Možnosti ICT ve výuce přírodovědných předmětů počítačem podporované experimenty Libor Koníček Katedra fyziky Přírodovědecká fakulta Ostravská univerzita v Ostravě

Obsah Úvod Možnosti počítačem podporovaných experimentů Příklady experimentů Měřicí systémy a software Čidla a jejich vlastnosti Závěr

Úvod Zkušenosti ze zahraničí Zkušenosti z mezinárodních projektů – ComLab, ComLab 2 Zvýšení přírodovědné a počítačové gramotnosti žáků Zaměření na aktivitu žáka

Úvod Cílové zaměření vzdělávací oblasti Člověk a příroda (RVP ZV 2007) Vzdělávání v dané vzdělávací oblasti směřuje k utváření a rozvíjení klíčových kompetencí tím, že vede žáka k: zkoumání přírodních faktů a jejich souvislostí s využitím různých empirických metod poznávání (pozorování, měření, experiment) i různých metod racionálního uvažování potřebě klást si otázky o průběhu a příčinách různých přírodních procesů, správně tyto otázky formulovat a hledat na ně adekvátní odpovědi způsobu myšlení, které vyžaduje ověřování vyslovovaných domněnek o přírodních faktech více nezávislými způsoby posuzování důležitosti, spolehlivosti a správnosti získaných přírodovědných dat pro potvrzení nebo vyvrácení vyslovovaných hypotéz či závěrů

Možnosti počítačem podporovaných experimentů Reálná laboratoř (CBL – Comuter Based Laboratory, MBL – Microcomputer Based laboratory) Vzdálená laboratoř (Remote Laboratrory) Virtuální laboratoř (Virtual Laboratory)

Možnosti počítačem podporovaných experimentů Měření časových závislostí Měření rychlých dějů Měření pomalých dějů Současné měření několika veličin Zobrazení vzájemné závislosti veličin Univerzální nástroj – různá čidla Fyzika, chemie, biologie – mezipředmětové vztahy, integrace

Příklady experimentů Měření teploty plamene svíčky t1 = 472°C t2 = 851°C t3 = 715°C

Příklady experimentů Měření časových závislostí – měření změny teploty vody

Příklady experimentů Měření časových závislostí – měření změny teploty vody Přínos pro žáky: Současné měření více hodnot Okamžitá možnost porovnání naměřených hodnot Formulování nových výzkumných hypotéz – co se stane, když… Formulování závěrů

Příklady experimentů Měření časových závislostí – měření změny koncentrace plynů ve vzduchu

Příklady experimentů Měření časových závislostí – měření změny koncentrace plynů ve vzduchu

Fotosyntéza Příklady experimentů Měření časových závislostí – měření změny koncentrace plynů ve vzduchu Fotosyntéza

Fotosyntéza Příklady experimentů Měření časových závislostí – měření změny koncentrace plynů ve vzduchu Fotosyntéza

Příklady experimentů Titrační křivka – časová změna pH

Příklady experimentů Závislost intenzity hluku na vzdálenosti od zdroje zvuku

Měřicí systémy a software UIA/UIB ISA sběrnice Coach Lab II Připojení na sériový port (USB) 6 vstupů pro čidla Maximální vzorkovací frekvence 100 kHz ULAB Připojení USB, autonomní (zdroj, displej) http://www.cma.science.uva.nl/

Měřicí systémy a software ISES Zásuvná karta do ISA (PCI) sběrnice Vnější panel 4 vstupy a 2 výstupy Autodetekce čidel Maximální vzorkovací frekvence 63 kHz www.ises.info

Měřicí systémy a software CMC-S3 Připojení na paralelní port 6 vstupů pro čidla Sběrnice na liště – analogové a digitální vstupy a výstupy Max. vzorkovací frekvence 100 kHz eProDas – USB, levné www.e-prolab.com

Měřicí systémy a software EdLaB Připojení na USB 6 vstupů pro čidla Sběrnice na liště – analogové a digitální vstupy a výstupy Max. vzorkovací frekvence 100 kHz

Čidla a jejich vlastnosti Rozsah čidla Charakteristiky převodu – přesnost Princip funkce Konstrukce čidla – mechanická odolnost, odolnost vůči chemikáliím Možnosti připojení Široká nabídka čidel pro biologii, fyziku, chemii Různé systémy - Vernier, Pasco, CMA, Log It,…

Čidla a jejich vlastnosti Měření teploty – nejčastěji měřená veličina - biologie, fyzika, chemie, zeměpis Rozsah čidel: Polovodičový -20 °C až 120 °C Termočlánkový -200 °C až 1400 °C Infračervený -20 °C až 400 °C

Čidla a jejich vlastnosti Příklad výběru čidel Vernier pro biologii: CO2-BTA, CO2 Gas Sensor - čidlo oxidu uhličitého 10 506 Kč O2-BTA O2 Gas Sensor - kyslíkové čidlo 7 933 Kč SPR-BTA Spirometer – spirometr 8 396 Kč BPS-BTA Blood Pressure Sensor - měřič tlaku krve 4 430 Kč

Čidla a jejich vlastnosti Příklad výběru čidel Vernier pro chemii: PH-BTA pH Sensor - čidlo kyselosti 3 334 Kč CON-BTA Conductivity Probe - elektroda pro měření vodivosti 4 008 Kč

Čidla a jejich vlastnosti Příklad výběru čidel Vernier pro fyziku: BAR-BTA Barometer - barometr 2 996 Kč RH-BTA Relative Humidity Sensor - čidlo relativní vlhkosti vzduchu 2 911 Kč DFS-BTA Dual-Range Force Sensor - siloměr se 2 rozsahy 4 600 Kč MD-BTD Motion Detector - sonar - čidlo polohy a pohybu 3 334 Kč LS-BTA Light Sensor - luxmetr - čidlo intenzity světla 2 321 Kč

Čidla a jejich vlastnosti Příklad výběru čidel Vernier pro fyziku: STS-BTA Surface Temperature Sensor - bodové teplotní čidlo 971 Kč IRT-BTA Infrared Temperature Sensor - infračervené (bezdotykové) teplotní čidlo 6 709 Kč TCA-BTA Thermocouple – termočlánek 2 490 Kč TMP-BTA senzor Stainless Steel Temperature Probe - nerezové teplotní čidlo 1 224 Kč

Závěr Přínos pro žáky Pro učitele? Metody – založené na konstruktivismu Formy – skupinové vyučování Fyzika, chemie, biologie – mezipředmětové vztahy, integrace – využití v běžných vyučovacích hodinách