Uformaliserede opgaver ogfysisk tankegang

Martin NissIMFUFA, NSM, RUC

19. maj 2010

Introduktion

I RUC har siden 1976 udbudt et kursus ifysisk problemløsning

I Kursets formal annonceres som at lære denstuderende at tænke som en fysiker

I ... hvilket defineres som evnen til at løsesakaldte uformaliserede opgaver

I Oplægget udfolder hvad der menes medfysisk tankegang og uformaliseredeopgavers bidrag til træningen af denne

Introduktion

I RUC har siden 1976 udbudt et kursus ifysisk problemløsning

I Kursets formal annonceres som at lære denstuderende at tænke som en fysiker

I ... hvilket defineres som evnen til at løsesakaldte uformaliserede opgaver

I Oplægget udfolder hvad der menes medfysisk tankegang og uformaliseredeopgavers bidrag til træningen af denne

Introduktion

I RUC har siden 1976 udbudt et kursus ifysisk problemløsning

I Kursets formal annonceres som at lære denstuderende at tænke som en fysiker

I ... hvilket defineres som evnen til at løsesakaldte uformaliserede opgaver

I Oplægget udfolder hvad der menes medfysisk tankegang og uformaliseredeopgavers bidrag til træningen af denne

Fakta om kurset

I Kurset er udviklet af Jens Højgaard JensenI Det er et-arigt og ligger pa

bacheloruddannelsens tredie arI Holdstørrelsen er ca. 10I Centrale begreber fra fysikkens

teoribygninger og fænomenteorier dækkes.I Indtil nu er der udviklet over 500 opgaverI Eksamen er 2 fire-timers skriftelig prøve

uden hjælpemidler

I Kurset blev lavet om i 2007.

Fakta om kurset

I Kurset er udviklet af Jens Højgaard JensenI Det er et-arigt og ligger pa

bacheloruddannelsens tredie arI Holdstørrelsen er ca. 10I Centrale begreber fra fysikkens

teoribygninger og fænomenteorier dækkes.I Indtil nu er der udviklet over 500 opgaverI Eksamen er 2 fire-timers skriftelig prøve

uden hjælpemidlerI Kurset blev lavet om i 2007.

Uformaliserede opgaver

Idealer for uformaliserede opgaver pa kursetI Opgaverne skal kunne formuleres i

dagligdags sprogI De skal vedrøre virkelige problemstillingerI Der er “et rigtigt svar” pa demI De skal have en rimelig sværhedsgrad

Der skal være opgaver indenfor alle fysikkensteoribygninger samt visse fænomenteorier.

Opgaveeksempler

1. Estimer en øvre grænse for den effekt envindmølle kan levere

2. Hvilken form har overfladen af en væske ien centrifuge?

3. Pa oliehinder iagttages undertiden farvederinge. Hvor tykke er disse hinder? Er denbla ring inderst eller yderst?

4. Hvordan afhænger gnidningsmodstandenpa en bevæget genstand i en stærktfortyndet gas af genstandens fart?

Fysisk tankegang i uformaliseredeopgaver

Uformaliserede opgaver er abne i deresformulering, men lukkede i deres løsningsrum.

Sa de træner et væsentligt aspekt af fysiskproblemløsningskompetence:evnen til ’at stille skarpt’... som ikke trænes ved mere traditionellestandardopgaver

Fysisk tankegang i uformaliseredeopgaver

Uformaliserede opgaver er abne i deresformulering, men lukkede i deres løsningsrum.

Sa de træner et væsentligt aspekt af fysiskproblemløsningskompetence:evnen til ’at stille skarpt’

... som ikke trænes ved mere traditionellestandardopgaver

Fysisk tankegang i uformaliseredeopgaver

Uformaliserede opgaver er abne i deresformulering, men lukkede i deres løsningsrum.

Sa de træner et væsentligt aspekt af fysiskproblemløsningskompetence:evnen til ’at stille skarpt’... som ikke trænes ved mere traditionellestandardopgaver

Hvad vil det sige at kunne stilleskarpt?

At stille skarpt involverer følgende skridtI Indledende analyse: Hvad er pa færde?I Fysificering: Hvad siger fysikken om

situationen?I Matematicering: Hvordan kan dette

oversættes til matematik?

Et specifikt eksempel

Opgave: For at beskytte dørhængslerne er detgod tømmerskik at anbringe dørstopperen itotrediedele dørbreddes afstand fradørophænget. Hvorfor netop i denne afstand?

Løsning I

Løsning IIImpulsændring ved stød:

Ml/2(ω1 + ω2) =

∫ ∆t

0(K (t)− R(t))dt (1)

Impulsmomentændring ved stød:

13

Ml2(ω1 + ω2) = x∫ ∆t

0K (t)dt (2)

Her af ses ∫ ∆t

0R(t)dt = 0⇒ x =

23

l . (3)

Døropgaven – analyse

I Indledende analyse: Vi er interesserede i atkraften pa hængslet er minimalt

I Fysificering: Vi skal kigge pa ændring afbade impuls og impulsmoment

I Matematicering: For implementere fysikkenskal vi indføre en række hjælpestørrelser

Erfaringer med eksamensbesvarelser afuformaliserede opgaver viser at alle tre trinvolder kvaler for studerende.

Døropgaven – analyse

I Indledende analyse: Vi er interesserede i atkraften pa hængslet er minimalt

I Fysificering: Vi skal kigge pa ændring afbade impuls og impulsmoment

I Matematicering: For implementere fysikkenskal vi indføre en række hjælpestørrelser

Erfaringer med eksamensbesvarelser afuformaliserede opgaver viser at alle tre trinvolder kvaler for studerende.

Døropgaven – analyse

I Indledende analyse: Vi er interesserede i atkraften pa hængslet er minimalt

I Fysificering: Vi skal kigge pa ændring afbade impuls og impulsmoment

I Matematicering: For implementere fysikkenskal vi indføre en række hjælpestørrelser

Erfaringer med eksamensbesvarelser afuformaliserede opgaver viser at alle tre trinvolder kvaler for studerende.

Døropgaven – analyse

I Indledende analyse: Vi er interesserede i atkraften pa hængslet er minimalt

I Fysificering: Vi skal kigge pa ændring afbade impuls og impulsmoment

I Matematicering: For implementere fysikkenskal vi indføre en række hjælpestørrelser

Erfaringer med eksamensbesvarelser afuformaliserede opgaver viser at alle tre trinvolder kvaler for studerende.

Opsamling

I Uformaliserede opgaver kan træne etvæsentligt aspekt afproblemløsningskompetence

I ... men de dække selvfølgelig ikke heledenne kompetence

Se ogsa MN og Jens Højgaard Jensen (2010),Problemløsningskompetence gennemuformaliserede opgaver – erfaringer fra etfysikkursus pa RUC, MONA 1, 54-73

Opsamling

I Uformaliserede opgaver kan træne etvæsentligt aspekt afproblemløsningskompetence

I ... men de dække selvfølgelig ikke heledenne kompetence

Se ogsa MN og Jens Højgaard Jensen (2010),Problemløsningskompetence gennemuformaliserede opgaver – erfaringer fra etfysikkursus pa RUC, MONA 1, 54-73