Nemohli bychom při výuce fyziky ukazovat současnou fyziku aneb
konfrontace nadšenců v kapličce ze slonové kosti a učitelky v praxi

Jiří Dolejší, Ústav částicové a jaderné fyziky MFF UK, Jana Šolcová, Gymnázium Beroun

Všichni asi považujeme oprávněně fyziku za exaktní vědu a snad díky tomu si také myslíme, že ji jako takovou žákům a studentům musíme představovat. Při pohledu na standardní podobu školské fyziky a na výsledky pedagogického působení máme však pocit, že studenti často nezískávají ani jasnou představu o podobě a roli současné vědy, ani dostatečně mnoho prakticky použitelných znalostí. Věnujme se dnes otázce, zda je vůbec možné, aby se učitel z praxe dostal do kontaktu se současným vědeckým výzkumem. Naší odpovědí je následující příběh.

Jiří: Zabývá-li se už člověk fyzikou, činí tak obvykle rád, o jejích krásách a užitečnosti je přesvědčen, o tomtéž přesvědčuje jiné a nutí je alespoň k souhlasu, ne-li přímo k nadšení.

Jana: Ale střízlivě uvažující učitelka, která vyučuje 25 hodin týdně, konfrontuje své možné zaujetí s realitou všedních starostí. A tak jí někdy k tomu nadšení schází dost důvodů, protože se v onom bájném vědeckém prostředí často nepohybuje.

Jiří:Kdykoli se tedy s nějakými učitelkami (řidčeji učiteli) potkám, neodolám, abych jim nelíčil, jak je báječné studovat jemnosti mikrosvěta za pomoci skvělých a rafinovaných experimentálních zařízení na největších dostupných urychlovačích například v CERN u Ženevy. Jako balzám na duši a pohlazení pak působí, když mne někam dokonce pozvou, jako jednou na gymnázium do Berouna. Když se k  tomu přidají zvídavé děti a sympatičtí pedagogové, snoubí se fyzika s lidským porozuměním.

Den strávený v Berouně dopoledne se žáky a odpoledne s kantory z blízkého okolí byl příjemný a zúčastněným přinesl trochu zajímavých informací. Ale už tam jsem naznačoval, že je sice možné například o CERN mluvit, ale daleko lepší je se tam podívat na vlastní oči.

Jana: Uvěřili jsme mu a v říjnu 1999 jsme vyjeli (kantoři i studenti společně v době podzimních prázdnin) do CERN. Máte-li stejně jako my štěstí na pana ředitele, který se o nové fyzikální poznatky zajímá a podobné akce podporuje, pak nezbývá než takovou příležitost využít. A pokud se vám také podaří kontaktovat naše fyziky, kteří tam pracují, je nezapomenutelná exkurze do mezinárodního vědeckého prostředí na světě.

Jiří:Jana mne po čase potěšila zvěstí, že opravdu do Cernu se školou pojedou, objednala si pomocí webového formuláře (http://www.cern.ch/VisitsService/form3.html) v Ženevě exkurzi, a protože zájezd má vypuknout až ke konci roku, nastal klid. Ale jedné mrazivé únorové noci mi poslal kolega z Fyzikálního ústavu AVČR mail, z něhož jsou následující fragmenty.

Začal jsem bleskově přemýšlet, jak někoho vhodného a zainteresovaného najít, mimo jiné proto, že za nominaci vhodného kandidáta ponesu odpovědnost, která se nerozpustí v žádném výboru. Několik středoškolských kantorů, které znám z pořádání Fyzikální olympiády, odmítlo, resp. couvlo před požadavky, a tak jsem si vzpomněl na berounskou učitelku, která projevovala značnou aktivitu při pořádání semináře a poté při přípravě výletu právě do Cernu.

