívánunk a diákokkal készíttetni, annak teljes kivitelezése (még egy egyszerű prezentációkészítésnél is) nyilvánvalóan nem fér bele az erre fordítható tanórai keretbe, így az információgyűjtés, kutatás, kísérletezés, valamint az eredmények összefoglalása és prezentálhatóvá tétele nagy valószínűséggel a tanulók iskolán kívüli tevékenysége lesz. Valóban a tanulói terhek csökkentéséről van-e szó, ha közben a deklarált célok csupán igen aktív otthoni munkával valósíthatók meg? Amennyiben tematikus hetekben, projektnapokban gondolkodunk, a munkavégzés valóban megvalósítható az iskolában, ez azonban ugyanúgy óraszámigényes, tehát éppen hogy a fizikaórák számának növelését igényelné, nem pedig a csökkentését!

Jól hangzik a már korábban említett tananyagcsökkentés is, ennek mértéke azonban korántsem olyan nagymértékű, mint az óraszámcsökkentés. Ugyanakkor, ahogy arra már az előzőekben is utaltunk, bizonyos anyagrészek kihagyása lényegében értelmetlenné, de legalábbis tudománytalanná teszi olyan eszközök vizsgálatát, amit a tanterv megkövetel. Az elektromágnesesség a középiskolában például elektromágnes készítésével és vizsgálatával kezdődik, ezen kívül az elektromotor működésének és a generátorok vizsgálatát írja elő. Szakmailag mindenképpen problematikus, hogy sem a NAT, sem a kerettanterv nem beszél az áramjárta vezető mágneses teréről, a mágneses mező mozgó töltésekre vonatkozó hatásáról, illetve az indukciós törvényről. Pozitív, hogy a diákok elektromágnessel, elektromotorral és generátorral való kísérletezését írja elő, de a középiskolai ismeretek így nem lépnek túl eszközök megnevezésén. Ez ellentmond a kerettantervben megfogalmazott, korábban idézett pontnak. Az igazság az, hogy már az előző tanterv sem írta elő „adatok memorizálását”, és soha nem a fizikai törvények („képletek”) bemagolása volt a fizikatanítás célja. A jelen tanterv azonban egy olyan szemléletet tükröz, ahol a diáknak azt kell megtanulnia (bemagolnia?), hogy mik a megújuló és nem megújuló energiaforrások, illetve azt kérjük számon tőle, hogy mi a helyes magatartás villámlás esetén, miközben például a villámhárító működésének alapját képező fizikai törvények és jelenségek (például a polarizáció, illetve az elektromos szél) nem szerepelnek.

Ez a fajta „eszközvizsgáló” szemlélet a témakörök felosztásában is meglátszik. Hangzatosnak tűnik, hogy a kerettanterv alkalmazásközpontú, és a témaköröket hétköznapi szituációkhoz köti. Ez azonban maga után vonja az alaptörvények és a tudományos szemlélet teljes háttérbe szorulását. Az elektrosztatika témaköre például a hangzatos „Szikrák, villámok” címet kapta a középiskolai tantervben, ami egy tizennyolcadik századi elektromosságtani szemléletet tükröz, és az elektromos tér megismerése, ezáltal a természetről alkotott szemléletbővítés helyett pusztán a látványos elemekre szűkül. Az elektromos térerősség és a mágneses indukció nélkül nehezen értelmezhető az elektromágneses hullámok fogalma, ami viszont szerepel a követelmények között („tudja, hogy a fény elektromágneses hullám, és hogy terjedéséhez nem kell közeg”). 

Valós megértés nélkül ez csupán dogmatikus kijelentésnek tűnik, amit bármikor felülírhat a diákok természetes ösztöne. Hogyan várhatjuk el például egy diáktól, hogy ne dőljön be egy interneten olvasott éterelméletet propagáló áltudományos cikknek, vagy az elektroszmoggal kapcsolatos átveréseknek, ha nem nyújtunk megfelelő tudományos alapokat?

