Bilag 23

Fysik A – stx, juni 2013  Status august 2014

1. Identitet og formål

1.1. Identitet

Det naturvidenskabelige fag fysik omhandler menneskers forsøg på at udvikle generelle beskrivelser, tolkninger og forklaringer af fænomener og processer i natur og teknik. Gennem et samspil mellem eksperimenter og teorier udvikles en teoretisk begrundet naturfaglig indsigt, som stimulerer nysgerrighed og kreativitet. Samtidigt giver den baggrund for at forstå og diskutere naturvidenskabeligt og teknologisk baserede argumenter vedrørende spørgsmål af almen menneskelig eller samfundsmæssig interesse.

1.2. Formål

Faget fysik giver på A-niveau eleverne fortrolighed med væsentlige naturvidenskabelige metoder og synsvinkler, der sammen med kendskab til fysiske fænomener og begreber åbner for en naturvidenskabelig tolkning af verden. Eleverne skal gennem undervisningen møde eksempler på aktuelle teknisk-naturfaglige problemer inden for videnskab, udvikling og produktion, hvor fysik spiller en væsentlig rolle i løsningen. Gennem arbejdet med eksperimenter og teoretiske modeller opnår de kendskab til opstilling og anvendelse af fysiske modeller som middel til kvalitativ og kvantitativ forklaring af fænomener og processer. Eleverne skal arbejde med tekster med teknisk-naturvidenskabeligt indhold og reflektere over indhold og argumentation samtidigt med, at de møder en perspektivering af faget. De faglige problemstillinger skal også åbne for, at eleverne får indblik i fysiske og teknologiske aspekter af bæredygtig udvikling.

2. Faglige mål og fagligt indhold

2.1. Faglige mål

Eleverne skal:

– kende, kunne opstille og kunne anvende et bredt udvalg af modeller til en kvalitativ eller kvantitativ forklaring af fysiske fænomener og sammenhænge samt kunne diskutere modellers gyldighedsområde

– kunne analysere et fysikfagligt problem ud fra forskellige repræsentationer af data og formulere en løsning af det gennem brug af en relevant model

– kunne tilrettelægge, beskrive og udføre fysiske eksperimenter til undersøgelse af en åben problemstilling

– kunne behandle eksperimentelle data med henblik på at diskutere matematiske sammenhænge mellem fysiske størrelser

– demonstrere viden om fagets identitet og metoder

– gennem eksempler og i samspil med andre fag kunne perspektivere fysikkens bidrag til såvel forståelse af naturfænomener som teknologi- og samfundsudvikling

– kunne formidle et emne med et fysikfagligt indhold til en valgt målgruppe.

2.2 Kernestof

Kernestoffet er følgende:

Fysikkens bidrag til det naturvidenskabelige verdensbillede

– grundtræk af den nuværende fysiske beskrivelse af universet og dets udviklingshistorie med fokus på Det kosmologiske princip og universets udvidelse, herunder spektrallinjers rødforskydning

– Jorden som planet i solsystemet som grundlag for forklaring af umiddelbart observerbare naturfænomener

– naturens mindste byggesten, herunder atomer som grundlag for forklaring af makroskopiske egenskaber ved stof og grundstoffernes dannelseshistorie.

Energi

– arbejde, energi og energiomsætning samt effekt og nyttevirkning

– indre energi og energiforhold ved temperatur- og faseændringer

– ækvivalensen mellem masse og energi, herunder Q-værdi ved kernereaktioner.

Elektriske kredsløb

– simple elektriske kredsløb med stationære strømme beskrevet ved hjælp af strømstyrke, spændingsfald, resistans og energiomsætning.

Elektriske og magnetiske felter

– elektrisk felt og kraften på en elektrisk ladning, herunder feltet omkring en punktladning og homogent elektrisk felt

– homogent magnetisk felt og kraften på en elektrisk ladning og en strømførende leder

– ladede partiklers bevægelse i homogene elektriske og magnetiske felter

– induktion, herunder Faradays induktionslov.

