3. Jó gyakorlatok a kísérletezésben

Ebben a fejezetben a kísérletezéshez kapcsolódó gyakorlati tanácsainkat soroljuk fel és fejtjük ki. Nem törekszünk a teljességre. Azokat helyezzük előtérbe, amelyek visszatérő problémaként jelentkeznek a mikro- és vizsgatanítások során, ezért fontosnak érezzük, hogy írásban is eljussanak hallgatóinkhoz.

A. Kísérlet-elmélet sorrend

Gyakran felmerül a kérdés: mivel érdemes kezdeni: a kísérlettel, vagy az azt magyarázó elmélet körüljárásával? Erre nincsen mindig követhető recept. Attól függ, hogy mi a célja a kísérletnek. Példaként gondolhatunk a Galilei-lejtős kísérletre. Egyaránt jó lehet a négyzetes úttörvény bevezetésére, de alkalmas a már megtárgyalt törvény kísérleti bizonyítására. Ha az elmélettel kezdünk, akkor a kísérlet során könnyebb az elemzés (van mire hivatkozni), de az önálló felfedezés (saját hipotézisalkotás) lehetőségét elvesszük a diákoktól. Erre nincs királyi út! Mindenki a magához illőt választhatja.

Általánosságban viszont elmondható, hogy nehezebb elméleti háttérrel rendelkező és/vagy komolyabb technikai hátteret igénylő kísérleteknél az elmélettel érdemes kezdeni. Példaként említhetjük a fotoeffektus jelenségének demonstrálását. Elméleti bevezetés nélkül nincs a diáknak esélye megalapozott hipotézist alkotni. A történelmi bevezetés és elmélet ismeretében is éppen elég nehéz megmondani, hogy a cink lemez veszít-e a negatív töltéséből.

Ugyanakkor, ha a kísérlettel, a jelenség bemutatásával kezdünk, felkelthetjük diákjaink érdeklődését, kíváncsiságát. Beindulhat gondolkodásuk, ötletelhetnek, vitatkozhatnak egymással a lehetséges magyarázatokról.

B. Mindig tudjuk a kísérletek célját!

A kísérletbemutatásnak mindig van célja és nagyon fontos ennek megfogalmazása (a tanárnak saját magának mindenképpen). A cél meghatározza, hogy mit és milyen mélységben akarunk elmondani. Példaként említhetjük a mágneses tér áramra gyakorolt hatásának bemutatására szolgáló demonstrációt. A kísérletet pusztán azzal a céllal is bemutathatjuk, hogy megmutassuk, hogy áramjárta vezetékre mágneses térben erő hat (Oersted-kísérlet párjaként), de az áramerősséget és mágneses teret változtatva, az áramirányt megfordítva, akár a Lorentz‑erő mennyiségi bevezetésre is szolgálhat. A célnak is megfelelően kell a tapasztalatok és magyarázatok mélységét megválasztani.  

C. Táblai dokumentáció megtervezése, gondolatmenet.

Elvégezhetünk egy kísérletet tökéletesen és látványosan, de ha nem dokumentáljuk megfelelően a táblán, akkor a fizikatanítási célokat nem szolgálja tökéletesen. A táblai rajz és vázlat megtervezése elsődleges fontosságú! Főleg a kezdeti években a tanárban is sokszor ezek készítése közben áll össze a lehető leglogikusabb felépítése a magyarázatnak. Fontos az is, hogy a diákok füzetébe (legfeljebb) az és annyi kerül, amit a tanár a táblára felír és felrajzol. Önálló jegyzetelés nem elvárható. A füzetben lévő rajz jól segíti a tanulást, ugyanis vizuális ingert is biztosít. Egy jól elkészített ábra egyszerűsíti a megértést, kommunikációt.

A táblai dokumentációnál érdemes mindig hasonló struktúrára törekedni. Az általunk ajánlott forma:

1) Leírás és rajz. A rajznál érdemes a pontosságra törekedni, de a technikai részletek ne szerepeljenek túl nagy hangsúllyal. Például, ha egy Bunsen-állványra rögzítettük az ingát, melynek a lengését vizsgáljuk, akkor nem fontos az állvány lerajzolása, elég annak ábrázolása, hogy az inga fel van függesztve. Ha egy optika kísérletnél a célunk egy folytonos spektrum vetítése és létrejöttének magyarázata, akkor felesleges felrajzolni a lámpát, a kondenzort, a rést és a vetítőlencsét, mert az csak a párhuzamos nyaláb előállítását szolgálja. Elegendő egy vonallal jelezni, hogy párhuzamos nyalábot ejtünk a prizmára.