Ez általában jellemző az egész NAT-ot és a kerettantervet is átható szemléletre. A korábbi kerettantervben nem véletlenül szerepelt egy „A” és egy „B” változat: az „A” változatot azoknak a tanulócsoportoknak ajánlották, akik egy fokozottan valóságközeli, a hétköznapi jelenségeket középpontba állító tantervben gondolkodnának, ahol a legfőbb cél a tanulók érdeklődésének felkeltése, de elsősorban olyan tanulócsoportokban, ahol kicsi a valószínűsége, hogy a tanulók a későbbiekben a fizikai tudományok mélyebb művelését céloznák meg. A „B” változat a mélyebb tudományosságot is célul tűzte ki, miközben továbbra is fontosnak tartotta a fizikai törvények valós jelenségekhez kapcsolását, amit egyébként valószínűleg egyetlen fizikatanár sem kérdőjelezne meg. Ez a változat volt inkább alkalmas arra, hogy előkészítse a fakultációs tanulmányokat, az érettségire készülődést. A jelenlegi NAT és a jelenlegi egyetlen(!) fizika kerettanterv egyértelműen a korábbi „A” változat szemléletét tükrözi, ezzel igencsak megnehezítve azon tanulók dolgát, akik a későbbiekben a fizikában kívánnak elmélyedni. A motivációt lehet, hogy felkelti, de igencsak váratlan helyzetbe hozza azokat a tizenegyedikes diákokat, akik az emelt szintű érettségire készülve hirtelen szembesülnek a mozgásegyenletek, a fényelhajlás, vagy a harmonikus rezgőmozgás matematikai leírásával. Aggályos, hogy ez a szemlélet még jobban eltávolítja a diákokat az esetleges egyetemi fizikai tudományoktól. A fizikus szakra, vagy akár fizikatanár szakra jelentkezőket még nehezebb helyzetbe hozza, hosszú távon tovább növelve a tanárhiányt, és tovább csökkentve a fizika szaktárgy presztízsét.

Mi az, ami jól hangzik, de biztosan nem „jó”?

Az egyes tevékenységeket és követelményeket szemlélve bizonyos pontok a laikusok számára jól hangzanak, de a fizikaórákra való bevezetésük igencsak kérdéses. Például a követelmények között szerepel a zajszintmérés (általános iskolában és középiskolában is, lényegében ugyanúgy), ami mögött tartalmilag semmilyen fizikai ismeret nem húzódik. Félő, hogy a mérés során a diákok számukra nagy valószínűséggel semmitmondó számokat olvasnak majd le a mobiltelefonjukról, a kapott eredményeket pedig nem lesznek képesek azon túlmutatóan elemezni, hogy „ha kiabáltunk, nagyobb volt a szám, ha suttogtunk, kisebb volt a szám”.

A korábban is említett „helyes viselkedés villámlás esetén” megfogalmazása is felvet kérdéseket. Valóban az a fizikatanítás célja, hogy konkrét cselekvési rutinokat adjunk konkrét szituációkra? Közhely, hogy a fiatalságot a jövő kihívásaira kell felkészítenünk a tudományos oktatás során, és ezen kihívások minden bizonnyal olyan problémák köré csoportosulnak, amiket most még nem is ismerünk. Éppen ezért lenne alapvető a hangzatos szólamok helyett (lásd „a kovalens kötést miért tanítjuk?” a kémia tantárgy esetében) komolyan venni az alaptudomány és általában a tudományos szemlélet relevanciáját.

Bizonyos témakörök még csak nem is interdiszciplinárisan, hanem tulajdonképpen diszciplínaidegen módon kerültek a tantervbe. A 11-es fizikatanterv a nem fakultáló diákok számára például tartalmazza a robotika témakörét, aminek semmilyen fizikai vonatkozása nem jelenik meg, hiszen a robotok működésének fizikai háttere (például a félvezetők) hiányzik, a felvetett kérdések (például a mesterséges intelligencia, illetve a robotizáció) pedig informatikai, társadalomtudományi, vagy éppen etikai jellegűek. Természetesen ezeknek ott kell lenni a közoktatásban, a fizika tantárgyba építésüket azonban kifejezetten esetlegesnek érezni.

A tantervben megjelennek továbbá olyan pontok, amelyek igen nehezen értelmezhetőek. Követelmény például, hogy a tanuló „képessé váljon Univerzumunkat és az embert kölcsönhatásában szemlélni, az emberiség fejlődéstörténetét, jelenét és jövőjét és az Univerzum történetét összekapcsolni”, valamint „értelmezni tudja lakóhelyét a Földön, a Föld helyét a Naprendszerben, a Naprendszer helyét a galaxisunkban és az Univerzumban. Arra, hogy mit jelent a lakóhelyünk értelmezése (földrajzi koordinátákat talán?), valamint a Föld helyének értelmezése (a többi bolygóhoz képest?), a kerettanterv sem tér ki. Az Univerzum és az ember kölcsönhatásban szemlélése, az Univerzum történetének az emberiség fejlődéstörténetével való összekapcsolása pedig egy olyan antropocentrikus univerzumfelfogást tükröz, ami az egyébként ideológiamentes fizikai tudománytól teljesen idegen.

Mi az, ami rosszabb lett?

