Faglige mål i fysik A, forklaret
Du står i laboratoriet til den eksperimentelle del af prøven. Der er 120 minutter, et bord med udstyr, du kender, og en opgave, du aldrig har set. Censor stiller sig ved siden af dig og spørger til noget, der ikke står i lærebogen. Det, hun lytter efter, er de ti sætninger i læreplanen, som de færreste elever har læst. Her er de ordret, oversat til det, du skal gøre ved bordet og i besvarelsen.
Af Emil Brandt Rex, gymnasielektor i dansk og historie
På denne side
- Det, du bliver bedømt efter
- 1. Du skal kunne modellerne og deres grænser
- 2. Du skal kunne læse data og vælge model
- 3. Du skal kunne planlægge, udføre og fremlægge et forsøg
- 4. Du skal finde sammenhængen i dine data
- 5. Du skal kunne simulere eller styre et system
- 6. Du skal sætte fysikken uden for fysiklokalet
- 7. Du skal forklare fysik for en bestemt modtager
- 8. Du skal kunne forklare, hvordan fysik arbejder
- 9. Du skal kunne udvikle og vurdere en løsning
- 10. Du skal kunne arbejde sammen med et andet fag
- Sådan vejer det ved prøven
- Sådan bruger du målene i morgen
Fra censorstolen
Det, du bliver bedømt efter
Der står én sætning i læreplanen, som afgør din karakter: “Bedømmelsen er en vurdering af, i hvilken grad eksaminandens præstation opfylder de faglige mål, som de er angivet i pkt. 2.1.” Ikke hvor mange formler du nåede, ikke hvor pænt journalerne er ført, og ikke hvor flittig du har været. Målene er linealen, og de ti herunder er hele linealen.
Bedømmelsen bygger heller ikke alene på en optælling af rigtige og forkerte svar. Om den skriftlige prøve står der: “Der gives én karakter ud fra en helhedsvurdering.” Om den mundtlige: “Hver eksaminand gives én individuel karakter ud fra en helhedsvurdering af prøvens eksperimentelle og mundtlige del.” Derfor kan en regnefejl koste mindre end et rigtigt resultat uden forklaring.
Mål 1-2
Modellerne og problemløsningen
De to mål fylder mest ved den skriftlige prøve: du vælger en model, regner på den og siger, hvad den forudsætter, og hvornår den holder op med at passe.
Mål 1 af 10 · læreplanens ord
1. Du skal kunne modellerne og deres grænser
“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”
En model i fysik er en forenkling af virkeligheden: et skråt kast uden luftmodstand, en ideal gas, en punktladning. En kvalitativ model forklarer, hvorfor noget sker, uden tal, mens en kvantitativ model giver dig en formel, du kan regne på. Gyldighedsområdet er de forudsætninger, forenklingen hviler på. Skråt kast uden luftmodstand er brugbart for en stødkugle og ubrugeligt for en badmintonbold, og det er den forskel, målet beder dig sætte ord på.
Sådan viser du det: Tag din seneste aflevering frem og skriv én linje under hver formel: hvad ser den bort fra, og hvornår holder den op med at passe. Sig den samme linje højt, næste gang du bruger formlen ved tavlen.
✗ Jeg brugte formlen for skråt kast og fik en kastelængde på 19,7 m.
✓ Jeg regner stødet som et skråt kast uden luftmodstand: starthastighed 14 m/s, kastevinkel 40 grader, konstant vandret fart og tyngdeaccelerationen 9,82 m/s2 lodret. Det giver 19,7 m. For en stødkugle på 7,26 kg er luftmodstanden under en procent af tyngdekraften ved den fart, så modellen holder. For en badmintonbold ville den ramme helt ved siden af.
Et tal uden forudsætninger kan ikke efterprøves. Den stærke navngiver modellen, siger hvad der er set bort fra, og bruger kuglens masse til at vise, hvornår antagelsen holder. Det er netop den diskussion af gyldighedsområdet, bedømmelsen efterlyser.
Mål 2 af 10 · læreplanens ord
2. Du skal kunne læse data og vælge model
“kunne analysere et fysikfagligt problem ud fra forskellige repræsentationer af data og formulere en løsning af det gennem brug af en relevant model”
Den samme fysik kan vises på flere måder: et kredsløbsdiagram, en tabel med måledata, en graf, en formel. En repræsentation er en af de måder, og målet er, at du kan skifte mellem dem og bruge dem til at bestemme en størrelse eller opstille en model. Vejledningen kalder det modelleringskompetencen og skriver, at analyse og løsning af fysikfaglige problemer forekommer i hovedparten af opgaverne ved den skriftlige prøve.