A rajznál ne valósághű ábrák készítésére törekedjünk, hanem sokkal inkább vázlatos, kifejező, egyszerűsített formákat használjunk!

A rajz azért is fontos, mert készítésének folyamata során újra elmagyarázhatjuk a kísérlet felépítését, kihangsúlyozhatjuk a lényeges pontokat, bemutathatjuk a felépítés logikáját. Ezért nem is szabad előre készíteni ábrát (pl. szünetben), vagy fényképet megosztani a diákokkal a mérési elrendezésről. Ebben az esetben, ha pontosan látják is mivel lett a kísérlet elvégezve, nem értik a logikáját. A fénykép azért sem praktikus, mert nem lehet rajta a lényes elemeket kihangsúlyozni. Az ábrán minden eszközt meg kell nevezni, legjobb rányilazni az ábrára mi micsoda. A rajz mellett vázlatpontokban szövegesen is mindenképpen le kell írni a kísérlet elvégzésének lépéseit. Olyan szintű leírás kell, melyből reprodukálni lehetne a kísérletet. A kísérlet gondos leírása nélkül nem lehet a tapasztalatot és a magyarázatot értelmezni!

2) Tapasztalat. Ennél a résznél egy egyszerű mondatban, vagy vázlatpontokba szedve írjuk le, hogy érzékszervekkel és/vagy műszerekkel mit érzékelünk/mérünk? Természetesen a mérési feladatok tapasztalatai, a mért eredmények, kitöltött táblázatok is ide kerülnek, valamint később az adatok kiértékelése. Ide is kerülhet ábra, sőt, sokszor nagyon hasznos, ha folyamatábrát készítünk a tapasztalatokról.

Nagyon fontos, hogy sok kísérletben a tapasztalat hiánya a lényeges, tanulságos. Ám vigyázzunk, ez esetben a tapasztalat a „nem láttunk változást” és nem pedig a „nem történt semmi”, ez utóbbi ugyanis már magyarázat. Akkor is történhetett változás, ha mi nem láttunk semmit, pl. ha túl nagy méréshatárra állítottuk az árammérőt a mozgási indukció vizsgálata során.

3) Magyarázat.  Itt fizikai törvények alapján magyarázzuk a tapasztaltakat, a jelenségeket! A magyarázat során természetesen a leírás rajzát ki lehet egészíteni (például az erők berajzolásával). Nagyon fontos, hogy ezt a részt ne hagyjuk ki! Sokszor előfordul, hogy a diákcsoport életkora, vagy felkészültsége miatt nem tudunk a jelenség magyarázatát teljes körűen leírni (sőt középiskolában legtöbbször ez a helyzet), de mindenképpen törekednünk kell egy tapasztalatot leíró önmagában koherens magyarázatra. Fontos, hogy részleges, hiányos magyarázatot adhatunk a diákoknak, ha életkoruk, képességeik miatt teljeset nem lehet, de az egyszerűsítés érdekében hibás magyarázatot adni tilos!

Gondolhatunk itt például a Thomson-ágyús kísérletre. Klasszikus magyarázata, hogy Lenz‑törvény értelmében a gyűrűben indukált áram iránya olyan, hogy mágneses hatásával akadályozza az őt létrehozó hatást. Tehát ellentétes a tekercs mágneses terével, így a taszítás miatt felrepül. A kísérletet azonban váltóárammal végezzük, így negyed periódusonként változik a tekercs és gyűrű között fellépő erő iránya, tehát átlagosan 0 erőnek kellene közöttük hatni. Ha utánaszámolunk, akkor kiderül, hogy a gyűrű induktivitása nagyon számít ebben a kísérletben, mert az eredményez egy fázistolást a gyűrű mágneses tere és a tekercs mágneses tere között, így lehet egy felfelé ható eredő erő. Természetesen ezzel a magyarázattal csak a tehetséggondozás keretei között foglalkozhatunk. Emellett az első, klasszikus magyarázat teljesen elfogadható középiskolai szinten, hiszen tényleg ezzel kapcsolatos a magyarázat még akkor is, ha nem teljes.

