• Fizika szimulációs szoftver középiskolások számára

Szigeti Balázs

Kazinczy Ferenc Gimnázium és Kollégium, Győr

Konzulens:
Molnár Milán

Fizika szimulációs szoftver középiskolások számára

A középiskolai fizikaoktatás egyik legnagyobb kihívása a mikrovilág jelenségeinek szemléltetése. Míg a mechanika törvényei egyszerű eszközökkel demonstrálhatók, az atom- és magfizikai folyamatok (mint a radioaktív bomlás, a fotoeffektus vagy a Rutherford-féle szórási kísérlet) láthatatlanok maradnak a diákok számára. A valódi izotópokkal végzett mérések biztonsági és költségvetési okokból elérhetetlenek az iskolák többségében. Ez a szemléltetési hiány gyakran vezet a tananyag száraz, elméleti kezeléséhez, ami gátolja a tanulók természettudományos érdeklődésének elmélyülését.

A projekt célja egy olyan platformfüggetlen, böngészőből futtatható szimulációs környezet létrehozása volt, amely a modern webes technológiák segítségével hozza közelebb a kvantumvilágot a diákokhoz. Az AtomLabX fejlesztése során a pályázó a következő fő modulokat dolgozta ki:

  • Radioaktív bomlás: Statisztikai alapú vizualizáció, ahol a tanulók valós időben figyelhetik meg a felezési idő és a bomlási állandó összefüggéseit.
  • Rutherford-kísérlet: Az atommag felfedezésének interaktív rekonstrukciója.
  • Fotoeffektus és Bohr-modell: A fény hullám-részecske kettősségének és az energiaszintek kvantáltságának szemléltetése.
  • Szoftvertechnológia: A rendszer JavaScript/React alapokon nyugszik, biztosítva a zökkenőmentes futást akár mobiltelefonon, akár interaktív táblán, külön telepítés nélkül.

Az AtomLabX nem csupán egy újabb szemléltető eszköz a piacon. Innovációs értéke a következőkben rejlik:

  1. NAT-konformitás: A szoftvert kifejezetten a magyar érettségi követelményekhez és a Nemzeti Alaptantervhez (NAT) igazodik, így a tanárok közvetlenül beépíthetik az óravázlataikba.
  2. Kétnyelvűség: A magyar mellett választható angol nyelvű felület támogatja a kéttannyelvű oktatást.
  3. Zajmentes UX: A felhasználói felületet Balázs úgy alakította ki ki, hogy a „kognitív terhelés” minimális legyen; a diákok figyelmét semmi nem vonja el a fizikai jelenségről.

A projekt hatékonyságát 95 fős mintán (10-12. évfolyamos diákok körében) végzett mérések igazolják. Az eredmények magukért beszélnek:

  • A szoftver használatát követően a diákok tudásszintje a tesztek alapján 77%-ról 93%-ra emelkedett.
  • A felhasználói elégedettség a kezelhetőség tekintetében 4,9/5-ös értéket ért el.
  • A statisztikai adatok alátámasztják, hogy a vizuális megerősítés (4,8/5) kulcsfontosságú a bonyolult absztrakciók megértésében.
Az AtomLabX jelenleg is működő, ingyenesen elérhető szolgáltatás. A projekt távlati célja egy „Tanári Dashboard” fejlesztése, amely lehetővé teszi a pedagógusok számára a diákok haladásának valós idejű követését és automatizált mérési feladatok generálását.