Jana: Ale jednoho únorového večera se ozval znovu, zda nemám zájem zúčastnit se konkurzu na třítýdenní pobytový program pro učitele fyziky středních škol, který CERN pořádá a který by jistě neuškodil ani mému postgraduálnímu studiu. Podmínky pro možnou účast zněly jasně: schopnost komunikace v angličtině, počítačová gramotnost, napsat krátký esej o tom, co od programu očekávám. Na přípravu všech materiálů bylo jen pár dnů, v úspěch jsem příliš nedoufala. Ale... vyšlo to! Akceptovala jsem jemný nátlak, že je vhodné se prokousat základními příkazy Unixu, vytvořit si vlastní WWW stránku, připravit materiály, které představím v daleké cizině…

5. července nastal den D, kdy jsem sama dopravila k bráně areálu CERN nedaleko Ženevy, kde mezi vlajkami členských států této mezinárodní instituce vlaje i vlajka česká. Sešlo se 23 učitelů fyziky z členských států CERN a z USA ve věku od 20 do 60 let. Prvním prubířským kamenem bylo společné veřejné představení všech účastníků mezinárodního programu, na kterém jsem představila sebe, svou práci, školu i republiku. Dovedete si jistě představit, že ve mně byla malá dušička. Ale znovu jsem si ověřila, že není třeba se děsit, ale připravit.

Během následujících tří týdnů jsme společně probrali spoustu témat, která by jediného člověka ani nenapadla od platů učitelů, osnov a vybavení škol, interpretace fyzikálních pojmů až k politické situaci a rodinnému zázemí. Oficiálním jazykem byla sice angličtina, ale vytvořili jsme spíše novodobý jazykový Babylón, v němž se neztratí francouzština, němčina, italština, ale ani čeština či ruština.

Celý program se skládal z dopoledních přednášek z částicové a jaderné fyziky, odpoledne a večer exkurze či fyzikální měření, představení různých projektů pro školy i veřejnost. Mezi nejzajímavější projekty jistě patří Pilot Webcast, tedy živé video přenosy z Cernu (http://webcast.cern.ch). Pro středoškoláky je přenos připravován na květen 2000 s lákavým tématem: Hmota a antihmota. Přesvědčovala jsem experty v Cernu, že testovací vysílání seminářů sice báječně funguje na počítačích připojených dostatečně rychlou linkou, ale nefunguje při běžném připojení přes modem. Diskuse o tomto problému ještě neskončila…

Naše přednášky obsahovaly nejen základní pojmy z částicové a jaderné fyziky, standardního modelu elementárních částic a silového působení, konstrukce a činnosti detektorů a urychlovačů, ale zabývaly se i radioaktivitou či počítačovým zpracováním experimentálně získaných dat.

Při exkurzi do DELPHI, jednoho z detektorů LEP ( the Large Electron-Positron Collider) v ohromné betonové jeskyni 100 metrů pod zemí, jsem si kromě množství technických podrobností uvědomila i zdánlivé maličkosti. Například že všechny televizní obrazovky zde mají deformovaný obraz v důsledku působení magnetického pole nebo že v celé hale pro detektor, velké asi jako třípatrová budova, je nutno udržovat stálou teplotu, tlak i vlhkost, aby nedocházelo ke srážení vody a následnému poškození elektroniky.

Jiří: Ale zapomněla jsi říct, že “soukromá exkurze”, kterou Tobě a Tvé kolegyni ze Slovenska uspořádali momentálně v Cernu pracující čeští fyzikové, byla neskonale zajímavější než “oficiální cernská”.

Jana: Setkat se v zemi helvetského kříže uprostřed mezinárodního vědeckého týmu s našimi fyziky, kteří jsou nadšenci i odborníky v pravém slova smyslu, je přímo balzám. Zasvěceně a přitom i vtipně nás uvedli do tajů experimentu DELPHI i testování částí nového detektoru Atlas. Když jsem se záhy přesvědčila, že moje dotazy nikoho z nich neobtěžují, se zvědavostí mně vlastní jsem si nechala vysvětlit i část jimi používané hantýrky. A tak jsem měla možnost srovnat, jak vypadá neformální představení experimentu od fyziků, kteří se ho účastní, a od oficiální cernské průvodkyně. Rozdíl je asi takový, jako mezi učitelem fyziky, který se zaujetím připravuje možné i zdánlivě nemožné experimenty a láká studenty, aby se na jejich přípravě podíleli, a tím, který studentům jen mile a s úsměvem popíše pokus, o kterém se dočetl v učebnici.