Sådan viser du det: Tag en opgave med en graf, og skriv inden du regner: hvad betyder hældningen fysisk, med enhed, og hvad betyder skæringen med andenaksen? Det er den oversættelse, opgaven i virkeligheden beder om.
✗ Jeg aflæste på grafen, at det er en lige linje, og så fandt jeg resistansen til cirka 47.
✓ Punkterne ligger på en ret linje gennem (0,0), så Ohms lov U = R * I passer på tråden. Hældningen af U som funktion af I er 47 ohm, og det er resistansen. Ved de store strømme bøjer punkterne opad, hvilket kan skyldes, at tråden bliver varm, og at resistansen dermed stiger.
Grafen er ikke svaret i sig selv. Den stærke binder den rette linje til Ohms lov, giver hældningen sin enhed og forklarer, hvorfor punkterne bøjer af til sidst. Så er aflæsningen blevet til fysik.
Mål 3-5
Laboratoriet, data og it-værktøjet
De tre mål hører til laboratoriet: du planlægger forsøget, finder sammenhængen i dine data og lader et it-værktøj simulere eller styre et system.
Mål 3 af 10 · læreplanens ord
3. Du skal kunne planlægge, udføre og fremlægge et forsøg
“kunne tilrettelægge, beskrive og udføre fysiske eksperimenter til undersøgelse af en åben problemstilling og præsentere resultaterne hensigtsmæssigt”
En åben problemstilling er et forsøg uden en færdig vejledning. Du skal selv finde ud af, hvilke variable der er i spil, hvilke der skal holdes fast, og hvordan du måler dem. Vejledningen kalder det variabelkontrol og lægger vægt på, at du bagefter kan diskutere de fejlkilder, der betyder noget, og vurdere, hvor nøjagtigt resultatet er. Målet slutter først ved fremlæggelsen: du skal både udføre forsøget og præsentere resultaterne, så en anden kan se, hvad der blev målt, og hvad det viste. Ved prøven har du cirka 120 minutter i laboratoriet, og du må ikke genbruge data fra tidligere forsøg.
Sådan viser du det: Fortæl af dig selv, hvilken variabel du varierede, hvilke du holdt fast, og hvor mange gange du gentog hver måling, før censor når at spørge. Skriv de tre ting ned i journalen, mens forsøget kører.
✗ Vi hængte nogle lodder på fjederen og målte, hvor meget den blev trukket ud, og så kunne man se, at der var en sammenhæng.
✓ Vi ville bestemme fjederkonstanten. Vi hængte seks lodder på, fra 50 g til 300 g i spring på 50 g, aflæste forlængelsen på en lineal med millimeterinddeling og målte hver forlængelse tre gange, mens fjederen hang i det samme stativ. Derefter afbildede vi kraften som funktion af forlængelsen.
Uden spredning i lodderne og uden gentagne aflæsninger er der ingen usikkerhed at diskutere bagefter. Seks masser, tre aflæsninger og en navngiven aflæsningsnøjagtighed på en millimeter giver et forsøg, en anden kan gentage.
Mål 4 af 10 · læreplanens ord
4. Du skal finde sammenhængen i dine data
“kunne behandle eksperimentelle data ved hjælp af blandt andet it-værktøjer med henblik på at afdække og diskutere matematiske sammenhænge mellem fysiske størrelser”
Rå måletal siger ingenting, før de bliver til en sammenhæng. Databehandling er vejen derhen: du plotter punkterne, lægger en model ned over dem, lineær, eksponentiel eller en potensfunktion, og oversætter konstanterne til fysik med enhed. It-værktøjet laver tilpasningen, men du skal kunne sige, hvorfor netop den type model. Vejledningen forventer, at usikkerheden indgår i diskussionen, for eksempel med max-min-metoden, men den kræver ikke en systematisk usikkerhedsberegning.
Sådan viser du det: Skriv efter hver regression to linjer: hvad betyder konstanterne fysisk, med enhed, og hvor stort bliver intervallet, hvis du lægger en stejlere og en fladere linje ned over punkterne? Det er de to linjer, der mangler i de fleste besvarelser.
✗ Vi lavede en eksponentiel regression i regnearket, og forklaringsgraden blev 0,997, så det passede rigtig godt.
✓ Vi afbildede aktiviteten som funktion af tiden og lagde modellen A = A0 * e^(-k*t) ned over punkterne med k = 0,0042 per sekund. Halveringstiden T = ln2/k bliver 165 s. Med max-min-metoden ligger halveringstiden mellem 158 s og 172 s.
