Artykuł jest publikowany prawie rok później niż ankiety zostały przeprowadzone z powodu braku czasu w redakcji jak i niespecjalnie interesujących wniosków. Duży wpływ na niechętną publikację tego artykułu miały też stosunkowo niskie wyniki uzyskane przez badanych.

1. Metodologia badań

Podstawowym założeniem jakim kierowała się redakcja przygotowując pytania było to aby testowały one rzeczywiście WIEDZĘ Z FIZYKI, chcieliśmy koniecznie uniknąć kolejnego testu na inteligencję, testu na skupienie czy ankiety, która ma jedynie pokazać niski poziom osoby badanej (jak pyta.pl czy MaturaToBzdura). Jednakże z czysto psychologicznych pobudek aby zachęcić badaną osobę do brania udziału w badaniu wprowadziliśmy grupę pytań najprostszych która bardziej korzystała jedynie ze szczątkowej inteligencji osoby badanej. Ale pytania z tej grupy były jedynie za 1 punkt (czego zazwyczaj nie ujawnialiśmy osobie badanej). Kolejne grupy pytań korzystały już z wiedzy osoby badanej, najpierw bardzo postawowej potem nieco bardziej złożonej i przewidzieliśmy jedno pytanie na poziomie akademickim (za aż 8 punktów). Zresztą wzrost punktów do zdobycia w kolejnych grupach był zawsze wykładniczy (1,2,4,8), co tym bardziej kładzie nacisk na wiedzę a nie inteligencję czy szczęście (strzelanie) z którego to też powodu stworzyliśmy tylko pytania otwarte.

2. Przygotowanie pytań

Zanim redakcja udała się zadawać pytania należało przygotować możliwie najbardziej zbalansowane i oddające wiedzę z fizyki pytania. W tym celu przygotowaliśmy cztery grupy pytań o różnej trudności (aby rozróżnić osoby o różnym stopniu zaawansowania w fizyce) i sporo pytań w każdej grupie (aby było z czego wybrać pytania ostateczne które trafią do ankiet). Kolejnym ważnym krokiem było zbalansowanie pytań z każdej grupy. W tym celu pytania zostały wstępnie zadane grupie testowej (składała się z członków rodzin redakcji) i zostały wyznaczone współczynniki poprawności odpowiedzi na dane pytania. Na podstawie tych współczynników byliśmy w stanie zadecydować czy dane pytanie jest zbyt łatwe lub zbyt trudne dla danej grupy pytań i po wspólnej debacie redakcji zostały wybrane pytania, które ostatecznie trafiły do ankiety.

3. Treść pytań

Poniżej przedstawiono fragment dokumentu google docs, którym redakcja się posługiwała w czasie przygotowywania pytań. Współczynniki poprawności odpowiedzi grupy testowej zostały wypisane obok treści pytań.

Ankieta ?Jak dobrze znasz fizykę??

Pytania na ?Test wiedzy z fizyki wśród Polaków?

1. Pytania trywialne (normalne) (3 pytania, za 1 punkt):

(pytania trywialne to takie na jakie każdy Polak nawet bez jakiejkolwiek wiedzy z fizyki powinien być w stanie odpowiedzieć kierując się jedynie zdrowym rozsądkiem i/lub szczątkowa inteligencją)

? Co jest cięższe kilogram pierza czy kilogram ołowiu? 1;1;1

? Co ma większą objętość w warunkach normalnych kilogram pierza czy kilogram ołowiu? 0.5;1;0.5

? Co ma większą gęstość w warunkach normalnych kilogram pierza czy kilogram ołowiu? 1;1;1

? Kim był Isaac Newton? 1;0;0;

? Podaj jakiś wzór, który pamiętasz z fizyki i opisz wielkości w nim zawarte 0.5;0;0

? Jaki prąd jest w gniazdku, zmienny czy stały? 1;1;1

? Z czego składa się materia? 1;1;1

? Podaj przynajmniej jeden pierwiastek promieniotwórczy 1;1;1

? Samochód jedzie ze średnią prędkością 50km/h przez 3h, jaki dystans przebył? 1;1;1

? Samochód przejechał 100km w 4h, jaka była jego średnia prędkość? 1;0.5;1

? Pewien pierwiastek promieniotwórczy ma okres połowicznego zaniku 1h (czyli po 1h będzie go połowa tego co wcześniej). Jeżeli mamy go 8 gramów ile będzie go po 2h ? 1;1;1

? Rozwiązać nierówność: |x-3|>5, odp: x<-2 i x>8

? x - 2 = 5, Ile wynosi x? 1;1;1

? Któremu z dwóch kolorów: niebieski lub czerwony, odpowiada dłuższa długość fali światła (lub krótsza częstotliwość)?

