I denne del gennemgås fysiklærernes og elevernes beskrivelse af og holdninger til overgangen mellem grundskole og gymnasium og til det faglige indhold i fysikundervisningen i gymnasiet.
Først gennemgås obligatorisk niveau og derefter højt niveau. Måden det faglige indhold bliver gennemgået på, svarer til bekendtgørelsens opdeling af stoffet i kernestof, perspektiver og eksperimentelt arbejde.
2.5.1 Overgangen fra grundskole til gymnasium
Dokumentationen viser at mange elever oplever mødet med fysik i gymnasiet som mødet med et nyt fag. Fra grundskolen kender de faget fysik/kemi, og de fleste elever oplever adskillelsen af de to fag i gymnasiet som en stor forandring. Mange elever kommer med positive erfaringer fra grundskolen hvor de især fremhæver det eksperimentelle arbejde som sjovt og spændende. Men en del elever ville gerne i højere grad have arbejdet med kvantitative beregninger af
forsøgsresultater og udarbejdelse af fysik/kemirapporter i grundskolen bl.a. som en forberedelse til gymnasiets naturvidenskabelige undervisning. Gymnasiets fysiklærere vurderer generelt at
eleverne er gode til den praktiske udførelse af eksperimentelt arbejde når de starter i gymnasiet, og at de er vant til og gode til selvstændige arbejdsformer som gruppe- og projektarbejde.
Elevernes regne/matematikforudsætninger vurderer fysiklærerne derimod næsten enstemmigt til at være meget ringe.
Evalueringens dokumentation har vist at størstedelen af fysiklærerne ikke laver en længerevarende introduktion til fysikfaget, men hurtigt går i gang med selve undervisningen. Samtidig efterspørger eleverne en mere tydelig og grundig introduktion til fysikfaget som en konsekvens af at de oplever faget som nyt i mange henseender.
Evalueringsgruppen anbefaler at eleverne allerede i grundskolen udarbejder fysik/kemi-rapporter der indeholder kvantitative forsøgsberegninger da det anses som en central del af et
naturvidenskabeligt fag. Det er evalueringsgruppens vurdering at en grundig introduktion til fysikfaget og dets grundlæggende bestræbelser er et vigtigt udgangspunkt for gymnasiets undervisningen i faget. Evalueringsgruppen anbefaler derfor at fysiklærerne og
Fysiklærerforeningen udvikler et introduktionsforløb der skal hjælpe til hurtigt at give fysikfaget en identitet i elevernes bevidsthed. Evalueringsgruppen er bekymrede over de næsten enstemmige udtalelser fra fysiklærerne om elevernes manglende færdigheder i regning/matematik og anbefaler derfor dels at fagkonsulenterne for fysik og matematik i gymnasiet i fællesskab vurderer Faghæfte 12 Klare mål for matematik i forhold til de regne/matematikfærdigheder der er nødvendige og ønskelige i gymnasiets fysikundervisning, og dels at der laves en koordineret plan for introduktion til matematik og fysik i gymnasiet i samarbejde mellem skoleledelse, matematik- og fysiklærere.
2.5.2 Kernestof
Dokumentationsmaterialet har vist at en stor del af fysiklærerne lægger meget vægt på en systematisk gennemgang af kernestoffet med udgangspunkt i videnskabsfaget fysik - som de kender det fra deres egen uddannelse på universitetet. Vægten i undervisningen ligger på teori, formler og begreber der behandles i et fysikfagligt sprog. Eleverne finder også denne side af faget vigtig, men efterspørger muligheder for i højere grad at kunne bruge almindeligt dagligsprog i arbejdet med fysikfaglige emner. Eleverne angiver at det har stor betydning for deres forståelse af faget. En del lærere og mange elever efterspørger også mulighed for at arbejde med mere aktuelle emner og gerne behandlet ud fra andre vinkler en den matematiske bearbejdning i dybden.
Det er evalueringsgruppen opfattelse at fysiklærerne er meget optagede af at give eleverne de bedst mulige kompetencer inden for kernestoffet. Men evalueringsgruppen har også den opfattelse at en stor del af fysiklærerne sætter lighedstegn mellem kernestoffet og et systematisk undervisningsprincip hvilket bekendtgørelsen ikke nødvendigvis lægger op til. Det er
evalueringsgruppens vurdering at undervisningen i højere grad bør tage hensyn til elevernes behov for at arbejde med kernestoffet på forskellige måder og deres behov for også at kunne bruge dagligsproget i dette arbejde.