Ale zpět k programu učitelů v Cernu. Kromě přednášek, exkurzí a dýchání multinárodní atmosféry jsme se snažili udělat i něco užitečného pro ostatní. Celým pobytem byla protknuta i naše společná týmová práce na přípravě WWW stránek. Jak se nám to povedlo se můžete sami přesvědčit na Internetové adrese: http://teachers.cern.ch. Vlastně jsme pokračovali v tradici, neboť WWW se zrodil právě v Cernu.

Jiří: S potěšením zjišťuji, že jsi už také asi nakažená. Jako by se Ti takové věci líbily!

Jana: Nakažená? Já jsem si jenom začala uvědomovat některé věci, které jsem dříve asi tak výrazně nevnímala, například že

• fyzika je skvělým prostředkem ke komunikaci s lidmi z celého světa a že i nedokonalá znalost angličtiny vám stačí;
• mi nevadí, když nejvíce užívané pojmy okolo mne jsou: kvark, supravodivost, antihmota, Higgsův boson, atd., o nichž jsem toho nikdy moc nevěděla; naopak mne těší snažit se jim porozumět, zvláště když jsou okolo lidé ochotní diskutovat a vysvětlovat.
• je strašně užitečné mít k dispozici non-stop otevřenou knihovnu s možností bezplatných kopií; volně přístupnou počítačovou laboratoř s rychlým připojením na Internet. To jsou předpoklady k opravdu aktivnímu vzdělávání se.

A tak jsem snad schopna odpovídat na nejčastější dotaz od mých známých – nefyziků: Proč má smysl studovat atom, jádro, částice? Například proto, že všechno ve Vesmíru, včetně nás, je z nich vytvořeno. Na konci 19. století věda zabývající se základy hmoty objevila elektron. Jak přichází konec 20. století, život bez elektronů je pro nás téměř nemyslitelný. Přinášejí elektřinu do našich domovů, nesou hlasy po telefonních drátech a kreslí jednotlivé obrázky při sledování televizní obrazovky. A jistě není třeba diskutovat o významu fyzikálních objevů aplikovaných v medicíně jako jsou rentgenové paprsky či tomografie. Kdo ví, jaké užitečné výsledky současného ryzího bádání v Cernu může přinést dalších 100 let?

Jiří: Ty jsi už nejen nakažená, to je už další fáze, ty začínáš být nakažlivá pro další. Ono se to například pozná na tom, že většina studentů ráda přijme nějakou exkurzi, ale pak většina není stejně schopna napsat o viděném ani jednu větu, která by dávala dobrý smysl. Tys teď například po cernských zážitcích napsala kousek textu, jehož podoba nás hřeje. Současně jsem si jist, že pro Tvé studenty nebude fyzika ten otravný a nezáživný předmět.

Jana (krátký dobrovolný slohový úkol):

Janinou cernskou výpravou historie samozřejmě nekončí, sledujte stránky http://hp02.troja.mff.cuni.cz/~solcova/jana.htm a http://hp02.troja.mff.cuni.cz/~dolejsi/dolejsi.html. Proto, abyste se dozvěděli, co se dnes ve fyzice dělá, nemusíte jezdit až do Ženevy – stačí se odvážit zatelefonovat na nějakou katedru fyziky nebo do ústavu Akademie věd. Na stránce http://www-hep.fzu.cz/~rames/outreach/castice.html najdete podrobnosti i další zajímavé odkazy. Zkuste to.