Bølger

– grundlæggende egenskaber: bølgelængde, frekvens, udbredelsesfart og interferens

– lyd og lys som eksempler på bølger

– det elektromagnetiske spektrum.

Kvantefysik

– atomers og atomkerners opbygning

– fotoners energi og bevægelsesmængde, partikel-bølge-dualitet

– atomare systemers emission og absorption af stråling, spektre

– radioaktivitet, herunder henfaldstyper, aktivitet og henfaldsloven.

Mekanik

– bevægelser i én og to dimensioner, herunder skråt kast og jævn cirkelbevægelse

– bevarelsessætningen for bevægelsesmængde, herunder elastiske og uelastiske stød i én og to dimensioner

– kraftbegrebet og Newtons love, herunder tryk, opdrift samt gnidning og luftmodstand

– gravitationsloven og bevægelse om et centrallegeme

– kraft- og energiforhold ved harmonisk svingning

– mekanisk energi i et homogent tyngdefelt og for gravitationsfeltet om et centrallegeme.

Fysik i det 21. århundrede

– et emne, der udmeldes hvert år før 3.g-skolestart.

2.3. Supplerende stof

Eleverne vil ikke kunne opfylde de faglige mål alene ved hjælp af kernestoffet. Det supplerende stof, (Gaslovene, interferens mellem bølger. lysbrydning og  stående bølger)  der udfylder ca. 20 pct. af uddannelsestiden, skal vælges, så det tilgodeser såvel fagets overordnede mål som de faglige mål. Eleverne skal have en væsentlig indflydelse på valg af supplerende stof. I det supplerende stof skal indgå aktuelle eller samfundsrelevante problemstillinger, herunder en belysning af fysiske eller teknologiske aspekter af bæredygtig udvikling.

3. Tilrettelæggelse

3.1. Didaktiske principper

Ved tilrettelæggelsen af undervisningen og udvælgelsen af stoffet skal der lægges vægt på, at eleverne får mulighed for at opleve faget som relevant, vedkommende og spændende.

Undervisningen skal tilrettelægges, så der veksles mellem systematisk og tematisk tilrettelagte forløb og projekter samtidigt med, at der sikres progression i kravene til elevernes selvstændighed og en perspektivering gennem inddragelse af forhold uden for fysikken. Der skal tilrettelægges forløb, som tilgodeser følgende perspektiver:

– fysik belyst gennem samspillet med historie, religion eller filosofi

– fysik set i relation til teknologi- og samfundsudvikling og den tilhørende samfundsdebat

– fysik i tilknytning til et paradigmeskift i den menneskelige erkendelse.

Der skal så vidt praktisk muligt tilrettelægges mindst ét forløb, hvor holdet arbejder med aktuelle problemstillinger, som har udgangspunkt i en konkret virksomhed eller forskningsinstitution.

Eleverne skal undervejs i undervisningen møde tekster fra medierne med henblik på at identificere de naturvidenskabelige elementer og vurdere gyldigheden af de naturvidenskabelige argumenter.

Ved tilrettelæggelsen skal der lægges vægt på koordinationen med matematik, så undervisningen i fysik bygger på realistiske forudsætninger om elevernes matematiske kompetencer. Formel matematisk argumentation har mindre betydning end anvendelsen af matematik i studiet af fysiske systemer med inddragelse af elevernes it-baserede matematiske værktøjer, it-baserede simulationer m.v.

3.2. Arbejdsformer

Undervisningen skal tilrettelægges, så der er variation og progression i de benyttede arbejdsformer under hensyntagen til de mål, der ønskes nået med det enkelte forløb. Valget af arbejdsformer skal give eleverne mod til at udvikle og realisere egne ideer og til at indgå i samarbejde med andre.