Tallet 0,997 siger noget om kurvens tilpasning, ikke om fysikken. Den stærke oversætter konstanten k til en halveringstid med enhed og sætter et interval på den. Først da kan tallet holdes op mod tabelværdien.
Mål 5 af 10 · læreplanens ord
5. Du skal kunne simulere eller styre et system
“i simple tilfælde kunne simulere eller styre fysiske systemers opførsel ved hjælp af it-værktøjer”
At simulere vil sige, at du lægger systemets regler ind i et regneark eller et program og lader computeren regne skridt for skridt: et fald med luftmodstand, hvor accelerationen ændrer sig hele vejen ned, eller en planet, der løber om Solen. At styre vil sige, at noget reagerer på en sensor, for eksempel en modstand, der ændrer sig med temperaturen og tænder en blæser over en grænse. Vejledningen siger direkte, at det er tilstrækkeligt at arbejde med én af de to tilgange.
Sådan viser du det: Byg et regneark med tidsskridt på 0,01 s for et fald med luftmodstand, og sammenlign den fart, arket ender på, med den, du får uden luftmodstand. Forskellen er hele pointen med simuleringen.
✗ Vi brugte en simulering på nettet, hvor man kunne skrue op og ned for tyngdekraften, og så kunne man se, hvad der skete med faldet.
✓ I regnearket regnede vi for hvert 0,01 sekund den samlede kraft m*g - k*v^2, dividerede med massen og lagde accelerationen gange tidsskridtet til farten. Farten voksede og flader ud omkring 53 m/s, og det passer med den fart, hvor tyngdekraften og luftmodstanden er lige store.
At skrue på en færdig applet viser ingen model. Den stærke fortæller, hvilken kraftligning der bliver regnet i hvert tidsskridt, og kontrollerer resultatet mod den fart, hvor tyngdekraft og luftmodstand ophæver hinanden.
Mål 6-7
Perspektivet og modtageren
Begge mål handler om at komme ud af fysiklokalet: du kobler bilaget til et fagbegreb og forklarer stoffet for en bestemt modtager.
Mål 6 af 10 · læreplanens ord
6. Du skal sætte fysikken uden for fysiklokalet
“gennem eksempler kunne perspektivere fysikkens bidrag til såvel forståelse af naturfænomener som teknologi- og samfundsudvikling”
At perspektivere er at inddrage forhold uden for fysikkens egen verden: en teknologi, en samfundsdebat, et naturfænomen. Ved den mundtlige prøve møder du et ukendt bilag, et udklip, en graf eller et par billeder, som ikke har været brugt i undervisningen, og som du skal koble til emnet. Vejledningen er præcis her: du skal knytte bilaget til emnet med relevante fagbegreber, sammenhænge, formler og eksperimenter, ikke fremlægge nye teorier løsrevet fra opgaven.
Sådan viser du det: Find en artikel om for eksempel varmepumper, solceller eller stråling, og skriv tre linjer: hvilket fagbegreb bærer den, hvilken formel hører til, og hvor sætter fysikken en grænse? Gør det en gang om ugen frem mod prøven.
✗ Bilaget handler om solceller, og det er jo vigtigt for den grønne omstilling og for klimaet.
✓ Bilaget viser en solcelle med en virkningsgrad på 22 procent. Det hænger sammen med fotonernes energi: kun fotoner med energi over båndgabet kan frigøre en elektron, og den energi, de har til overs, bliver til varme i cellen. Derfor sætter sollysets spektrum en øvre grænse, uanset hvor omhyggeligt cellen fremstilles.
En sætning om den grønne omstilling kunne stå, før bilaget blev åbnet. Den stærke bruger fotonenergi og båndgab til at forklare netop de 22 procent, og det er koblingen mellem bilag og fagbegreb, prøven beder om.
Mål 7 af 10 · læreplanens ord
7. Du skal forklare fysik for en bestemt modtager
“kunne formidle et emne med et fysikfagligt indhold til en valgt målgruppe”
Formidling er ikke pynt uden på fysikken. Vejledningen siger, at formidlingen sker på modtagerens præmisser, og at målgruppen skal indgå bevidst i både indhold og form. Genrerne spænder fra journalen over projektrapporten til en tekst, en plakat eller et oplæg til nogen, der ikke har haft fysik. Ved den skriftlige prøve står kravet i bedømmelseskriterierne: du skal kunne formidle analyse og løsning klart og præcist.
