Mattespets tar elever till toppen – i fysik

På en flera meter lång hylla nära klassrummets tak står gamla vetenskapliga instrument på rad: gnistbågegenerator, katodstrålerör, spektroskop, amperemeter.

De har följt med från Mörby läroverk och Djursholms samskola, de två skolor som för drygt fyrtio år sedan gick samman och bildade Danderyds gymnasium.

– Slänga är inte en vokabulär som jag rör mig med. Jag älskar de här gamla apparaterna, säger Lars Gråsjö, fysiklärare på skolan sedan 27 år tillbaka.

Innan eleverna släntrar in från korridoren hinner han berätta om en studieresa han för 25 år sedan gjorde med sina elever till partikelfysiklaboratoriet CERN i Schweiz. I Geneve hittade han en affär med antika vetenskapliga instrument.

– Det var ett livsfarligt ställe för min plånbok.

Dörren öppnas och åtta killar släntrar in. De går årskurs ett på gymnasieskolans spetsutbildning i matematik, men nu ska de ha fysik. Några av dem har redan provat lyckan i ett par av de fysik- och matematiktävlingar där Danderyds gymnasium skördat stora framgångar. Tävlingarna har blivit ett kännetecken för skolans spetsutbildning och i vintras fick tre elever i äldre årskurser på spetsutbildningen kliva högst upp på prispallen i lagtävlingen inom Wallenbergs fysikpris. 65 gymnasieskolor med sammanlagt 561 elever deltog.

Den här morgonen råder ingen omedelbar tävlingsanda i klass­rummet. Terminen närmar sig sitt slut och i de flesta kurser ägnas en stor del av undervisningen åt repetitioner och förberedelser inför slutprov och betygsättning i de flesta av kurserna.

Lars Gråsjö har förberett ett par övningar för att undersöka begreppet tyngdpunkt. Han har laddat datorn med befolkningsstatistik för drygt 20 av de största svenska kom­munerna. På projektionsduken dyker en tabell upp med Stockholm i topp och Kristianstad i botten.

– Hur räknar vi ut var i Sverige den befolkningsmässiga tyngdpunkten ligger, baserat på de här 24 kommunernas befolkningsantal? frågar han.

Beräkningen leder till en plats som ligger 58,6 grader nord och 15,9 grader öst: Tjällmo i Motala kommun i Östergötland.

Att döma av elevernas reaktion är det ingen av dem som besökt orten. På Motala kommuns hemsida beskrivs den som en naturskön tätort med ett rikt föreningsliv.

– Jag har varit i Tjällmo och jag vet att där bor det inte mycket folk, säger Lars Gråsjö.

”Vi får tänka själva”

Lektionen går vidare till praktiska experiment och diskussioner i grupp, där eleverna först ska bestämma tyngdpunktens läge för ett papprör. Detta har – dolt för eleverna – två 100-gramsvikter asymmetriskt placerade på insidan; tyngdpunkten hamnar alltså inte i mitten. Andra delen av experimentet går ut på att ungefärligt bestämma läget för dessa.

Sigge Voutilainen och Lo Ljungros får snabbt upp ett stativ där pappröret ska hänga i ett par trådar.

– Vi får tänka själva och försöka lösa problemet. Det är roligt, säger Lo Ljungros.

Medan eleverna försöker lokalisera tyngdpunkten förklarar deras lärare sin syn på en bra undervisning i fysik.

– Jag vill att eleverna tänker och resonerar fysik först och inte börjar med matematiken. De av våra elever som går spetsutbildningen tycker att matte är lätt och har ofta inställningen att fysik är matematik. Matte är en del av fysikens framgångsrecept, men det svåra med fysiken i skolan är inte matematiken, utan fysiken i sig.

Lars Gråsjö konstaterar att han sällan behöver lägga särskilt mycket krut på matematiken när han undervisar i fysik på spetsutbildningen.