Elevernes eksperimentelle arbejde indgår som en integreret del af undervisningen og skal sikre dem fortrolighed med eksperimentelle metoder og brugen af eksperimentelt udstyr, herunder moderne it-baseret udstyr til dataopsamling og databehandling. Eksperimenterne skal udvælges, så der er progression i kravene til elevernes selvstændighed fra simple registreringer af eksperimentelle data over arbejde med mere komplekse sammenhænge til selvstændige eksperimentelle undersøgelser. Der skal tilrettelægges mindst to længerevarende forløb, hvor eleverne i mindre grupper arbejder med en selvvalgt eksperimentel problemstilling. Omfanget af elevernes eksperimentelle arbejde udgør mindst 20 pct. af uddannelsestiden.

Mundtlig fremstilling og skriftligt arbejde indgår som en væsentlig del af arbejdet med faget. Det skriftlige arbejde omfatter:

– rapportering og efterbehandling af eksperimentelt arbejde

– formidling af fysikfaglig indsigt i form af tekster, præsentationer og lignende

– løsning af fysikfaglige problemer, herunder træning i anvendelse af forskellige begreber, metoder og modeller

– projektrapporter.

Målet med det skriftlige arbejde er at sikre elevernes fordybelse i faget med vægt på problemløsning, det eksperimentelle arbejde og formidlingen af faglig indsigt. Arbejdet med problemløsning skal tydeliggøre kravene til elevernes beherskelse af de faglige mål i forbindelse med den skriftlige prøve i fysik A.

Det skriftlige arbejde planlægges, så der er progression og sammenhæng til skriftligt arbejde i de øvrige fag. Progressionen omfatter såvel fordybelsesgraden som kravene til elevernes selvstændige indsats og skal sammen med sammenhængen til skriftligt arbejde i især matematik og de andre naturvidenskabelige fag sikre udviklingen af den enkelte elevs skriftlige kompetencer.

Eleverne skal arbejde med mundtlig fremstilling, hvor de inddrager såvel faglig argumentation som beskrivelse af fysiske fænomener og modeller, i såvel fagligt sprog som dagligsprog. Eleverne skal have lejlighed til at udforme oplæg, der kan danne udgangspunkt for selvstændige præsentationer om teoretiske emner eller eksperimentelt arbejde.

3.3. It

Ved tilrettelæggelsen af undervisningen skal der lægges vægt på at inddrage moderne it-hjælpemidler, såvel i forbindelse med det eksperimentelle arbejde som ved elevernes arbejde med det faglige stof og formidlingen af det. Eleverne skal prøve at benytte it-baserede hjælpemidler til dataopsamling og databehandling, ligesom indsamling af og bearbejdning af faglig information fra internettet indgår i undervisningen.

3.4. Samspil med andre fag

Fysik A er omfattet af det generelle krav om samspil mellem fagene og indgår i almen studieforberedelse i overensstemmelse med de regler, der gælder for dette forløb.

Når fysik A indgår i en studieretning, skal dele af kernestof og supplerende stof vælges og behandles, så det bidrager til styrkelse af det faglige samspil i studieretningen. Der skal tilrettelægges forløb sammen med studieretningsfagene, som viser styrken i fagenes samspil og perspektiverer fysikken. Indgår faget i en studieretning sammen med matematik, skal der specielt tilrettelægges forløb, hvor de to fag arbejder sammen om behandlingen af modeller for konkrete fysiske systemer med vægt på en diskussion af modellernes forudsætninger og pålideligheden af de resultater, som opnås gennem anvendelse af modellerne.

Når faget er et valgfag, skal der ved tilrettelæggelsen af undervisningen lægges særlig vægt på at inddrage elevernes andre fag, så de bidrager til perspektivering af emnerne og belysning af fagets almendannende sider.

4. Evaluering

4.1. Løbende evaluering

Elevernes udbytte af undervisningen skal evalueres jævnligt, så der er grundlag for en fremadrettet vejledning af den enkelte elev i arbejdet med at nå de faglige mål og for justering af undervisningen.