2. Pytania łatwe (zaawansowane) (3 pytania, za 2 punkty):

(pytania łatwe wymagają już pewnej, niezerowej wiedzy z fizyki, są jednak na tyle łatwe, że właściwie każdy kto przeszedł kurs fizyki w szkole powinien być w stanie na nie odpowiedzieć)

? Ile wynosi przyśpieszenie grawitacyjne (stała ?g?) ? 0.5;0;0

? Jak się liczy ciężar ciała znając jego masę? 0;0;0

? Podaj wzór na prędkość w ruchu jednostajnym prostoliniowym 0;0;1

? Czego dotyczy równanie E=mc^2 ? 0;0.1;0

? Ile wynosi prędkość światła w próżni? 0;0.5;0

? Czy lód może wyparować? Jeżeli odpowie tak to jak to się nazywa? 1;0.5;0

? Ile wynosi prędkość dźwięku w powietrzu? 0;0.5;0

? Ile lat ma wszechświat? 0;0.8;0

? Ile lat ma Ziemia? 1;0.5;0.5

? Czym jest światło? 0;0;0

? Czym jest prąd? 0;0.5;0

? Podaj przykład siły występujących w przyrodzie 1;1;1

? Sformułuj prawo Ohma 0;0;0

? Wymień stany skupienia materii (odp: 4) 1;1;1

? Na szalkach wagi równoważą się dwa jednakowe ciężarki. Ile razy dłuższe ma być ramię prawej szalki, aby waga znów była w równowadze, jeśli na lewej szalce umieścimy ciężarek dwa razy cięższy od tego na prawej?

? Do czego służy falowód? Na jakiej zasadzie działa?

3. Pytania średnie (ekspert) (3 pytania, za 4 punkty):

(pytania średnie wymagaja w miare swiezej stycznosci z fizyka, zeby na nie odpowiedziec nalezy pamietac troche z kursu fizyki w szkole, powinny w miare mozliwosci pomoc nam odroznic kogos kto był w szkole słaby z fizyki od kogoś kto był niezły )

? Sformułuj zasady dynamiki Newtona 0.2;0;0

? Podaj wzór prawa grawitacji Newtona 0;0;0

? Ile wynosi stała grawitacyjna G ? 0;0;0

? Podaj wzór na siłę wyporu 0;0;0

? Czy zegar wahadłowy będzie działał na księżycu? Dlaczego? 0.5;0.5;0.5

? Podaj trzy rodzaje rozpadów promieniotwórczych 1;0;0

? Jak się liczy opór zastępczy w obwodzie? 0;0;0

? Jak się liczy pojemność zastępczą w obwodzie? 0;0;0

? Czy cząsteczka powietrza może poruszać się szybciej niż prędkość dźwięku?

? Co to jest dyspersja światła? (zależność refractive index od lambda)

4. Pytania trudne (zdecydowanie za trudne) (1 pytanie, za 8 punktów):

(pytania trudne powinny jednoznacznie odróżnić kogoś zainteresowanego fizyką od laika)

? Sformułuj równania Maxwella 0;0;

? Podaj cztery oddziaływania podstawowe występujące w fizyce 0.1;0;0.1

? Podaj przykład funkcji specjalnej używanej w fizyce wraz z definicja 0;0;0

? Podaj sens zasady nieokreślności/nieoznaczoności Heisenberga.

? Podaj typową długość światła emitowanego przez laser HeNe (633nm).

? Co to jest kąt Brewstera?

? Wyjaśnij, na czym polega inwersja obsadzeń.

? Co to jest entropia?

Pytanie pogrubione trafiły do "oficjalnej" ankiety, która wyglądała tak.

4. Metodologia przeprowadzania badań

Zjawiliśmy się w miarę wcześnie w badanym obiekcie i ustaliliśmy, że będziemy tam pytać ludzi cały dzień tak aby zebrać dużo punktów pomiarowych jak i uzyskać przekrój różnych grup ludzi (starsi, młodsi, kobiety, męższczyźni). Aby zachęcić ludzi do odpowiadania na pytania byliśmy ubrani w miarę elegancko ale nie bez przesady i staraliśmy się być bardzo mili (w tym różnież chwaliliśmy ludzi za uzysane rezultaty). Pomimo wysiłków, większość ludzi nie była skłonna do odpowiedzi tłumacząc się między innymi brakiem czasu. Najbardziej niechętną grupą okazali się mężczyźni w starszym wieku (poniżej 10% badanych), bardzo chętnie za to odpowiadały młode dziewczęta (ponad 40% wszystkich badanych osób). Zdecydowanie większy udział w ankietach miały kobiety niż mężczyżni (niezależnie od wieku). Gdybyśmy dzisiaj przeprowadzali podobne badania prawdopodobnie wzięlibyśmy ze sobą jakąś dziewczynę, co potencjalnie mogłoby zwiększyć odsetek męzczyzn poddających się badaniu. Wyniki punktowe dla każdego pytania przyznawaliśmy dosyć liberalnie. W przypadku wzoru wystarczyło sformułowanie słowne lub symboliczne (nie sprawdzaliśmy nawet czy dana osoba rozumie sens fizyczny wzoru chyba, że to było celem pytania). Czasami nawet gdy osoba miała tylko ogólne pojęcie na temat pytania to i tak był przyznawany jakiś punkt. Często też delikatnie naprowadzaliśmy osoby na prawidłowe odpowiedzi.

