DEMONŠTRAČNÝ EXPERIMENT VO VYUČOVANÍ FYZIKY
Mgr. Radoslav Kalakay

 Poznávanie žiaka v učebnom procese má byť adekvátne metódam poznávania, používaných v príslušných vedných disciplínach. Obsah poznávania žiaka vo fyzike predstavuje istý didaktický systém učiva, ktorý musí byť viazaný na vedný systém fyziky. Rozvojom vedy sa kladú stále väčšie požiadavky na poznávanie žiakov. S tým súvisí aj hľadanie nových vyučovacích metód. Učebný proces vo svojej mnohotvárnosti zahŕňa mnoho stránok, ktoré treba rešpektovať aj pri objavovaní nových náhľadov na vyučovacie metódy. V tomto smere možno stanoviť, že vyučovanie je proces, pri ktorom sa sústavne kvantitatívne a kvalitatívne rozvíja poznávanie žiakov.

Názornosť pri moderných vyučovacích prostriedkoch treba chápať ako proces, produkt zmyslového poznávania, ktorý súvisí s aktívnou psychickou činnosťou žiaka. Pritom však poznanie nesmie zostať len na stupni zmyslového pochopenia javu, ale musí sa orientovať na podstatu vecí, javov a učebných procesov fyziky a musí viesť až ku abstrakcii. Uplatňovanie princípu názornosti vedie k zvyšovaniu efektívnosti pri učení sa žiaka, povzbudzuje jeho záujem a uľahčuje zapamätanie. Medzi základné prostriedky, uplatňujúce princíp názornosti vo vyučovaní fyziky, patrí školský fyzikálny experiment.

Z jednej strany je experiment chápaný ako postup, ktorý prebieha plánovane krok za krokom podľa vopred pripravenej schémy. Z druhej strany je experiment procesom, v ktorom sa spája proces fyzikálny s procesom myslenia a poznania. Zhrnutím oboch stránok z didaktického hľadiska možno povedať, že fyzikálnym experimentom možno predvádzať javy fyzikálneho sveta premyslene (s určitým zámerom). Experiment ako metóda poznania sa zakladá na pozorovaní reálne existujúcich objektov upravených tak, aby sa umožnilo alebo zjednodušilo ich skúmanie. [1]
Demonštračný experiment zaraďuje učiteľ fyziky do vyučovacieho procesu ako prostriedok na riešenie problému, overovanie hypotézy, prípadne ako návod na osvojenie zručností žiakov. To znamená, že pokus vo vyučovaní fyziky je vždy didakticko-metodicky upravený s určitým zámerom.

Podľa didaktickej funkcie rozlišujeme tieto typy pokusov:
pokus motivačný - zaraďuje sa obyčajne pred výkladom nového učiva. Slúži na prebudenie záujmu žiakov o novú tému, demonštruje zaujímavý alebo dôležitý jav, na osvojenie ktorého je potrebné poznanie príslušných fyzikálnych zákonov. Jeho úlohou je vzbudiť záujem žiakov o problém, ktorý treba riešiť.
heuristický pokus - žiaci sa zúčastňujú na odhaľovaní doteraz neznámych fyzikálnych javov a ich zákonitostí,
overovací pokus - overuje sa ním správnosť zákona odvodeného deduktívne.
ilustračný pokus - slúži na spestrenie a doplnenie výkladu učiva praktickou aplikáciou, často demonštruje aplikáciu odvodených poznatkov v praxi,
historický pokus - ide o pokus, ktorý zachytáva historické pozadie objavenia vysvetľovaného javu,
pokus opakujúci a prehlbujúci učivo - nasleduje za výkladom nového učiva. [2]

 Z didaktického hľadiska je pokus je prevažnej väčšine prípadov pedagogicky upravený, takže žiakom môžu byť sprístupnené cieľavedome upravené didaktické správy. Žiak má na základe svojich skúseností zisťovať dáta, ktoré sú z celej rady premenných dôležité pre určenie hľadaných súvislostí alebo zákonitostí. Pokus je prameňom signálov, ktoré žiak spracováva do informácií a tie ukladá do vedomia. Informácie môže prijímať priamo alebo prostredníctvom meradiel. Pokus je tak jednou z foriem získavania informácií o objektívnej realite. Realizácia experimentu vyžaduje určitý stupeň riadenia žiakov, prevod vnímania na pozorovanie (usmernené vnímanie ), aby sa získali tie informácie z množiny signálov, ktoré sú v danej chvíli podstatné. Vytváraním logických štruktúr, operačných systémov a pracovných postupov sa stáva experiment oporou pre zapamätanie. Experiment má v sebe zakódované aj psychické regulačné prvky, ktoré môžu výrazne aktivizovať žiakov, budiť ich záujem, navodzovať ich tvorivý prístup k experimentálnemu riešeniu úloh. V priebehu experimentu sa žiaci zoznamujú s cestami (pracovnými postupmi ), pomocou ktorých sa vo fyzike získavajú poznatky. Pri experimentovaní sa žiaci učia ovládať základy techniky práce so špeciálnym experimentálnym materiálom. [3]