Opcionálisan a fenti három pont kiegészíthető a következőkkel:

i) Cél. A cél konkrét megfogalmazása segítheti a diákokat a kísérlet tananyagba ágyazásában. Érdemes megjegyezni, hogy ez gyakran majdnem azonos a kísérlet címének leírásával (Nehézségi gyorsulás mérése deszkás inga segítségével, Cél: A nehézségi gyorsulás értékének közelítő meghatározása). Olyan esetekben lehet funkciója a cél leírásénak, mikor egy történelmi személyiségről van a kísérlet elnevezve. A Galilei-lejtő önmagában semmitmondó, de a „Galilei-lejtő. Cél: négyzetes úttörvény szemléltetése” már beszédesebb.

ii) Hipotézis.  A hipotézisalkotás nagyon fontos és minden kísérlet elvégzésénél érdemes a diákokkal megfogalmazni (lásd ezen fejezet K. pontja), azonban leírni a táblára nem feltétlenül kell. Leginkább kisiskolás korban érdemes a táblán ezt is rögzíteni és elemezni a teljesülését.

D. A magyarázat és a tapasztalat elkülönítése

Gyakran nehéz elkülöníteni a tapasztalatot és a magyarázatot. Sokszor ezt az is nehezíti, hogy bizonyos életkorokban tapasztalat szintű magyarázat adható csak. Vegyük példának folytonos spektrum előállítását egyszerű prizma segítségével. Gyakran hallható a következő magyarázat: A prizma színekre bontja a beérkező fehér fényt. Ez a tapasztalat: pontosan azt látjuk, hogy a beérkező fehér fényből színes sáv lesz. Magyarázat kisgyerekkorban tényleg hasonló: A fehér fény igazából összetett, melyet a prizma szét tud választani. Ez sem teljes magyarázat, mert nem indokolja, hogy a prizma miért tudja szétválasztani. Később előkerülhet erre magyarázatként: a prizma a különböző színű (hullámhosszúságú) fényt eltérő mértékben téríti el, azaz más a törésmutatója a különböző színekre vonatkozóan. Igazából ez is egy tapasztalat! Pontosan azt látjuk, hogy az ibolyát jobban eltéríti, a vöröset kevésbé, tehát más a vörös és az ibolyaszínre vonatkozó törésmutatója. A magyarázathoz meg kell értenünk, hogy a különböző hullámhosszúságú fény terjedési sebessége más a különböző közegekben és a más terjedési sebesség miatt más irányba térül el. Az irány megértéséhez szükséges a Fermat-elv, és folytathatnánk tovább a sort… A kísérlet a jéghegy csúcsa, és az oktatásunkban meg kell találnunk azt a mélységet, ameddig elmehetünk a „miért?” keresésében.

E. Interaktivitás

A tanulói kísérletekben és a kísérletekre épülő projektfeladatokban egyértelmű a tanulói aktivitás fontossága, azonban demonstrációs kísérletek során sem szabad megfeledkeznünk arról, hogy a hallgatóságot tevékenyen be lehet vonni. A diákokra lehet bízni az egyszerű kísérleti eszközök kezelését, a műszerek leolvasását, a táblai dokumentáció készítését, így a tanár ellenőrző szerepben irányítja a munkát. Ennek lehetséges előnye, hogy a diákok jobban figyelnek, hiszen társaikat láthatják (a bevont diákok számára megtisztelő), de természetesen ez általában több időbe kerül, hiszen a diákokat pontos utasításokkal irányítanunk kell, bizonytalanabbul kezelik a műszereket, stb. Problémás lehet, hogy a közreműködő diákok lemaradnak a saját füzetükbe való jegyzeteléssel.