Evalueringsgruppen anbefaler at fysiklærerne udvikler undervisningen i kernestoffet så eleverne får større mulighed for at bruge deres dagligsprog parallelt med formelsproget. Det er vigtigt for elevernes begrebsdannelse og fortrolighed med stoffet. Desuden anbefaler evalueringsgruppen at fysiklærerne lægger mere vægt på forskellige typer af faglige mål, dvs. at ikke alle emner
behandles til samme matematiske dybde, men at nogle emner i stedet behandles i en bredere sammenhæng med større vægt på perspektiver.
2.5.3 Perspektiver
Dokumentationen viser at perspektivernes fylde i undervisningen er meget forskellig fra lærer til lærer. Samlet set ser det dog ikke ud til at perspektiverne fylder så meget, og det virker som om aktuelle emner mm. ofte indgår i undervisningen i en forholdsvis usystematisk form. Eleverne giver generelt udtryk for at de synes at perspektiverne står for svagt i undervisningen. De finder det meget vigtigt for deres interesse og forståelse af fysik at faget bliver sat ind i en større
sammenhæng, og de lægger især vægt på at undervisningen skal skabe forbindelser til verden uden for skolen. En del lærere giver også udtryk for gerne at ville bruge mere tid på
perspektiverne. Nogle af disse lærere ser imidlertid fagets tradition der kun regner en bestemt slags fysikfagligt indhold som lødigt, som en forhindring for at lægge mere vægt på
perspektiverne.
Det er evalueringsgruppens opfattelse at arbejdet med perspektiverne i undervisningen er væsentlig for elevernes fagopfattelse. Evalueringsgruppen anbefaler at perspektiverne får mere vægt i undervisningen, og at fysiklærerne anerkender at der kan ligge en anden slags faglig tyngde her som er relevant i gymnasiefaget fysik. For at understøtte arbejdet med fagets
perspektiver anbefaler evalueringsgruppen at der ved den mundtlige eksamen lægges mere vægt på og gives en mere positiv bedømmelse af behandling af fagets perspektiver.
2.5.4 Eksperimentelt arbejde
Dokumentationen viser at det eksperimentelle arbejde i både læreres og elevers bevidsthed udgør en væsentlig del af fysikundervisningen. Både lærere og elever har en meget positiv holdning til det eksperimentelle arbejde fordi det giver mulighed for at eleverne kan arbejde selvstændigt og at stoffet kan belyses fra flere vinkler. Den væsentligste problemstilling der har vist sig i
dokumentationsmaterialet i forbindelse med det eksperimentelle arbejde, er forholdet mellem åbne og lukkede forsøg. Der er stor forskel på hvor åbent det eksperimentelle arbejde
tilrettelægges fra den ene klasse til den anden. På den ene side fremhæver mange lærere og elever at det er væsentligt at arbejde med åbne forsøg fordi eleverne i højere grad selv skal tænke og danne hypoteser. En del elever fremhæver også at en mere åben tilgang til det eksperimentelle arbejde giver dem oplevelsen af at arbejde mere autentisk med fysikken. På den anden side ligger der også en værdi i de lukkede forsøg: dels tjener de til at belyse kernestoffet fra en anden vinkel
end den teoretiske hvilket af nogle elever fremhæves som en støtte for forståelsen, og dels kan der ligge en værdifuld læring i forhold til den rent praktiske udførelse af et forsøg som fx opstilling, apparathåndtering og efterbearbejdning. Samtidig er der nogle elever der peger på at der ligger en tryghed i de lukkede forsøg, og at de bliver usikre hvis forsøget er mere åbent.
Endelig peger en del lærere på det forhold at det er vigtigt at lave forsøg der altid ”lykkes”, dvs.
forholdsvis lukkede forsøg, fordi det eksperimentelle arbejde indgår i eksamen hvor det ikke nytter at eleverne står med en række ubrugelig data og en manglende konklusion. Samlet set ser der ud til at være en ret uafklaret holdning til hhv. de åbne og de lukkede forsøg blandt fysiklærerne - som en konsekvens af de forskellige forhold og hensyn der er nævnt ovenfor.
Det er evalueringsgruppens opfattelse at både åbne og lukkede forsøg har en vigtig funktion i undervisningen, men at det samtidig er vigtigt at skelne i mellem de forskellige læringsmål der kan være knyttet til de to typer af forsøg. Hvis eleverne ikke er helt klar over om formålet med et bestemt forsøg er at tilegne sig noget af kernestoffet, eller om formålet er at lære at arbejde eksperimentelt med en åben problemstilling, så vil en del elever formodentlig blive usikre på arbejdet. Evalueringsgruppen er samtidig opmærksom på at arbejdet med åbne forsøg ofte er mere tidskrævende og kræver mere individuel vejledning af eleverne.