Az óraszámcsökkentésről, a szűk keretekről, a természettudományos továbbtanulás megnehezítéséről, valamint a tanulói terhek valós növekedéséről már szóltunk. Ezen pontokon mind aggasztó tendenciát mutat az új szabályozás, de van még egy pont, ami határozottan ront a természettudományok megítélésén.

A természettudományok első két évre zsúfolása gyakorlatilag lehetetlenné teszi a tudományágak egymással való összekapcsolását. A korábbi pontokban láthattuk, hogy a NAT-ot és a kerettantervet is áthatja egy „eszközvizsgáló” szemlélet. Amennyiben a pedagógus mégis szeretné a fizikai törvényeket mélyebben megértetni, ehhez nem áll majd a diákok rendelkezésére a megfelelő matematikai háttér. 

A rezgőmozgás vizsgálata már általános iskolában megjelenik, ahogy a hullámok is, a középiskolában szerepel a váltóáram fogalma, ugyanakkor a matematikai leíráshoz szükséges trigonometrikus függvények a matematika tantárgy követelményei közül teljesen kikerültek. A gyorsuló mozgások vagy a hajítások mélyebb matematikai vizsgálatához szükséges másodfokú egyenletet nagy valószínűséggel továbbra is csak a fizikai alkalmazási lehetőségek után fogják a gyerekek megtanulni, a fizikában gyakran használt skaláris szorzás művelete pedig szintén nem kerül elő matematikaórákon.

Érdemes megjegyezni, hogy néhány ponton viszont meglepően mély megértést kíván meg a fiatal, 7-8. évfolyamos diákoktól a tanterv. Például a rezgőmozgás és a hullámmozgás korábban nem szerepelt ezeken az évfolyamokon, a mostani tantervbe azonban bekerült. Világos, hogy a diákoktól senki nem fogja elvárni a megfelelő trigonometrikus ismereteket, de a „hullámmozgás lényegének megértése” (így szerepel a tantervben!) még így is igen nagy absztrakciós képességet igényel, a középiskolások is nehezen birkóznak meg a hullámok időbeli és térbeli periodikusságával.

Mi az, ami továbbra sem jó?

Sokatmondó, hogy magyar pedagógiai szakértők már 1995-ben arról írtak, hogy a magyar természettudományos oktatásban egy mintegy száz éve meghaladott tudományos szemlélet uralkodik, amely induktívan közelíti meg a természeti törvényeket. A diákok gondolkodása azonban nem ilyen, hanem alapvetően rendszerszerű, deduktív, a tanulói kísérletek a tanult tudományos modellek megerősítésére szolgálnak, nem pedig a modellek megalkotására. A fizikatanításban ennek elsődleges módja a hipotézisalkotás, ami a tanórákon egy kiválóan használható, a diákokat érvelésre, egymásra figyelésre, logikus gondolkodásra ösztönző pedagógiai módszer. Ez a módszer egyszer sem jelenik meg sem a NAT, sem a kerettanterv gondolatiságában, időigényessége miatt pedig nehezen illeszthető be a szűk tantervi keretek közé. Mindezzel ráadásul teljesen ellentétes a már említett „eszközvizsgáló” szemlélet. 

Ahelyett, hogy a tanulók fizikai modelleket alkotnának, hipotézist állítanának, majd kísérletet terveznének meg, megvizsgálnak egy eszközt, annak működéséből levonnak egy következtetést, amit tanári vezetéssel, lényegében dogmatikusan el is fogadnak (mélységében viszont nem vizsgálnak). Ennek tudományossága még jobban megkérdőjelezhető, mint az induktív szemléleté.

Változások az egyes évfolyamokon

Cikkünk megjelenésekor a kerettanterv és a NAT is nyilvános, ez alapján hasonlítottuk össze, hogy mely anyagrészek maradtak ki, illetve melyek kerültek be a tantervbe. Mivel a kerettanterv nem tárgyalja külön az emelt-, illetve középszintű képzés követelményrendszerét, és jelen cikk írásakor még nem derült ki egyértelműen, hogy változik-e majd az emelt szintű fizikaérettségi tananyaga, ezért az összehasonlítást kizárólag a középszinten korábban tanított tantervhez képest végezzük. (Például a korábbi kerettanterv tartalmazta a csak emelt szinten tanított forgómozgást, vagy a váltóáramú ellenállásokat, a mostani változat viszont már nem.)

Fontos megjegyezni, hogy a kikerült anyagrészek jó része praktikusan valószínűleg nem fog kikerülni sok esetben. A jelenségek megértésének magyarázatát a helyi tantervek tervezésénél lehet úgy értelmezni, hogy a magyarázathoz szükséges alaptörvények is a helyi tanterv részei lesznek.

A szerző középiskolai fizikatanár, a Momentum oktatáspolitikusa