Természetesen nem lehet mindig mindenkit bevonni, de érdemes erre törekedni. Egy egyszerű módszer, hogy az egész csoportot aktivizáljuk, ha egymás után minden diák megcsinál egy lépést a kísérletből vagy sorozatmérésnél egymás után következnek. Ha előre bejelentjük, hogy mindenkire sor fog kerülni, akkor garantáltan mindenki oda fog figyelni, mi történik előtte. Gondolhatunk itt például az Ohm-törvény kimérésére, ahol minden diákra rá lehet bízni a feszültség növelését, és az adott feszültséghez tartozó áramerősség leolvasását. Fontos megjegyezni, hogy a tanár végezze el a kísérletet, ha az veszélyes (pl. veszélyes vegyszereket szükségesek, nagy hővel jár, nagy feszültség szükséges stb.) és/vagy ha speciális eszközöket (drága mérőműszer, nagyméretű üvegeszköz) igényel. A kísérlet bemutatása közben hívjuk fel a gyerekek figyelmét a veszélyforrásokra. Ha a tanár épsége, vagy egy drága műszer veszélyben forog, akkor biztosan figyelni fognak a diákok.

F. Jól kérdezni

Figyeljünk oda, hogy a diáknak csak olyan kérdést fogalmazzunk meg, amit meg kell tudniuk válaszolni. Ne tegyünk fel túl általános kérdést, hogy a diáknak még azt is meg kelljen fejtenie, vajon mire is kíváncsi a tanár. Bonyolult, összetett kérdések esetén lépésenként haladjunk. Például a szomjas kacsa játék esetén: nem érdemes kezdetben azt kérdezni, hogy miért kúszik fel a kacsa alsó tartályából a víz a felsőbe, mert ahhoz több lépés kell. Rávezetésként kérdezhetjük a következőket:

• Mi történik a kacsa fején lévő vízzel, mikor kikerül a pohárból? (Párologni kezd)
• A kacsa fejében lévő gáz hőmérséklete ennek hatására hogyan változik? (Csökken)
• Ekkor a nyomása hogyan változik? (Csökken)

Ezután már elérkezhetünk annak megfogalmazásához, hogy a nyomáskülönbség miatt az alsó tartályban lévő levegő nyomja fel a vizet a felsőbe. Nagyon fontos, hogy ha tudjuk, hogy megválaszolható kérdést tettünk fel, de nincs jelentkező a megválaszolására, akkor nyugodtan szólítsunk fel valakit. Sokszor előfordul, hogy tanárjelöltek hosszú ideig várnak, kérlelik a hallgatóságot, hogy válaszoljon végre valaki. Ehelyett érdemes egy konkrét nevet mondani és várni a választ.

G. Demonstrációs mérőkísérletek

A demonstrációs mérőkísérletek az 1-es fejezetben leírtaknak megfelelően nagyon fontosak. Ezeknél a gondos tervezés elsődleges. Meg kell tervezni a műszerek láthatóságát, a diákok bevonását, az eredmények rögzítését és kiértékelését és természetesen tudnunk kell, hogy pontosan milyen eredményre számítunk, tehát próbamérést is kell végeznünk. Ha a diákok kezébe adunk eszközöket, akkor győződjünk meg előtte róla, hogy helyesen és balesetmentesen tudják használni. Ha bonyolultabb (esetleg veszélyesebb) mérésről, vagy eszközről van szó, akkor jobb, ha a tanár egyedül végzi.

A mérések egy nehézsége, hogy még középiskolában sem számolunk általában hibát. Ennek hiányában nehéz eldönteni, hogy például a nehézségi gyorsulásra mért 9,5 m/s² jónak számít‑e? Érdemes a hibaforrásokat mindig megbeszélni, de ha nincs lehetőségünk számszerűsíteni a hibát, akkor ökölszabályként mondhatjuk, hogy ha a mért és a számolt (vagy irodalmi) érték eltérése, a számolt (vagy irodalmi) érték 10%-át nem haladja meg vagy nagyságrendileg helyes az eredményünk (pl. Avogadro-állandó mérése, molekulaméret meghatározása stb.), akkor az jó mérésnek számít (persze tanórai körülmények között).

