INSTITUTIONEN FÖR FYSIK

Transkript

1 INSTITUTIONEN FÖR FYSIK LFY330 Fysik för lärare 3, 30 högskolepoäng Physics for Teachers in Secondary School 3, 30 higher Fastställande Kursplanen är fastställd av Institutionen för fysik och senast reviderad Den reviderade kursplanen gäller från och med , höstterminen Utbildningsområde: Naturvetenskapligt 100 % Ansvarig institution: Institutionen för fysik Inplacering Fördjupningskurs i Lärarprogrammets inriktning 'Fysik för lärare'. Kursen kan även ges som fristående kurs. Beroende på valda kurser i övrigt kan kursen ingå i en lärarexamen avsedd för undervisning i fysik i grundskolans senare år och gymnasieskolan. Kursen kan även ingå i en generell examen. I kursen ingår ett projektarbete om 15 hp, som, under vissa förutsättningar, kan räknas som ett interdisciplinärt examensarbete inom lärarutbildningen. Kursen ingår i följande program: 1) Lärarprogrammet Huvudområde Fysik Fördjupning G2E, Grundnivå, har minst 60 hp kurs/er på grundnivå som förkunskapskrav och innehåller examensarbete för kandidatexamen Förkunskapskrav För tillträde till kursen krävs genomgången kurs LFY230 med minst 15 hp godkända eller motsvarande kunskaper. För tillträde till kurs som avser interdisciplinärt examensarbete inom lärarutbildningen krävs dessutom godkänt resultat på kurserna i

2 allmänt utbildningsområde 1 (30 hp) och i allmänt utbildningsområde 2 (30 hp). 2/ 6 Mål Det övergripande målet med kursen är att studenterna utvecklar en fördjupad förståelse av fysikens begrepp, dels utifrån fysikens vetenskapliga grund och dels utifrån de ingående momentens relevans för läraryrket. Efter genomgången kurs ska studenterna även ha fått en fördjupad insikt i naturvetenskapens och teknikens framväxt samt karaktär. De ska även ha en fördjupad insikt om vilka kriterier som utmärker vetenskap i motsats till pseudovetenskap. Efter avslutad kurs skall studenterna: 1. kunna beskriva, förklara och förutsäga företeelser i natur, vardag och samhälle rörande innehållet i kursens olika delmoment. 2. kunna använda sig av fysikens vetenskapliga metoder och modeller för att formulera hypoteser samt genomföra och tolka mätningar, observationer och experiment. 3. muntligt och skriftligt kunna presentera mer komplexa fysikaliska och ämnesdidaktiska problemställningar. 4. kunna redogöra för den övergripande idéhistoriska utvecklingen inom vetenskapen, och reflektera över fysikens relevans för samhället och medborgarna, samt hur medborgarna kan dra nytta av fysikaliska kunskaper. 5. kunna identifiera och diskutera etiska frågeställningar utifrån ett breddat naturvetenskapligt perspektiv, samt etiska frågeställningar som naturvetenskap ger upphov till. 6. kunna beskriva, analysera och problematisera lärandets perspektiv och villkor, med stöd från ämnesdidaktisk forskning och utveckling samt erfarenheter från verksamhetsförlagd utbildning. 7. ha förmåga att självständigt planera och genomföra undervisning samt reflektera över sin egen undervisning utifrån teoretiska perspektiv. 8. kunna redogöra för genomförda fysikexperiment och fysikdemonstrationer, samt kunna möta elevernas föreställningar om fenomen i världen och reflektera över vilka möjligheter för lärande som de kan utgöra för både flickor och pojkar. 9. ha förmåga att dokumentera, analysera, bedöma och värdera elevers lärande och utveckling i förhållande till målen i skolans styrdokument. För de studenter som gör ett interdisciplinärt examensarbete inom lärarutbildningen krävs dessutom att de ska: kunna relatera arbetet och dess resultat till den kommande pedagogiska och didaktiska yrkesverksamheten på ett insiktfullt sätt.