4.2. Prøveformer

Der afholdes en centralt stillet skriftlig prøve og en mundtlig prøve.

Den skriftlige prøve

Skriftlig prøve på grundlag af et centralt stillet opgavesæt. Prøvens varighed er fem timer.

Det faglige grundlag for opgaverne er det i pkt. 2.2. beskrevne kernestof, men andre emner og problemstillinger kan inddrages, idet grundlaget så beskrives i opgaveteksten.

Den mundtlige prøve

Prøven er todelt og afvikles med indtil 10 eksaminander pr. dag. Opgaverne skal tilsammen dække undervisningsbeskrivelsen bredt.

Den første del af prøven er eksperimentel, hvor eksaminanderne arbejder i laboratoriet i ca. 120 minutter i grupper på højst tre eksaminander med en eksperimentel problemstilling. Eksaminanderne må ikke genbruge data fra tidligere udførte eksperimenter. Eksaminator og censor samtaler med den enkelte eksaminand om det konkrete eksperiment, den tilhørende teori og den efterfølgende databehandling.

Den anden del af prøven er individuel og mundtlig. De teoretiske opgaver uden bilag skal være kendt af eksaminanderne inden prøven. Eksaminationstiden er ca. 24 minutter. Der gives ca. 24 minutters forberedelsestid. Opgaven skal omhandle et fortrinsvis teoretisk, fagligt emne og indeholde et ukendt bilag, der kan være grundlag for perspektivering af emnet. Eksperimentet og den teoretiske delopgave skal være kombineret, så de angår forskellige emner. Eksaminationen former sig som en faglig samtale mellem eksaminand og eksaminator.

4.3. Bedømmelseskriterier

Bedømmelsen er en vurdering af, i hvilket omfang eksaminandens præstation lever op til de faglige mål, som de er angivet i pkt. 2.1.

Den skriftlige prøve

Ved den skriftlige prøve lægges der vægt på, at eksaminanden:

– behersker et bredt spektrum af faglige begreber og modeller

– kan analysere et fysiskfagligt problem, løse det gennem brug af en relevant model og formidle analyse og løsning klart og præcist

– kan opstille en model og diskutere dens gyldighedsområde.

Der gives én karakter ud fra en helhedsvurdering.

Den mundtlige prøve

Ved den eksperimentelle del lægges der vægt på, at eksaminanden:

– kan tilrettelægge og udføre eksperimentelt arbejde samt behandle og analysere de indsamlede data.

Ved den mundtlige del lægges der vægt på, at eksaminanden i den faglige samtale har et selvstændigt initiativ og:

– har et sikkert kendskab til fagets begreber, modeller og metoder som grundlag for en faglig analyse og underbygning af den faglige argumentation

– kan reflektere over samspillet mellem teori og eksperiment

– kan perspektivere faglige indsigter.

Hver eksaminand gives én individuel karakter ud fra en helhedsvurdering af prøvens eksperimentelle og mundtlige del.

4.4. Selvstuderende

Selvstuderende skal aflægge skriftlig og mundtlig prøve. En selvstuderende skal have gennemført laboratoriekursus i fysik (§ 129) med attestation fra den institution, der afholdt kurset, for at kunne indstilles til prøve. Hvis den selvstuderende kan dokumentere gennemførelse af eksperimentelt arbejde i et omfang svarende til niveauets eksperimentelle arbejde fra tidligere fysikundervisning, f.eks. i form af rapporter eller journaler, kan den selvstuderende indstilles til prøve uden at gennemføre laboratoriekursus. Det tidligere gennemførte eksperimentelle arbejde indgår på samme måde som grundlag for prøven, som eksperimentelt arbejde i en almindelig undervisningssammenhæng. Lederen af den skole, hvor prøven finder sted, beslutter, om tidligere eksperimentelt arbejde kan udgøre et tilstrækkeligt grundlag for den selvstuderendes prøve.