RUC gør fysik relevant for virkeligheden

Det er først, da Keanu Reeves Neo kan se mønstrene i den computergenerede virkelighed, der udgør The Matrix, at han i filmen af samme navn er i stand til at udfolde sit potentiale for alvor. Han ser ikke længere verden som vi andre, men ser i stedet de datastrukturer, der får det hele til at hænge sammen. Det er, når han ser det, at han stirrer direkte ind i den sande virkelighed bag illusionen.

På sin vis træner lektor Martin Niss sammen med sine kollegaer på Institut for Natur, Systemer og Modeller de studerende i det samme ved hjælp af såkaldte uformaliserede fysikopgaver.

»De uformaliserede opgaver skal lære de studerende at tænke som fysikere. De skal kunne tage deres fysikerbriller frem og se verden gennem dem,« siger Martin Niss.

Hvor vi andre ser bygninger, bevægelse, regn, lyskryds og hverdag, skal de studerende lære at identificere elektromagnetisme, centrifugalkraft, mekanik og de andre fysiske fænomener bag begivenhederne.

Det er med andre ord en træning i at betragte verden med en fysikers optik.

»Det er en metode til at lære at angribe ikkerutine-opgaver. De uformaliserede opgaver gør de studerende i stand til at relatere fysik til hverdagen. De skal lære at blive i stand til at kunne overføre deres fysiske viden til virkelige problemer, når de står over for dem,« siger Martin Niss.
 

Fysik i hverdagssprog

Det er et radikalt brud med de traditionelle fysikopgaver. En typisk normal opgave stiller alle parametrene til rådighed fra begyndelsen. Det kan fx være:

En bil med to forlygter placeret 1 m fra hinanden kører om natten mod en kvinde, hvis pupiller er 2 mm i diameter. Lygterne udsender lys med en bølgelængde på 550 nm. I hvilken afstand fra bilen vil hun være i stand til at skelne forlygterne fra hinanden? Svaret er 4 km, men det er ikke svaret, der interesserer Martin Niss.

»Traditionelle fysikopgaver er nærmest en genre i sig selv – der er nogle helt specifikke uskrevne regler for, hvordan de skal være formulerede, der skal være entydigt svar og kun en vej derhen,« siger Martin Niss.

I modsætning hertil er den uformaliserede opgave langt mere åbne og stiller nogle helt andre krav til de studerende. Her ville opgaven typisk hedde:

I hvilken afstand ophører man med at kunne skelne de to lygter på en bil fra hinanden?

En anden opgave kunne lyde: Hvor hurtigt roterer en tørretumbler?

»Uformaliserede opgaver er formuleret i dagligdagssprog. Vi prøver ikke at bilde de studerende ind, at det i sig selv er interessant, hvor hurtigt en tørretumbler roterer. Det er vejen til svaret, der er det vigtige, og det at man skal bringe fysik i anvendelse for at forstå, hvor hurtigt den roterer og for at overskue verden,« siger Martin Niss.
 

Konkret anvendelse

De uformaliserede opgaver blev udtænkt af lektor ved Roskilde Universitet Jens Højgaard Jensen i 1970’erne. Som fysikstuderende og underviser oplevede han, at man lærte en teknisk beherskelse af stoffet ud fra nogle meget avancerede opgaver, men at kundskaberne til gengæld var vanskelige at omsætte til dagligdagen. De traditionelle opgaver gav ganske enkelt ikke en problemløsningskompetence i forhold til virkeligheden. Derfor udviklede han de uformaliserede opgaver, som fysikstuderende på RUC bliver udsat for.

Martin Niss forsker i, hvilke vanskeligheder studerende oplever med uformaliserede opgaver.

Han har videofilmet 20 studerende og analyseret forløbet for at dokumentere, hvilken proces der foregår, når de studerende udregner opgaverne. Han har identificeret en række trin, de studerende skal gennem for at løse opgaven.

»Det første trin er at analysere, hvilken situation der overhovedet er på færde. I normale opgaver er fænomenet eller mekanismen underforstået. Men her skal de studerende vurdere, hvad det fx er, en tørretumbler gør. Tøjet skal trækkes med op, og så skal det falde, så det opnår mest muligt tid i luften. Det vil sige, at de to kræfter, der er på spil, er centrifugalkraften og tyngdekraften,« forklarer Martin Niss.

Herefter skal de studerende vurdere, hvilken gren af fysikken problemet hører under, derefter skal de finde en formel eller et princip, som kan løse problemet; endelig skal de finde ud af, hvilken matematik de skal bruge for at løse problemet.

Nøglen til at løse opgaverne er, at man har overblik over alle trin samtidigt.

»Trinene er meget sammenvævede. For at løse opgaverne skal man kunne gå frem og tilbage mellem de forskellige trin. Der er nogle overordnede strategiske overvejelser, som kræves for at kunne løse opgaven,« siger Martin Niss.

Tanken er, at det i sidste ende vil føre til fysikere, der i høj grad er i stand til at omsætte deres fysiske indsigt til hverdagen og løse opgaver på en original og indsigtsfuld måde.