A fizikatanítás pedagógiája című felsőoktatási tankönyv(letölthető ...

Furcsa, de igaz, hogy a dinamika alaptörvényeinek tárgyalása során többször is
ugyanabba a csapdába esünk: feltételezünk valamit, e feltételezésre építve definiálunk
bizonyos mennyiségeket, kimondunk bizonyos törvényszerűségeket, amelyek azonban
nem mondanak többet, mint kiinduló feltételezésünk, vagy definícióink. Sokkal
egyértelműbben vállalni kellene, hogy bizonyos összefüggéseket feltételezünk, úgy
látjuk, hogy „a valóság így és így működik”, s nem kellene nyakatekert logikával
mindenáron bebizonyítani azt, ami általánosan úgy sem bizonyítható. Hiszen soha nem
lesz módunk megvizsgálni, hogy vajon minden inerciarendszerben tényleg egyenletesen
mozognak-e a magukra hagyott testek, soha nem lesz módunk minden ütközést
megvizsgálni, hogy abban tényleg teljesül-e az impulzus-megmaradás törvénye. A
világról a newtoni mechanika olyan modellt épít fel, amelyben mindezek igazak, de
nem azért, mert kipróbáltuk, s igazaknak bizonyultak, hanem azért, mert a rájuk épített
teljes, koherens rendszer megfelelő mértékig adaptív tudást jelent a világban való
eligazodáshoz, cselekvéshez.
Mit jelent mindez a tanulás szempontjából? A gyerekeknek van tömegfogalmuk, a
fizika tanulása előtt is találkoznak már vele. A megkonstruálódott tömeg-fogalmat,
illetve annak különböző változatait azonban ma még nem ismerjük eléggé. Valószínűleg
fontos szerepe lehet a gyerekek tömeg-fogalmának alakulásában az
anyagmennyiségnek, illetve a súly fogalmának, ma még azonban nem állíthatjuk, hogy
egyértelmű lenne, a gyerekek súlyos- vagy anyagmennyiséghez kötött, esetleg már a
tehetetlenség tulajdonságát is valamilyen szinten hordozó tömegfogalommal
rendelkeznek. A feladat e differenciálatlan fogalom, vagy fogalomegyüttes elemeinek
világos elkülönítése, a fogalmak differenciálása. Nyilván sokféle jó megoldás létezhet,
mi most itt is egy konstruktivista megfontolásokra épülőt javaslunk.
Az a megoldandó probléma, hogy megtaláljuk az egyik „szabályát”
(törvényszerűségét) a testek mechanikai kölcsönhatásának. Érdemes talán kiindulni a
teljesen általános igényből: meg akarjuk találni a mechanikai kölcsönhatások
eredményeinek előrejelzését lehetővé tevő törvényszerűségeket (szakmailag: ezek az
impulzus-megmaradás és a nem disszipatív rendszerekben a mechanikai energiák
megmaradása együtt, ha bizonyos feltevésekkel élünk még a konkrét esetekben, ld.
később). Minden a fizikában való ismeretszerzésünknek ez a tudományos és nagyon
sokszor gyakorlati motivációja: le akarjuk írni a rendszerek későbbi viselkedését
(állapotait), ha ismerjük a mostanit (vagy az eddigi történetüket). A folyamatokat
akarjuk jellemezni. Most nem foglalkozunk azzal a kérdéssel, hogy ehhez a
meglehetősen elvont célhoz hogyan teremthetők meg a motivációs feltételek (miért
érdekeljen egy 12-18 éves gyereket, fiatalt, hogy miképpen írja le a fizika a rendszerek
jövőjét???). Tegyük fel, hogy a motivációt sikerült kialakítani. Égünk a vágytól, hogy
megtudjuk, miért úgy mozognak a testek, ahogy mozognak.
Az impulzus-megmaradás ebben csak egy, a leíráshoz nem is elégséges törvény. De
nagyon fontos. Valójában azt kell megértetnünk a gyerekekkel, hogy minden testhez
hozzárendelhető egy egyszerű számmal leírható fizikai mennyiség, a tömeg, amely nem
változik a kölcsönhatások során, s adott pillanatban a sebességekkel szorozva olyan
mennyiségeket alkot, amelyeket összegezve egy zárt mechanikai rendszer esetében
állandó mennyiséget kapunk, bármelyik időpontban végezzük el a számítást.
260