3 3/ 6 Innehåll Kursen består av tre delkurser och innehåller både teoretiska och laborativa inslag, där de senare syftar till att utveckla studentens experimentella förmåga. Delkurs 1. 7,5 hp Ett av följande fyra alternativ ges vid varje kurstillfälle och uppfyller samtliga villkoret för att bli examinerad på delkurs 1: a) Elektromagnetisk fältteori b) Subatomär fysik c) Astrofysik d) Miljöfysik a) Elektromagnetisk fältteori I delkursen ingår: elektriska laddningar och fält, Coulombs lag, Laplace och Poissons ekvationer, energi hos system av laddningar, potential och spänning, allmänna och elektrostatiska fältproblem, laddade pertiklars rörelse i elektriska och magnetiska fält, Lorentzkraft, fält från laddningar i rörelse, stationär elektrisk ström, Biot-Savarts lag, polarisation, elektriska och magnetiska fält i materia, magnetiska fältets energi, Faradays lag, Maxwells ekvationer, elektromagnetiska vågor, strålning från oscillerande laddningar, relativistisk behandling av elektromagnetiska fält. b) Subatomär fysik Inledningsvis behandlas kärnfysikaliska begrepp och nomenklatur. Den elektromagnetiska kraften och gravitationen kan ej förklara varför partiklar med lika laddningar (protoner) och oladdade partiklar (neutroner) kan hållas samman och bilda en atomkärna. Med den enklaste kärnan som utgångspunkt, deutronen, diskuteras krafter på subatomär nivå varvid stark och svag växelverkan introduceras. Med kvantmekaniken som grund byggs kärnmodeller upp. Det radioaktiva sönderfallets statistiska natur och mekanismerna för alfa-, beta- och gammaemission behandlas. Strålningens växelverkan med materia, även inverkan på människan, och metoder att detektera strålning studeras. Olika typer av kärnreaktioner behandlas liksom även processer som fission, fusion och energiproduktion i solen. I senare delen av kursen behandlas mesonfysik och partikelfysik. Naturens minsta byggstenar - de sex kvarkarna

4 och de sex leptonerna - behandlas i detta avsnitt samt även uppbyggnaden av baryoner och mesoner. c) Astrofysik Kursen behandlar grundläggande astrofysik och ger en överblick över hur vi utgående fysikens lagar beskriver vårt universum. I momentet ingår: I momentet ingår: Astronomiska observationer. Planetsystem. Stjärnornas ljusstyrkor, färger, avstånd och massor. Spektralklassifikation och HRdiagrammet. Solen. Stjärnornas struktur, energiproduktion och utveckling. Interstellära mediet. Vintergatan och andra galaxer. Kosmologi. d) Miljöfysik De tre dimensionerna i hållbar utveckling: socialt, ekonomiskt och miljömässigt. Översiktligt om betydelsen av klimat. Jordens klimat, växthuseffekten och atomvintern. Polarområdenas betydelse för atmosfär och oceancirkulation. Luftföroreningar. Vatten- och havsföroreningar. Meteorologiska grundfenomen i samband med föroreningsspridning. UV-strålning och ozonskikt. Biologiska effekter. Fossilenergi, miljöaspekter. Förnybar energi: solenergi, vindkraft, vattenkraft, bioenergi, värmepumpar. Kärnenergi, radioaktiva ämnen, joniserande strålning, Exempel på inträffade utsläpp och nedfall av radioaktivt material och deras konsekvenser. Jämförelse med spridningsmodeller. Energikvalitet och energihushållning. Delkurs 2. Kvantfysik, 7,5 hp I delkursen ingår: grundläggande kvantfysik och kvantmekanik med kvantfysikens experimentella bakgrund, mätprocessen, Schrödingerekvationen, kvantmekanikens formalism, bundna tillstånd, spridning, centralfält, banimpulsmoment och spinn, elektrontillstånd i en- och flerelektronatomer, Pauliprincipen och det periodiska systemet, strålningsprocesser. Delkurs 3. 4/ 6