5. Wyniki wg pytań

5.1 Pytania trywialne

Pytanie trywialne ze średnim wynikiem 0.8229/1.0 raczej spełniły swój sens jako "pytań na rozgrzewkę" lub "pytań na zachętę". Wydaje się, że większość osób umiała na nie odpowiedzieć poprawnie i ludzie poczuli się trochę bardziej dowartościowani po poprawnym udzieleniu odpowiedzi.

5.1.1 Co ma większą objętość w warunkach normalnych kilogram pierza czy kilogram ołowiu?

Być może niepotrzebnie zdecydowaliśmy się, na przerobienie popularnego pytania. Upośledziło to nieco czujność ludzi, którzy z góry myśleli "a to jest to znane pytanie" i błędnie krzyczeli "to, jest to samo". Nie uznawaliśmy to jednak, za porażkę tych ludzi tylko nieuwagę, więc zawsze jak padła taka odpowiedź dawaliśmy drugą szansę pytając się czy aby na pewno? Wtedy większość się poprawiała i pytanie uzyskało wysoką (jak na pytania trywialne przystało) średnią 0.875/1.0.

5.1.2 Podaj jakiś wzór, który pamiętasz z fizyki i opisz wielkości w nim zawarte

Warto było zadać to pytanie, bo ma zarówno wiedzowy jak i inteligentny charakter. Akceptowaliśmy każdego rodzaju sformułowania, mimo tego większość osób podawała symboliczne sformułowanie w dodatku często myląc się - np. s=v/t, podczas gdy kierując się naprostszą logiką dnia codziennego mogliby powiedzieć, że prędkość średnia to dystans podzielony przez czas. Czy to naprawdę takie trudne?, okazuje się, że dla ponad 30% badanych tak. Spora część badanych odpowiadała tutaj "nie wiem"/"nie pamiętam". Zaowocowało to stosunkowo niską średnią dla pytania na poziomie 0.6875/1.0 Na pocieszenie powiem, że nie wszyscy podawali wzór na drogę czy prędkość.

5.1.3 Z czego składa się materia?

Trywialne pytanie wraz z liberalną polityką przyznawania punktów pozwoliło ludziom tym razem na wysoką średnią. Akceptowaliśmy odpowiedzi w stylu "z atomów, z pierwiastków, z kwarków, ze związków chemicznych", właściwie każdą odpowiedź w której krył się gram sensu.

5.2 Pytania łatwe

Ze średnią 1.0875/2 wydaje się, że pytania łatwe spełniły swoje zadanie. Miały być łatwe ale wymagać jakieś niezerowej wiedzy, ponad połowa ludzi ma więc niezerową wiedzę z fizyki, co cieszy.

5.2.1 Podaj wzór na prędkość w ruchu jednostajnym prostoliniowym

Średnia 1.0625/2 jest bardzo blisko średniej dla grupy pytań, sprawdziło się więc. Dużą wartość dla mnie ma też fakt, że ludzie znali ten banalny wzór lub nie (prawie wszyscy mają wynik 2 lub 0, jest tylko kilka wyników pośrednich) co podkreśla jego wiedzowy charakter.

5.2.2 Czego dotyczy równanie E=mc2

Bardzo ważne pytanie, podkreślające problem jaki istnieje w społeczeństwie. Sporo osób mówiło tutaj coś w stylu: "kurczę no, takie popularne, ale czego to dotyczy, hmmmm". No i wyniki nie są już takie binarne jak w poprzednim pytaniu. Część osób potrafiło np. opowiedzieć całkiem sporo o genezie tego równania, nazwać autora i teorię z której pochodzi a nawet nazwać wielkości w nim zawarte! Ale stosunkowo mało osób potrafiło w pełni wyjaśnić sens tego równania, dlatego średnia najniższa z pytań łatwych 0.7625/2.

5.2.3 Ile lat ma Ziemia?

Wydaje się, że pytanie trochę źle dobrane, trochę za łatwe. Ale przynajmniej pociesza nas fakt, że prawie wszystkie badane osoby podają liczby z przedziału 3-6 miliarda lat, co świadczy chociaż o tym, że znają rząd wielkości.

5.3 Pytania średnie

Średnia grupy 1.416666667/4 wydaje się dosyć ok, może trochę za duża ale o tym później.

