Sygnał Ziemia - Księżyc

Poprawna odpowiedź

B

Wymaganie ogólne

4 Posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy przeczytanych tekstów (w tym popularno-naukowych).

Wymaganie szczegółowe

7.11. Fale elektromagnetyczne i optyka. Uczeń podaje przybliżoną wartość prędkości światła w próżni/ wskazuje prędkość światła jako maksymalną prędkość przepływu informacji
8.3. Wymagania przekrojowe. Uczeń szacuje rząd wielkości spodziewanego wyniku i ocenia na tej podstawie wartości obliczanych wielkości fizycznych

Komentarz

Zadanie mierzy umiejętność szacowania rzędu wielkości wyniku i zostało wykorzystane w badaniu, w którym wzięli udział uczniowie klas trzecich gimnazjum. Aby je rozwiązać, uczeń powinien znać przybliżoną wartość prędkości światła (300 000 km/s) oraz rozumieć, że czas potrzebny na to, aby sygnał przebył odległość Ziemia-Księżyc obliczamy, dzieląc odległość pomiędzy tymi ciałami przez prędkość światła. Należy przy tym pamiętać, że szukamy czasu potrzebnego na dotarcie sygnału z pojazdu księżycowego i z powrotem, zatem powinniśmy uzyskaną wielkość pomnożyć przez dwa.

Odległość pomiędzy Ziemią a Księżycem możemy inaczej zapisać jako . Dzieląc tę wielkość przez prędkość światła otrzymamy czas rzędu jednej sekundy – jest to czas potrzebny na pokonanie dystansu tylko w jedną stronę. Aby sygnał mógł pokonać tę odległość dwukrotnie potrzeba czasu rzędu dwóch sekund. Wobec tego prawidłową odpowiedzią jest odpowiedź B. i odpowiedzi takiej udzieliło 45,1% osób biorących udział w badaniu.

Z odpowiedzi nieprawidłowych najczęściej była wybierana odpowiedź D. (21%) oraz odpowiedź C. (19,4%). Trudno jednoznacznie wskazać przyczyny, dla których uczniowie decydowali się na te odpowiedzi, wydaje się jednak, że nie próbowali oni oszacować, ani tym bardziej obliczać, wyniku, z góry przyjmując założenie, że czas dotarcia sygnału z Księżyca na Ziemię i z powrotem musi być relatywnie długi.

Nieco inaczej wygląda sytuacja z najrzadziej wybieraną odpowiedzią A. (12,5%). W tym przypadku część uczniów mogła podzielić odległość wyrażoną w kilometrach przez prędkość światła liczoną w metrach na sekundę (bez odpowiedniego przeliczenia jednostek), uzyskując wynik mniejszy o trzy rzędy wielkości niż wynik prawidłowy. Jeśli rzeczywiście uczniowie szacowali wynik w ten sposób oznacza to, że nie zwrócili oni w ogóle uwagi na jednostkę, w jakiej została wyrażona odległość, podstawiając dane do wzoru w sposób automatyczny. Warto wobec tego poświęcić na lekcji nieco czasu na gruntowny trening przeliczania jednostek podstawowych na jednostki pochodne i odwrotnie. Jak wskazują dotychczasowe badania przeprowadzone przez Pracownię Przedmiotów Przyrodniczych, część uczniów ma z tą umiejętnością problem nie tylko w gimnazjum, ale również na kolejnym etapie edukacyjnym.

Słowa kluczowe