Fysik er et af de mest matematiske af alle fag, bortset fra matematik og statistik, naturligvis. Mange elever finder fysik vanskeligt sammenlignet med f.eks. kemi eller biologi. Den generelle opfattelse er, at flere piger finder dette fag vanskeligt sammenlignet med drenge. Dette er overraskende, fordi der i den akademiske verden er næsten lige mange kvindelige og mandlige lærere i fysik. Så hvad er det, der gør fysik til et “svært” fag?

Jeg fremsætter følgende tanker på baggrund af min undervisningserfaring. Et fag som biologi kræver udenadslære af mange fakta. Selvfølgelig er der en masse at forklare og forstå, men generelt oplever eleverne, at de kan klare sig godt i biologi ved at lære det udenad. Der er næsten ingen beregninger, grafer, ingen numeriske problemer, der skal løses, i hvert fald ikke på de højere gymnasiale uddannelser. I kemi spiller udenadslære igen en vigtig rolle, om end i mindre grad end i biologi. Man skal forstå de kemiske ligninger, elektronstruktur osv., men mange elever finder også kemi “overskueligt”. Selv matematik kan være lettere, da udenadslære for det meste ikke hjælper, og hvis man kender metoden til at løse en type problem, sikrer rigelig øvelse (‘drill’), at man også klarer sig godt i matematik.

Så hvad sker der med fysik? Her er et par grunde til, at fysik ikke er elsket for meget:

• Konceptuelt set er det mere krævende.
• Hvert begreb/emne kræver tænkning på mange niveauer
• Der skal udføres eksperimenter, og resultaterne korreleres med teoretiske værdier
• Kalkulationer af fejl i resultaterne
• Håndtering af mange enheder af fysiske størrelser
• Repræsentation af resultater numerisk og grafisk
• Interpretation af grafer
• Tabeller over tal som trigonometriske og logaritmiske tabeller
• Håndtering af udstyr i fysiklaboratoriet og kendskab til begreber som mindste antal, nulfejl, nøjagtighed, følsomhed osv.
• Give begrundelser, der stemmer overens med fysiske, virkelige observationer
• Hukommelse af definitioner og love
• Tå mange formler at lære
• Tå meget teori – love, håndregler, behandling af størrelser som vektorer eller skalarer, håndtering af begreber, der ikke er “indlysende”.
• Overførsel fra grafisk til matematisk repræsentation og omvendt
• Fysik handler ikke kun om fysik; Man skal også bruge algebra, geometri og regning, og derfor skal man også være rimelig god til disse andre fag
• Nogle emner i fysik er abstrakte, og måske kan eleverne ikke umiddelbart forholde sig til dem, f.eks. kvantemekanik og atomfysik
• Fysik undervises i et hurtigere tempo end sprog og samfundsvidenskab.
• Fysik kan kræve, at man starter med et specifikt resultat og laver generelle regler
• Når man ikke læser teksten og ikke løser øvelser, bliver forståelsen næsten umulig
• Ofte er de numeriske problemer, der løses, problemer af substitutionstypen, som F = ma, givet F og M, find a. Eleverne bliver ledt til at tro, at fysik indebærer sådanne beregninger. Vi ved, at det ikke er sandt. De vanskeligere problemer tages aldrig op, og vanskeligere emner holdes som en “mulighed”, og det er disse emner, der er nødvendige for videre studier.
• De grundlæggende færdigheder i tegning og fortolkning af grafer er ofte meget svage, og det samme gælder de grundlæggende færdigheder i regning. Så selv om en elev måske ved, hvordan man finder en afledning, er hun måske ikke blevet fortalt om sammenhængen mellem afledning -> hældning -> hastighed, areal under en kurve-integral osv. Denne vanskelighed opstår, fordi den lærer, der underviser i matematik, måske ikke behøver at diskutere anvendelser af calculus til andre fag, og fysiklæreren forventer (nogle gange), at matematiklæreren diskuterer disse indbyrdes sammenhænge.
• Det er meget muligt, at fysik ikke bliver undervist på den måde, som det burde undervises på. Det ville nu ikke være elevernes skyld. Men eleven lider stadig under det. Talrige undersøgelser har vist, at der er mange misforståelser, som eleverne har, og desværre bliver der ikke taget hånd om disse misforståelser.

Fysik er kumulativ. Hvis du ikke har forstået de grundlæggende begreber og alligevel har formået at bestå dine eksamener, vil denne mangel snart indhentes, efterhånden som du studerer mere fysik. Så du må ikke ignorere de grundlæggende begreber. Konkurrenceprøver tester ikke kun viden fra lærebøgerne, de tester dig også på anvendelser. Anvendelsesorienterede problemer kan kun løses, hvis grundprincipperne er klare, og du forbedrer dine færdigheder med matematik, grafer, fortolkning og logik. Når du ved, hvorfor et emne synes at være svært, kan du arbejde dig frem til at gøre det let, interessant og nyttigt.