5 a) Projektarbete, 15 hp Projektarbetet väljs i samråd med handledare/examinator, inom ett område som har anknytning till experimentell fysik och mätteknik. ELLER b) Interdisciplinärt examensarbete inom lärarutbildningen, 15 hp Examensarbetet, som utförs av studenter i lärarutbildningen, skall ha en inriktning mot den kommande yrkesverksamheten och följa de gemensamma föreskrifterna för integrerade examensarbeten inom lärarutbildning (UFL, ). Examensarbetet förbereder för forskarutbildning inom det utbildningsvetenskapliga fältet. Genomförande Undervisningen består av föreläsningar, laborationer, demonstrationer, seminarier och projektarbete. Universitetets webbaserade lärplattform utnyttjas för att ge en inblick i hur sådana system kan användas i undervisningen. 5/ 6 Former för undervisning Examination sker genom obligatoriska seminarier, inlämningsuppgifter, laborationer, demonstrationer och skriftliga tentamina. För godkänt betyg på kurs krävs förutom godkända prov även att det i kursen ingående projektarbetet redovisats och godkänts. I de fall delkurs 3 utgörs av ett interdisciplinärt examensarbete inom lärarutbildningen skall detta redovisas skriftligt och behandlas på seminarium med särskilt utsedd opponent. Examinator betygsätter efter seminariebehandling det färdiga arbetet. För studerande som ej godkänts vid ordinarie prov och redovisningstillfälle erbjuds ytterligare provtillfällen. Student som underkänts två gånger i prov för kurs eller del av kurs har rätt att begära annan examinator. Ansökan ställs till berörd institution. Slutbetyg på kursen erhålls då samtliga delkurser och obligatoriska moment godkänts. Undervisningsspråk: svenska Former för bedömning Examinationsformer: Delkurs 1: Ett av följande fyra alternativ ges vid varje kurstillfälle, samtliga alternativ uppfyller villkoret för att bli examinerad på denna delkurs, - a) Elektromagnetisk fältteori: salstentamen, 7,5 hp (Betygsskala: U, G, VG) - b) Subatomär fysik: salstentamen, 7,5 hp (Betygsskala: U, G, VG) - c) Astrofysik: salstentamen, 7,5 hp (Betygsskala: U, G, VG) - d) Miljöfysik: salstentamen, 7,5 hp (Betygsskala: U, G, VG)

6 Delkurs 2 - Kvantfysik: salstentamen, 7,5 hp (Betygsskala: U, G, VG) 6/ 6 Delkurs 3: Ett av följande två alternativ uppfyller villkoret för att bli examinerad på denna delkurs, - a) Projektarbete: rapport och muntlig redovisning, 15 hp (Betygsskala: U, G, VG) - b) Interdisciplinärt examensarbete: rapport och muntlig redovisning, 15 hp (Betygsskala: U, G, VG) Betyg På kursen ges något av betygen Väl godkänd (VG), Godkänd (G) och Underkänd (U). På laborationerna ges endast betygen Godkänd och Underkänd. Anmälan görs till kursansvarig senast en vecka efter kursstart om ECTS-betyg önskas Kursvärdering Varje delkurs utvärderas och resultaten blir föremål för diskussion mellan lärarna på kursen och representanter för studenterna. Protokoll/minnesanteckningar från denna diskussion avrapporteras till kursansvarig nämnd. Utvärderingen sker i slutet av kursen. Vid planeringen av påföljande kurstillfälle dokumenteras det hur resultaten av utvärderingen har tagits till vara. Övrigt Kursen ersätter stor delar av kursen LFY320 och kan ej tillgodoräknas samtidigt som denna i en examen.