Sådan viser du det: Forklar dit sidste forsøg på tre minutter for en klassekammerat uden fysik, uden en eneste formel. Forklar det derefter for din lærer med formlerne. Læg mærke til, hvad der skal skiftes ud, og hvad der ikke skal.
✗ Ved radioaktivt henfald udsendes der stråling, og aktiviteten aftager eksponentielt efter henfaldsloven A = A0 * e^(-k*t).
✓ Til en 8. klasse: en radioaktiv kerne er ustabil og falder fra hinanden på et tidspunkt, ingen kan forudsige. Men i en klump med milliarder af kerner falder halvdelen fra hinanden på den samme faste tid, og den kalder vi halveringstiden. Derfor bliver strålingen svagere og svagere, men når aldrig helt ned på nul.
Formlen er rigtig og alligevel forkert her, fordi modtageren går i 8. klasse. Den stærke bærer det samme indhold, tilfældigheden og halveringstiden, i ord modtageren har. Målgruppen skal kunne høres i sproget, ikke kun stå i opgaveformuleringen.
Mål 8-10
Fagets metode og de andre fag
Vejledningen behandler mål 8 og 9 under ét. De tre viser du i projektforløb og i SRP: metoden, den vurderede løsning og samarbejdet.
Mål 8 af 10 · læreplanens ord
8. Du skal kunne forklare, hvordan fysik arbejder
“kunne demonstrere viden om fagets identitet og metoder”
Fysik arbejder i en vekselvirkning mellem teori og eksperiment: en model forudsiger noget, et forsøg prøver forudsigelsen, og resultatet skubber til modellen eller sætter en grænse for den. Fagets identitet står i læreplanens punkt 1.1, hvor faget beskrives som menneskers forsøg på at udvikle beskrivelser, tolkninger, forklaringer og modeller af natur og teknik. Vejledningen anbefaler, at du viser det med afsæt i konkrete problemstillinger, ikke som et generelt kursus i videnskabsteori, og målet bliver særlig synligt i studieretningsprojektet.
Sådan viser du det: Vælg et forsøg, du har lavet, og skriv fire linjer: hvilken model blev prøvet, hvad forudsagde den, hvad målte I, og hvad gjorde afvigelsen ved modellen. Den historie kan du fortælle på et halvt minut ved prøven.
✗ Fysik er et naturvidenskabeligt fag, hvor man laver forsøg og bruger formler til at finde ud af, hvordan verden hænger sammen.
✓ I fysik prøver eksperimentet teorien af. Vores model for det frie fald uden luftmodstand forudsagde, at kuglen og kaffefilteret ville falde lige hurtigt. Kuglen passede, mens kaffefilteret hurtigt faldt med næsten konstant fart. Vi kasserede ikke modellen, vi fandt dens grænse: den gælder, når luftmodstanden er lille i forhold til tyngdekraften.
Sætningen om forsøg og formler passer på ethvert naturfag. Kuglen, kaffefilteret og den grænse, målingen satte, viser derimod, hvordan fysik faktisk arbejder: teorien forudsiger, eksperimentet prøver, og modellen får et gyldighedsområde.
Mål 9 af 10 · læreplanens ord
9. Du skal kunne udvikle og vurdere en løsning
“kunne undersøge problemstillinger og udvikle og vurdere løsninger, hvor fagets viden og metoder anvendes”
En løsning er ikke færdig, fordi den virker. Det her er det innovative mål, og læreplanen kræver et forløb, hvor I undersøger en problemstilling og udvikler og vurderer løsninger med fagets viden og metoder. Vurderingen er den halvdel, der glemmes: løsningen skal holdes op mod noget, virkningsgrad, materialeforbrug, vægt, pris eller sikkerhed, og du skal kunne sige, hvad der taler imod den. Vejledningen peger på, at kompetencen navnlig bygges op gennem åbne eksperimentelle problemstillinger.
Sådan viser du det: Tag jeres seneste idé, og skriv de to tal, der afgør, om den duer, og den ene indvending, I ikke kunne løse. Læg begge dele frem selv i fremlæggelsen i stedet for at vente på spørgsmålet.
✗ Vi kom frem til, at man kunne isolere huset bedre, og det ville være en god og bæredygtig løsning.
✓ Vi målte varmetabet gennem ruden til 180 W ved 20 graders forskel. Med en ekstra rude falder U-værdien fra 2,8 til 1,1 W per kvadratmeter per kelvin, altså cirka 60 procent mindre varmetab. Til gengæld bliver ruden så tung, at rammen skal forstærkes, og prisen skal holdes op mod den varme, vi sparer om året.