Általános iskolában kiemelten nehéz ennek az elfogadtatása. Ott sokszor még a 3. értékesjegyben való eltérés is szemet szúr a diákoknak és meg vannak győződve róla, hogy mérési eredményünk rossz. Méréseink során ki kell alakítanunk azt a szemléletet, hogy fizikai mérésekből nem kapható egy fizikai paraméter tökéletesen pontos (egzakt) értéke. Mindig egy intervallumot adhatunk csak meg, melynek nagyságát az adott mérési módszer, illetve mérőeszköz hibája határozza meg. A mérőmódszer fejleszthető, ezáltal a hiba csökkenthető, így közelítünk az irodalmi adathoz, ami szintén nem egy konkrét szám, hanem egy intervallum. Ennek nehéz elfogadhatóságát az adja, hogy a diákok a négyjegyű függvénytáblázatban konkrét számokat látnak, nincs feltüntetve az értékek hibája. Ez persze bizonyos fokig érthető, hiszen a nagyon pontos mérési módszereknek köszönhetően ez a hiba a legtöbb anyagi paraméter esetében már olyan kicsi, hogy nem érdemes feltüntetni, de fontos tudni, hogy van bizonytalanság minden értékben. Érdemes a diákoknak néhány egyszerű példán keresztül szemléltetni a leolvasás pontosságának jelentőségét.

H. Számológép használata

A tanórán és kifejezetten a demonstrációs mérőkísérletek bemutatása során gyakran előfordul, hogy számológép használatára van szükség a kiértékelés során. Ez sok zavart szokott okozni a tanórán. A tanárnál sokszor nincs gép, a diákok segítségét kéri, de kifejezett felszólítás nélkül általában nem lehet értelmes (idő alatt) választ kapni. Érdemes a csoportot már a kezdetektől úgy trenírozni, hogy mindenki próbálja a saját számológépén kiszámolni a felmerülő feladatot. Emellett fontos lenne, hogy a tanár is saját gépén ellenőrizze az eredményt (megjegyezzük, hogy természetesen előzetesen a tanárnak már tudnia kell az eredményt nagyságrendileg, hogy a diákoktól kapott nyilvánvalóan rossz válaszokat kiszűrhesse). Az idők során a diákok közül kiválasztásra kerülhet valaki, aki stabilan és jól számol, így gyors eredmény tőle mindig várható, emellett fenn kell tartani, hogy mindenki minden feladatnál használja a saját számológépét.

I. Számítógépes mérések és demonstrációk

A számítógép rengeteg mérésre és demonstrációs kísérletre nyújt lehetőséget.

Mérőkísérletek esetén pedagógiai szempontból a leggyakoribb hiba a számítógépek alkalmazásában, hogy sokszor teljesen átveszik a kísérletező szerepét. Elvégzik automatikusan a kísérletet, felveszik a mérési adatpontokat és utána még ki is értékelik. Néhány esetben még az összeállítás sem a diák, vagy a tanár dolga, mert előre gyártott céleszközök állnak rendelkezésre. Mérőkísérleteknél nagyon fontos, hogy a diák a számítógép bevonása előtt „kézzel” is elvégezzen hasonló mérést! Például Tracker program segítségével mozgásokat tudunk elemezni. Használata során a kísérletet filmre vesszük, utána egyszerűen megjelöljük a test helyét a képkockákon és a program kidobja a hely-idő, sebesség-idő és gyorsulás-idő grafikonokat. Ha a diák előtte nem alkotott meg egyedül (vonalzóval és stopperrel) egy hely‑idő grafikont, akkor nem fogja tudni, mit csinál a program. Ezáltal a lényeget, az eredmény kiértékelését nem fogja érteni. Hasonlóan, a modern adatgyűjtők a szenzoraikkal nagyon sok fizikai paramétert tudnak mérni az idő függvényében. Azonban, ha a diák nem használta saját kezűleg a mérőeszközöket, akkor nehezen fogja tudni értelmezni az eredményeket. A mérőprogramok használata persze fontos a fizikaórákon, hiszen olyan esetekben, amikor kézzel már nem lehet mérni, akkor ezek gyors és látványos eredményre vezetnek. Gyorsaságukat viszont csak akkor lehet kihasználni, ha a diák érti a működésüket, így gondos előkészítést igényelnek.