Evalueringsgruppen anbefaler at fysiklærerne mere bevidst skelner mellem forsøg der har til formål at formidle kernestoffet, og forsøg der har til formål at udvikle elevernes evne til at arbejde eksperimentelt og naturvidenskabeligt, og at formålet tydeligt kommunikeres til eleverne.
Desuden anbefales det at skoleledelsen sørger for at der er to lærere til at vejlede en klasse i forbindelse med det længerevarende eksperimentelle arbejde. Endelig anbefales det at skolerne og Undervisningsministeriet overvejer alternative muligheder for inddragelse af det
eksperimentelle arbejde til eksamen.
2.5.5 Anvendelse af IT
I bekendtgørelsen for fysik er der krav om at eleverne skal kunne anvende edb-udstyr til
dataanalyse og - opsamling. Dokumentationsmaterialet viser at de fleste elever har prøvet dette, men i forskelligt omfang. Generelt anvendes IT mest til skrivning og til beregningsopgaver. Der er mange andre muligheder for at anvende IT i fysikundervisningen; nogle lærere har integreret stor og varieret brug af IT i deres undervisning, men generelt benyttes mange af mulighederne kun i begrænset omfang. Fysiklærerne peger selv på en række fordele, men også på en del problemer når forskellige IT-redskaber bruges i undervisningen. Fordelene ligger fx i de nye muligheder for at lave simulationsforsøg, forsøg med meget hurtige eller langvarige fænomener. Desuden har nye avancerede lommeregnere gjort det lettere at arbejde med matematiske udtryk for fysikken. Den problemstilling fysiklærerne oftest peger på er, at IT kan blive en ”black box” hvor eleverne ikke får forståelse for hvad der sker med de data de taster ind. Eleverne er generelt meget positivt
stemt over for anvendelse af IT, og over halvdelen mener at det bruges for lidt i undervisningen.
Mange elever mener at større brug af IT kan rykke fysikfaget tættere på den måde fysik praktiseres på virksomheder og i forskning.
Det er evalueringsgruppens vurdering at bekendtgørelsen krav til anvendelse af IT i
fysikundervisningen er meget vage. Men rundt omkring på skolerne har IT alligevel været med til at forny faget. Det ser imidlertid ud til at potentialet for at inddrage IT langt fra er udnyttet. En del af årsagen ligger i de meget store forskelle i adgangen til IT-redskaber der er fra skole til skole.
Det er er evalueringsgruppens opfattelse at IT skal være en integreret del af det eksperimentelle arbejde ud fra den betragtning at meget af den moderne fysik og fysikanvendelse kun kan foregå ved hjælp af IT. Samtidig er der store muligheder for at gøre meget af den klassiske fysik moderne med IT. Evalueringsgruppen ser derfor større anvendelse af IT som et væsentligt led i en
modernisering af fysikfaget.
Evalueringsgruppens anbefaler at fysiklærerne inddrager IT i større omfang, og at de enkelte skoler investerer i udstyr der gør dette muligt. Evalueringsgruppen anbefaler også at
fagkonsulenten udarbejder en række præcise krav til elevernes IT-kompetencer i forbindelse med fysikundervisningen. Endelig anbefales det at der iværksættes forskning eller skolebaserede udviklingsarbejder med henblik på de læringsmæssige aspekter af IT i fysikundervisningen.
2.5.6 Fysik på højt niveau
Generelt er undervisningen på fysik højniveau meget tyndt beskrevet i dokumentationsmaterialet.
På spørgsmålet om hvad der er karakteristisk for det faglige indhold på højt niveau sammenlignet med obligatorisk, fremhæver lærerne den større mængde skriftlige opgaver, større kompleksitet i behandlingen af emnerne, større sammenhæng mellem emnerne, tættere sammenhæng med matematik og en mere videnskabscentreret tilgang til emnerne. Det billede svarer i høj grad også til elevernes oplevelse af højniveaufaget. Både lærere og elever er generelt tilfredse med fysikfaget på højt niveau De giver udtryk for at der er gode muligheder for at arbejde mere detaljeret og i dybden med matematiske modeller og med sammenhænge på tværs af emnerne. Imidlertid har en del lærere og elever givet udtryk for at der er et meget stort tidspres der medfører en ofte stram og lærerstyret undervisning. En stor del af eleverne efterspørger at der lægges mere vægt på perspektiverne og på gruppe- og diskussionsprægede arbejdsformer. Nogle elever har endvidere en oplevelse af at det er meget svært at have fysik på højt niveau hvis man ikke også har matematik på højt niveau.