5.3.1 Sformułuj zasady dynamiki Newtona

Sztandarowe pytanie fizyki w szkole średniej i gimnazjum. Właśnie takich (wiedzowych!) pytań chcieliśmy. Niestety polacy nie znają tych zasad! Większość coś tam słyszała, ale myli trzecią zasadę z drugą, źle formułuje pierwszą itp. Jakieś punktu zostały przyznane, ale widać tutaj niestety pamięciowy charakter nauki osób pytanych. Tylko garstka osób była w stanie je wymienić w miarę poprawnie. Mimo to jestem zadowolony ze średniej 0.625/4.0, jest to coś czego możnaby się spodziewać.

5.3.2 Czy zegar wahadłowy będzie działał na księżycu? Dlaczego?

Z strasznie wysoką średnią 2.9375/4.0 jest to moim zdaniem najgorsze pytanie w zestawieniu. Powinno być w pytaniach łatwych lub nawet nie powinno go być wcale. Wysoka średnia jednak jest trochę z naszej winy - liberalna polityka przyznawania punktów jak i podpowiedzi dały tu się mocno we znaki i większość osób dochodziła dzięki nam do prawidłowego rozumowania. Chcieliśmy wywalić z niniejszej analizy to pytanie, ale w końcu zostało aby trochę podreperować wyniki ;) Dobre odpowiedzi na to pytanie pokazują na pewno to, że polacy wiedzą, że na księżycu jest trochę inaczej niż na Ziemi, nawet jeżeli ta wiedza pochodzi z filmów :)

5.3.3 Jak się liczy opór zastępczy w obwodzie?

Kolejne "szkolne" pytanie, zadowalająca średnia 0.6875/4.0 i dosyć binarne wyniki pokazują, że albo się to wie albo nie. Gimnazjaliści czasami narzekali na to pytanie "tego nie było jeszcze u nas na fizyce!", jestem jednak przekonany o głebokim sensie tego pytania dla innych grup.

5.4 Pytania trudne

5.4.1 Sformułuj równania Maxwella

Jedyne pytanie akademickie w zestawieniu i tylko jedna trochę-prawidłowa odpowiedź. I dobrze, taki był cel tego pytania - bedąc w liceum byłbym w stanie na to odpowiedzieć, więc założyliśmy, że będzie to filtr na osoby naprawdę zainteresowane fizyką. I chociaż nie spotkaliśmy żadnej osoby dla której fizyka byłaby hobby to jednak jedna studentka znała przynajmniej jedno równanie Maxwella.

6. Wyniki wg osób

Pomimo liberalnej polityki przyznawania punktów wyniki okazują się dość słabe. Śmiało można powiedzieć, że polacy w większości nie umieją i nie rozumieją fizyki. Zdarzają się jednak wyjątki, jak pewna studentka budownictwa, która uzyskała najwyższy wynik 23/29 punktów czy student z zagranicy z przyzwoitym wynikiem (i wysokim stopniem zrozumienia pytań) 16/29.

Mediana, średni wynik i jego odchylenie standardowe również nie zachwycają. Nie dość, że mediana i średni wynik są raczej niskie to jeszcze odchylenie standardowa nam pokazuje, że większość osób kręci się w granicach tego słabego wyniku, odstając od niego niewiele. Chociaż z drugiej strony w przypadku tak niskiego wyniki jak około 10 punktów, to 5 punktów odchylenia można mimo wszystko uznać za nie aż taką niską wartość, wyniki powyżej dwóch odchyleń standardowych w górę od średniej (15+/29) są już przyzwoite.

7. Wnioski

Wnioski są niestety dosyć banalne. Ponad połowa badanych zna fizykę słabo. Znacznie więcej jest osób znających fizykę bardzo słabo niż dobrze i bardzo dobrze. Z kilku wyjątków jak i nieco lepszych wyników młodego pokolenia wynika prosty zależność - fizykę znają Ci co mieli fizykę, najlepiej niedawno. Czyli nikt lub prawie nikt nie pasjonuję się fizyką, lecz Ci co ją mieli niedawno coś jeszcze pamiętają (ale tylko z tego co mieli). Co najsmutniejsze wyniki byłyby prawdopodobnie jeszcze gorsze gdyby wszystkie grupy osobowe odpowiadały tak chętnie jak "dziewczęta w młodszym wieku", które przecież mają fizykę (lub miały niedawno). Być może zagranicą trend jest lepszy, co pokazał przebadany student z Erasmusa - nie studiował kierunku ścisłego! - a fizykę znał nie z symboli lecz z zależności i wielkości fizycznych, coś czego polakom bardzo brakuje. Wnioski są takie, że należy przestać uczyć się tego przedmiotu pamięciowo a zacząc w końcu na fizyce MYŚLEĆ.