A számítógépes demonstrációk legnagyobbrészt videóra rögzített kísérletek bemutatását jelentik. Természetesen, ha a tanár túlterheltsége, vagy a szertár állapota nem engedi az élő kísérletezést, akkor ez is jobb, mint a semmi. Gondos válogatás, mérlegelés szükséges ahhoz, hogy megtaláljuk azt a videót, ami a tanórán bemutatható. Manapság szerencsére rengeteg jó minőségű film érhető el az interneten. Ebbe a kategóriába tartoznak azok a felvételek, melyek egy jelenséghez kapcsolódó technikai alkalmazást, természeti jelenséget, vagy vicces bakit mutatnak be. Ezeket osztálytermi körülmények között nehéz bemutatni, de szemléletesek és/vagy mókásak (ezért a jegyzetben is sok ilyen példát hozunk).

J. Szavazás

A tanulói aktivitást növeli a szavazás is. Megszavaztathatjuk pl. egy kísérlet kimenetelére vonatkozó hipotézis-alternatívákat. Szavazás előtt a diákok természetesen érveljenek saját magyarázatuk mellett és a többieké ellen! A vitával és a szavazással a diákok érdekelté válnak a kísérlet kimenetelében, ezáltal jobban figyelhetnek.

Előfordulhat, hogy a diákok egymást lesik a válaszadáskor és mindig együtt szavaznak a legokosabbal. Ennek kivédésére alkalmazható a számolásra történő azonos idejű szavazás. Érdemes megjegyezni, hogy jelentkezéssel nemcsak két lehetőségünk van (jobb, vagy bal), lehet nem jelentkezni és két kézzel jelentkezni is, így egyszerű lebonyolítani például az egyik, másik, mindkettő, egyik sem jellegű szavazásokat.

A szavazás sose legyen öncélú! Nem azért szavazunk, hogy legyen egy szavazás, hanem tudatosítani szeretnénk a diákokban hogy az önálló gondolkodás és véleménynyilvánítás fontos. Ennek megfelelően a szavazás mellett érdemes rákérdeznünk arra is, hogy ki miért szavazott úgy. Az indoklást követően újra lehet szavazni, megkérdezni kit győzött meg, kinek van ellenvéleménye, stb. A tanár is irányíthatja a véleményalkotást, új szempontok megadásával, vagy ha felhívja a diákok figyelmét új tapasztalatokra. Indokolt esetben nagyon tanulságos lehet, ha a tanár szándékosan vezeti félre a diákokat, így sokkal nagyobb lehet a megdöbbenés. Ez esetben azonban vigyázzunk, hogy végül a diákokban a helyes magyarázat rögzüljön!

A szavazást lebonyolíthatjuk természetesen mobiltelefonon keresztül, például Kahoot! vagy más internetes felületek segítségével. Ennek már csak az eszközök elérhetősége és a tanár, illetve a diákok felkészültsége szabhat gátat.

K. Hipotézisalkotás

Minden kísérletnél érdemes a diákok véleményét meghallgatni a kísérlet kimenetelével kapcsolatban. Azzal, hogy elméletet alkotnak, érdekessé is válik a kísérlet lefolyása. Fontos, hogy hipotézisalkotás előtt a diákok alaposan megismerjék a kísérleti összeállítást, valamint azt, hogy pontosan mit fogunk csinálni. Sokszor előfordul a mikrotanítások során, hogy a hallgató minimális információ közlése után megkérdezi a hallgatóságot: „Szerintetek mi fog történni?”. Ettől a kérdéstől tartózkodni kell, mert nagyon sok (legtöbbször vicces és időrabló) válasz lehetséges. Érdemes specifikálni: Mit fogunk látni az árammérőn? Hogyan változik a feszültség nagysága, ha növelem az ellenállás nagyságát? Először mindig fogalmazzuk meg magunknak, hogy milyen választ várunk és utána lehet a megfelelő kérdésen gondolkozni, ami ebbe az irányba tereli a hallgatóság gondolkodását.

L. Történelmi bevezetés, technikai alkalmazások, természeti jelenségek

A diákok többségének érdeklődését fel lehet kelteni egy kísérlet kapcsán, ha hangsúlyozzuk a történelmi jelentőségét, természeti jelenséghez való kötődését, vagy a mindennapi hasznosságát! Ez hatványozottan igaz humán érdeklődésű diákok esetén. Mindenképpen törekednünk kell, hogy egy kísérlet ne legyen öncélú! Meg kell találnunk azokat a kapcsolódási pontokat, mellyel a diákok fontosnak, saját életüket is meghatározónak érzik a kísérlet megértését.