– Jag försöker använda tiden till att få in grunderna och sedan bygga vidare. Med tanke på hur det gått i de fysiktävlingar skolan deltar i tycker jag nog att jag lyckas ganska bra.

När det är möjligt knyter han gärna undervisningen till vardagliga företeelser som till exempel hållbar energiutveckling eller medicinska tillämpningar. Klimat och väder hade tidigare en mer framskjuten position i kursplanen.

– Det är tråkigt att det området har tonats ner. Meteorologi är intressant och roligt. Tidigare hade vi alltid ett block på våren i ettan och sedan hade eleverna sommaren på sig att ligga i hängmattan och kolla på molnen.

Resursstark skola

Lars Gråsjö har alltid varit intresserad av fysik- och vetenskaps­historia. Därför brukar han inleda varje nytt område med att ge en kort historisk tillbakablick.

– Jag lyfter fram en situation som blivit starten för en utveckling, eller en person som varit viktig för fysikvetenskapen. Jag kräver inte att de ska pricka in exakt när Arkimedes, Newton och Einstein verkade, men de ska veta i vilken ordningsföljd de levde.

Förutsättningarna är goda för de naturvetenskapliga ämnena i Dan­deryds gymnasium. Det mesta av den utrustning lärarna behöver finns i skolan. Dessutom håller den på att uppdateras.

Skolor som inte har det lika väl förspänt får ett gott råd:

– De bästa experimenten, didaktiskt sett, är ofta de enkla. Belyser de något fundamentalt behövs inte så avancerad utrustning. Det tilltalar mig att göra experiment som man kan snickra ihop hemma vid köks­bordet och utföra på egen hand. Men, spektakulära fenomen är ju intresseskapande förstås.

Få flickor söker

De åtta elever som deltar i dagens lektion är alla killar. Lars Gråsjö suckar lite uppgivet när han kommenterar det.

– Så länge jag har varit lärare här på skolan har det tyvärr aldrig varit särskilt många tjejer som valt spetsutbildningen.

Han hoppas på en vändning i höst. När skolan bjöd in till öppet hus tidigare i år var det många tjejer som visade intresse för både fysikämnet och spetsutbildningen i matematik.

– Varför könsfördelningen ser ut som den gör är en fråga vi ständigt ställer oss. Jag tycker inte att det är något speciellt i undervisningen som borde avskräcka tjejer.

Det är liknande problem i de flesta tävlingar i fysik och matematik.Undantaget är International Young Physicists’ Torunament (IYPT). I augusti varje år publicerar organisationen 17 öppna experimentella problem. Sedan har deltagarna ungefär ett år på sig att jobba med problemen.

– Tävlar gör man genom att i lag med fem deltagare presentera, opponera och diskutera resultaten med ett annat lag, inför en domarpanel. I år har vi tre tjejer i det svenska laget och under åren har vi haft cirka 30–40 procent tjejer i våra lag. En av mina elever, Adam, är med i årets lag. Skillnaden med den här tävlingen är att man kan känna efter hur det går och behöver inte sticka ut hakan direkt – kanske är det ett mer lockande upplägg för tjejer.

I tävlingen Wallenbergs fysikpris har Leshi Zhang som just nu är Lars Gråsjös elev vunnit två år i rad. ­Under sommaren tog hon även guld i den internationella fysikolympiaden IphO i Colombia.

Hur känns det för dig som lärare?

– Jättekul, inte minst för att det är en av mig oberoende värdering av vad eleverna kan.

Fysik är ett ämne som är lämpligt för tävlingar, men också för att belysa vetenskapliga processer, framhåller Lars Gråsjö.

– Kemi blir snabbt ganska farligt och utrustningskrävande, och i biologi tar det tid att studera ett djurs beteende eller odla för att se vad som händer. I fysik kan man nästan gå igenom en schematisk vetenskaplig metod på en lektion – från hypotes till prövning och slutsats.