Podrobnejšie môžeme klasifikovať fyzikálne experimenty podľa viacerých kritérií. Napríklad z hľadiska procesuálneho experiment ako didaktický prostriedok rozlišujeme podľa toho, akú funkciu plní vo vyučovacej hodine na: expozičný, heuristický, verifikačný, fixačný, aplikačný a diagnostický. Synonymom pre experiment vo vyučovaní fyziky je pojem demonštračný pokus. Tento pojem má aj užší význam. Pod demonštračným pokusom, v užšom význame, rozumieme pokus realizovaný samotným učiteľom.

Demonštračný experiment možno prevádzať pri výklade učiva, pri opakovaní a prehlbovaní učiva, alebo pri kontrole vedomostí. Možno teda povedať, že experiment ako spôsob získavania informácií je celkom, v ktorom musí byť pre úspešné riešenie úlohy každý jednotlivý krok splnený. Preto radenie jednotlivých krokov má vždy vychádzať z logickej stavby učiva, ktoré má byť žiakom sprístupnené a má odpovedať metóde, ktorá bola zvolená na predávanie informácií.

V realizácii experimentu sa nachádzajú nasledujúce stránky :
-      obsah (čo má byť skúmané ),
-      úloha (prečo to má byť skúmané ),
-      materiálové podmienky (čím sa dosiahne stanovený cieľ, experimentálne zariadenie),
-      postup experimentovania (ako s materiálom -experimentálnym zariadením- pracovať).

 Dynamika experimentálneho riešenia úloh vedie žiaka nie len k zapamätaniu učiva, ale tiež vytvára podmienky pre formatívny a regulačný proces. V cykle prípravy, priebehu a spracovaní experimentu ide predovšetkým o žiakovu účasť a uplatnenie jeho aktivity v učení. Žiak pritom musí chápať čo sa v tej ktorej fáze pokusu koná a prečo sa to koná, musí uvedomele prijímať informácie a operovať s podnetmi a faktami a spracovať ich.

Požiadavky na demonštračný experiment

Na realizovaný demonštračný experiment sú kladené nasledovné požiadavky:
-      má byť zaradený do výkladu témy, do ktorej organicky patrí,
-      má byť názorný, jednoduchý, pochopiteľný a presvedčivý,
-      žiaci majú byť pri pokuse zapojení aktívne svojím plným vnímaním,
-      vyučovacia hodina má byť obohatená vhodným počtom pokusov,
-      demonštrácia má byť sprevádzaná náčrtom na tabuli, ktorý ukazuje, ako má byť demonštračná súprava usporiadaná.

 Svojím priebehom a prevedením slúži demonštračný experiment žiakom ako vzor v príprave na ich samostatnú vedeckú činnosť, ktorú uplatnia hlavne na hodinách laboratórnych cvičení. Táto činnosť vytvára žiakom podmienky na aktívnu myšlienkovú a manuálnu prácu. Pocit zvedavosti, vyvolaný u žiakov, stojí na začiatku realizácie každého fyzikálneho experimentu. Dostávajú sa do problémovej situácie, ktorú majú riešiť experimentálne. Je tu nutná vlastná aktívna myšlienková činnosť, ktorá spočíva v hľadaní a nájdení cesty na dosiahnutie určitého cieľa. Ide o tvorivé myslenie zamerané na vytváranie vlastných algoritmov a hypotéz.

Na metodiku a techniku vykonania demonštračného experimentu sú kladené nasledujúce požiadavky:
1.   Zabezpečiť dobrú viditeľnosť pre všetkých žiakov zúčastňujúcich sa na pozorovaní.
2.   Postarať sa o názornosť a výraznosť pokusov, aby žiaci pochopili jav, ktorý demonštrujeme.
3.   Demonštračný experiment má u žiakov vyvolať záujem, mobilizovať pozornosť celej triedy.
4.   Tempo uskutočňovania pokusu by malo vždy zodpovedať tempu, ktorým ho žiaci vnímajú.
5.   Pokus musí byť presvedčivý, žiak nesmie pochybovať o správnosti výsledkov pokusov.

Preto je potrebné vedľajšie javy sprevádzajúce základný jav zredukovať na minimum. Ak sa to nedá, treba urobiť sériu rôznych pokusov, ktoré ukážu, že vedľajšie javy neovplyvňujú výsledok základného pokusu. Ak je pokus nespoľahlivý, vyvoláva u žiakov neistotu a budí nedôveru k učiteľovi. Takýto pokus je lepšie z vyučovacieho procesu vyradiť.