Ordet bæredygtig er en påstand, ikke en vurdering. Den stærke sætter tal på gevinsten, 180 W og 60 procent, og navngiver to ting, der taler imod: vægten og prisen. Målet kræver begge dele.
Mål 10 af 10 · læreplanens ord
10. Du skal kunne arbejde sammen med et andet fag
“kunne behandle problemstillinger i samspil med andre fag”
Et samspil er ikke to opgaver i den samme mappe. De to fag skal svare på hver sin del af det samme spørgsmål, og du skal kunne sige, hvad fysikken bidrager med, som det andet fag ikke kan. Fysik A kan indgå i samarbejde med alle gymnasiets fag, og vejledningen nævner energiforsyning med samfundsfag eller naturgeografi, lyd med musik og den naturvidenskabelige revolution med historie. Skriver du studieretningsprojekt med fysik, anbefaler vejledningen, at opgaveformuleringen rummer eksperimentelt arbejde eller analyse af eksperimentelle data.
Sådan viser du det: Skriv til dit studieretningsprojekt to linjer, før du begynder: hvad svarer fysikken på, og hvad svarer det andet fag på? Kan du ikke skrive dem, deler de to fag endnu ikke et spørgsmål.
✗ I min SRP skriver jeg om vindmøller i fysik og om den grønne omstilling i samfundsfag.
✓ Spørgsmålet er, hvorfor møllerne bliver ved med at blive højere. Fysikken svarer, at effekten vokser med vindhastigheden i tredje potens, og at vinden både er kraftigere og jævnere højt oppe. Samfundsfaget svarer, hvad højden gør ved naboklagerne og ved kommunernes planlægning.
Vindmøller i fysik og grøn omstilling i samfundsfag er to opgaver i én mappe. Den stærke stiller ét spørgsmål og lader hvert fag svare på sin del med sin egen metode. Så kan censor høre samspillet.
Bedømmelsen
Sådan vejer det ved prøven
Prøven i fysik A er tre situationer. Fem timers skriftlig prøve, hvor der lægges vægt på, at du behersker et bredt udvalg af begreber og modeller, kan analysere et problem og løse det med en relevant model, og kan diskutere modellens gyldighedsområde. Cirka 120 minutter i laboratoriet, hvor der lægges vægt på tilrettelæggelse, databehandling og samspillet mellem teori og eksperiment. Og cirka 24 minutters individuel samtale, hvor der lægges vægt på selvstændigt initiativ, sikkert kendskab til begreber, modeller og metoder samt perspektivering. Det er de samme ti mål, målt tre steder.
Siden bygger på læreplanen for fysik A, stx, fra august 2024, punkt 2.1, og på ministeriets vejledning fra juli 2024. Vejledningen uddyber hvert mål og skriver selv, at den ikke indfører nye bindende krav. Målene står ordret herunder, præcis som de er formuleret. Resten er en oversættelse af dem til noget, du kan gøre.
Handling
Sådan bruger du målene i morgen
- Find din undervisningsbeskrivelse frem. Ved hvert forløb står de faglige mål, forløbet har dækket. Læg listen ved siden af de udleverede teoretiske opgaver, og find det mål, der ikke er dækket noget sted. Det er der, du skal læse.
- Skriv de ti mål på ét stykke papir, og læg det ved siden af dig, når du læser op. Spørg efter hvert emne: kan jeg opstille modellen, sige hvad den forudsætter, regne på den og perspektivere den?
- Gå dine egne journaler og rapporter igennem. For hvert forsøg: hvilken variabel varierede I, hvad blev holdt fast, hvor lå usikkerheden, og hvad viste databehandlingen? Du må tage journalerne med ind til den eksperimentelle del og kigge i dem undervejs.
- Slå typeordene op. Der findes en officiel ordliste med typeord i fysik A på emu.dk, og ordet i opgaveteksten bestemmer, hvad et fyldestgørende svar skal indeholde. Læg mærke til de to eller tre, du plejer at læse hen over.
- Tag et perspektiverende bilag om ugen frem mod prøven: et udklip, en graf eller et par billeder om energi, stråling eller Universet. Skriv tre linjer om, hvilket fagbegreb der bærer det, og hvilken formel der hører til.
Spørgsmål og svar
Om forfatteren
Siden her er skrevet af Emil Brandt Rex, gymnasielektor i dansk og historie. Alt på Studiekompasset bygger på fagenes læreplaner og vejledninger, og hver side har sine kilder stående nederst. Finder du en fejl, så skriv til mig, og den bliver rettet.
Næste skridt
Prøveformen, tiden og hjælpemidlerne i fysik står samlet på fagets eksamensside.