M. Egyszerű üzenetek megfogalmazása

A diákok többségének nehézséget jelent egy törvény értelmezése. Példaként említjük a Boyle – Mariotte törvényt: „ideális gáznál állandó anyagmennyiség és hőmérséklet esetén, a térfogat és a nyomás fordított arányosságban áll egymással”. A törvényt természetesen meg kell pontosan fogalmazni, de utána egyszerű üzenetek is levonhatók. Ezek lehetnek

• minél-annál típusú kijelentések: „tehát a törvény azt jelenti, hogy minél nagyobb a térfogat, annál kisebb a nyomás”; „minél kisebb a nyomás annál nagyobb a gáz térfogata”, stb.  
• ha változik az egyik paraméter, akkor hogyan változik valamelyik másik: „ha csökken a térfogat, akkor nő a nyomás”.

Természetesen ezek a kijelentések általában gyengébbek, hiányosabbak, mint a valós törvények, hiszen ezek segítségével egy egyenes arányosság, vagy exponenciális kapcsolat nem kifejezhető, de a folyamatok irányát megadják és fontos, hogy ez rögzüljön.

N. Gondos előkészület és a rend fenntartása

A kísérletezés csak akkor hatékony, és éri el a második fejezetben leírt célokat, ha a kísérletek működnek. Régi vicc: „A kémia kísérletek azok, amik büdösek. A fizika kísérletek azok, amik nem működnek.” A fizika oldaláról a vicc háttere egyértelmű: ha nem készítünk gondosan elő egy kísérletet, akkor valami biztosan elromlik. Ez még akkor is előfordul, ha előző nap állítottuk össze az elrendezést és ki is próbáltuk a kísérletet. Közvetlen a bemutatás előtt is mindenképpen röviden ki kell próbálni! Ha nem működik, akkor nem érdemes bevinni, maximum mutathatjuk, hogy ezt a kísérletet jövő órán fogjuk bepótolni, mert valami baj van. Ezzel az érdeklődésüket nem veszítjük el! Ha mégsem jön össze valami, akkor legyünk lazák és lépjünk túl (ha nem látjuk rögtön a megoldást, akkor nem érdemes időt tölteni). Ha a diákok nevetnek az legtöbb esetben jó nekünk. Látszik, hogy figyelnek és legközelebb valószínűleg jobban fognak. Természetesen, az már nem elfogadható, ha egy tanárnak soha nem sikerül egy kísérlet sem. Egy-egy baki vagy hiba akár a tanár iránti rokonszenvet is növelheti a diákokban, de a sorozatos sikertelenség hiteltelenséget, tekintélyvesztést eredményez.

Természetesen vannak esetek, amikor a kísérlet nem technikai, hanem fizikai okok miatt nem működik. Az elektrosztatika témakörében sokszor problémát jelent a magas páratartalom. Ilyenkor az eszközök hamar elvesztik töltésüket, amitől a jelenségek nem látszanak, vagy éppen fordítva viselkednek. Példa lehet a fordított viselkedésre a töltések közötti erőhatás demonstrálása. Ebben az esetben gyakran előfordul, hogy látszólag az azonos töltésű rudak is vonzzák egymást. Ennek oka, hogy párás időben az egyik rúd hamar elvesztheti töltését (általában az, amit a tűcsapágyra rakunk). Ekkor a másik töltött test megosztás révén vonzani fogja a semleges rudat.

Mint ez a példa is mutatja, előfordulhat, hogy egy kísérlet gondos előkészítés ellenére is nem várt eredménnyel jár. Ez sokszor megzavarja a tanárt is, ezért fel kell készülni, hogy megtaláljuk az esetleges fizikai problémákat is, és a diákoknak meg tudjuk magyarázni a furcsa, nem várt tapasztalatot. Természetesen, ha a tanóra idejébe belefér, addig próbálkozzunk, amíg nem sikerül tökéletesen a kísérlet.