Det er evalueringsgruppens vurdering at undervisningen på højt niveau fungerer godt med den forholdsvis lille gruppe af motiverede elever der søger faget. Det ser ud til at det skriftlige arbejde fungerer godt, og at eleverne får udviklet gode og sikre færdigheder i forhold til den skriftlige
dimension. Men det ser også ud til at der er et tidspres der gør at fagets perspektiver og mere selvstændige arbejdsformer får for lille en vægt. Evalueringsgruppen ser desuden en væsentlig problemstilling i forhold til anvendelsen af matematik idet der ikke er krav om at eleverne skal have matematik på højt niveau for at klare højniveaufaget i fysik.
Evalueringsgruppen anbefaler at fysiklærerne lægger mere vægt på fagets perspektiver, og at de tilrettelægger undervisningen så eleverne i højere grad får mulighed for at anvende deres dagligsprog i behandlingen af fysikfaglige emner. Desuden anbefaler evalueringsgruppen at fysiklærerne sikrer at elever der ikke har matematik på højt niveau, ikke stilles dårligere i undervisningen end elever med matematik på højt niveau.
2.5.7 Progression i indholdet på obligatorisk og højt niveau
I bekendtgørelsen for fysik er der krav om at der skal være progression i kravene til elevernes tilegnelse af fagstof og i det eksperimentelle arbejde. Både lærere og elever giver udtryk for at progressionen er tydeligst i forbindelse med anvendelsen af matematik og i det eksperimentelle arbejde. Imidlertid er der blandt lærerne ikke nogen entydig opfattelse af hvordan progressionen i faget som helhed kommer til udtryk. Én forståelse handler om at der kun er progression inden for det enkelte emne idet der ikke er forskel på sværhedsgraden eller kompleksiteten i de enkelte emner. En anden forståelse går på at den emnemæssige rækkefølge er af stor betydning fordi emnerne begrebsmæssigt bygger oven på hinanden. Den tredje forståelse handler om at progressionen handler om måden de enkelte emner behandles på – om det faglige
beskrivelsesapparat. Eleverne giver ikke udtryk for en klar progressionsopfattelse i forhold til fysikundervisningen; en stor del synes at stoffet bliver sværere, men kan ikke helt beskrive
hvordan. På højt niveau ser det ud til at der er en lidt diffus progression. Ifølge lærerne skyldes det primært den meget korte tid (ét år) der er til rådighed.
Evalueringsgruppen mener ikke at bekendtgørelsen er til egentlig hjælp for fysiklærerne når undervisningen skal tilrettelægges med progression. Evalueringsgruppen deler lærernes opfattelse af at progressionen primært finder sted i anvendelsen af matematik og i det eksperimentelle arbejde, men mener samtidig at der er brug for en klarere progressionsforståelse i forhold til faget som helhed.
Evalueringsgruppen anbefaler at fysiklærerne generelt øger deres opmærksomhed på
progressionen i alle fagets delområder, og at progressionen vurderes i forhold til mange forhold som elevernes abstraktionsevne, brug af fagsprog, inddragelse af perspektiver, anvendelse af matematik, erfaringer og begreber, arbejdsformer og selvstændighed, mundtlig og skriftlig formidling, opgaver, undersøgelser og eksperimenter og tekstgrundlaget for elevernes egen læsning.
2.5.8 Studieforudsætninger
Både fysiklærerne og skoleledelserne vurderer at den naturvidenskabelige metode er det centrale i forhold til udviklingen af elevernes forudsætninger for videregående uddannelse inden for
naturvidenskab. Det falder sammen med holdningen hos underviserne på de videregående uddannelsesinstitutioner. De er imidlertid ikke helt tilfredse med de studerendes metodemæssige kompetencer; især halter det med studenternes evne til talbehandling og deres håndtering af det naturvidenskabelige fagsprog. Men samtidig er det aftagerinstitutionernes opfattelse at
gymnasiefaget primært skal være bredt og almendannende hvis valget står mellem et almendannende og et mere snævert studieforberedende sigte.
Evalueringsgruppen støtter den opfattelse at evnen til at håndtere naturvidenskabelig metode og et naturvidenskabeligt fagsprog er vigtigere end specielle kundskaber om specifikke emner.
Imidlertid kan metodekundskaber ikke ses uafhængigt af fagets indhold. Evalueringsgruppen mener at fysik har en særlig vigtig rolle i forhold til at udvikle elevernes færdigheder i at anvende naturvidenskabelig metode, og at dette kan styrkes yderligere ved at udvikle den eksperimentelle del af faget.