A demonstrációs kísérleteknél alapkövetelmény a láthatóság, erre a kísérletek összeállításakor nagyon figyeljünk! Használjunk nagyméretű eszközöket, alkalmazzunk emelvényt, hívjuk közelebb a diákokat (ha a kísérlet veszélytelen). Ha egy kísérlet kicsi elemekből áll, vagy a jelenség kis méretben valósul meg, akkor manapság mobiltelefonról is egyszerűen kivetíthető, vagy egy webkamera beállítása is egyszerű.

Nagyon fontos továbbá a szertárban a rend fenntartása. Az eszközöknek legyen kijelölt helye (pl. a témakörönként feliratozott szekrényekben, polcokon) és használat után mindent a helyére kell visszatenni. Ennek hiányában a legtöbb időt az eszközök összeszedése fogja felemészteni, illetve fennáll a veszélye, hogy az eszközök leesnek, eltörnek. Mivel az iskoláknak általában nincs anyagi lehetőségük szertárfejlesztésre és az eszközök pótlására, a felelőtlenség nagy károkat tud okozni!

Kísérletezéskor gyakran előfordul, hogy valami tönkremegy, lemerül az elem, elfogy a vegyszer stb. Ezt mindig a bekövetkezése után egyből kell megoldani, egyébként elfelejtődik és akkor okoz problémát, mikor valaki azt a kísérletet szeretné bemutatni.

A szertár rendjének fenntartása azért is fontos, hogy a kollégákra tekintettel legyünk. Sok iskolában általában nemcsak egy fizikatanár dolgozik, kísérletezik. Egymás munkáját is segítjük, ha az eszközöket a helyükön tároljuk, a javításokat, pótlásokat elvégezzük. Ezáltal hozzájárulunk a jó munkaközösségi légkör kialakításához, fenntartásához.

O. Balesetvédelem

Balesetvédelemről hosszan lehet olvasni a  Fizika tanítás a középiskolában I. jegyzet egyetemi jegyzet 746-748. oldalán. Azt nem szeretnénk megismételni. Három alapszabályt érdemes kihangsúlyozni:

1. Csak olyan kísérletet szabad elvégezni, melyet magabiztosan ismerünk. Azaz tudnunk kell, hogy mit, miért és hogyan kell csinálni. Ha bizonytalanok vagyunk az eszközök működésében, vagy a kísérlet lefolyásában, akkor inkább hagyjuk ki, illetve nézzünk utána, kérjünk segítséget tapasztalt kollégától. Különben az ilyen kísérletek elvégzése egyrészről veszélyes, másrészről nem is szolgál fizikatanítási célokat. Ilyen esetekben a technikai részletekkel több idő megy el, mint a fizikai tapasztalatok elemzésével.
2. Sohasem szabad rögtönözni! A diákok gyakran kérik a tanárt a kísérlet megismétlésére megváltoztatott paraméterekkel. Általánosan elmondható, hogy sikeres kísérletet csak abban esetben ismétlünk, ha egyszerű és rövid, és a kísérletet más beállításokkal megismételni is csak akkor érdemes és szabad, ha biztosan tudjuk a kimenetelt. Például az „emeltyűs pirométer” esetén sokszor az alkohol teljes elégése után sem látszik igazán a különbség a két rúd hőtágulása között. Ekkor a diákok ösztönözhetik az oktatót, hogy töltsön utána az alkoholnak. Ekkor azonban a forró fémtálka belobbanthatja az alkohol gőzét öntés közben, mely nagyon veszélyes. A tanárnak tudnia kell, hogy ilyenkor nem szabad a diákokra hallgatni.
3. A szaktanár csak egyszerű és biztonságos kísérleteket bízhat diákjaira, és a kísérletek iskolai végrehajtásánál jelen kell lennie. Ilyen esetben a diákoknak pontos utasításokat kell adnunk, és azok végrehajtás előtt meg kell győződnünk róla, hogy megértették, mi lesz a feladat. A szabály második fele inkább a diákkísérletek esetén releváns, de a demonstrációs kísérleteknél is fontos, hogy a diákokra inkább az egyszerű és veszélytelen részfeladatokat bízzuk.

Szerencsére a kísérletek legnagyobb része veszély nélkül elvégezhető! Merjünk kísérletezni!

Fontos, hogy tanulókísérletek elvégeztetése előtt a diákoknak rövid balesetvédelmi tájékoztatást kell adnunk!