7 ronk konferencie o elektronickej podpore vuky 22

7. ročník konferencie o elektronickej podpore výuky 22. – 23. 6. 2011 Experimentovanie cez internet – možnosť realizácie laboratórnych cvičení pre študentov so špecifickými nárokmi Miroslava Ožvoldová – Žaneta Gerhátová BRNO 2011

Obsah 1. ÚVOD - EXPERIMENT 2. PRÍRODOVEDNÉ EXPERIMENTY NA INTERNETE 3. ZADANIE PROJEKTU 4. VÝSLEDKY MERANIA 5. ZÁVER

1. ÚVOD

EXPERIMENT • neoddeliteľná súčasť prírodovedného a technického vzdelávania; • v univerzitnom vzdelávaní sa realizuje hlavne v rámci laboratórnych cvičení v prírodovedných laboratóriách.

REÁLNE LABORATÓRIÁ vyznačujú sa dvoma základnými vlastnosťami: 1. zariadenie potrebné na chod experimentu je umiestnené v laboratóriu; 2. študenti realizujúci experimenty musia byť v laboratóriu fyzicky prítomní. (Ma, J. a Nickerson, V. J. , 2006) táto vlastnosť niekedy vylučuje fyzicky handicapovaných študentov z vyučovania a neumožňuje vyučovať prírodovedné a technické predmety dištančne.

REÁLNE LABORATÓRIÁ • potrebujú osobitnú miestnosť; • ich vybavenie je finančne i časovo náročné; • pre špecializované laboratóriá je nevyhnutné zabezpečiť materiálne vybavenie; • s využívaním IKT sa tiež viac stávajú riadenými. (Farrington, P. A. et al. , 1994)

2. PRÍRODOVEDNÉ EXPERIMENTY NA INTERNETE

PRÍRODOVEDNÉ EXPERIMENTY NA INTERNETE • Prudký vývoj PC a IKT priaznivé podmienky pre vytvorenie počítačom podporovaných laboratórií. • Ďalšie preniknutie IKT do rozvoja reálnych laboratórií bolo podmienené zavedením a dobrou znalosťou internetu a jeho zodpovedajúcim servisom.

REÁLNE VZDIALENÉ EXPERIMENTY • na báze ISES a ISES WEB Control sú navrhnuté tak, aby umožňovali prenos obrazu, zvuku, usporiadanie a funkcie experimentu s prenosom dát klientovi; • sú interaktívne, prebiehajúce v reálnom čase s možnosťou získania dát; • umožňujú zatraktívniť prírodovedné a technické predmety.

VZDIALENÉ e-LABORATÓRIÁ • sú charakterizované sprostredkovanou realitou; • vzdialenosť medzi experimentom a experimentátorom je to, čím sa odlišujú od reálnych laboratórií; • realita vo vzdialenom laboratóriu je prenášaná na diaľku.

VZDIALENÉ e-LABORATÓRIÁ CZ voľne dostupné www. ises. info SK voľne dostupné http: //kf. truni. sk/remotelab

VIRTUÁLNE EXPERIMENTY http: //www. walter-fendt. de/phys. htm http: //phet. colorado. edu/simulatio ns/index. php? cat=Physics

VIRTUÁLNE EXPERIMENTY http: //jersey. uoregon. edu/ http: //www. aldebaran. cz/applets/

3. ZADANIE PROJEKTU

ZADANIE PROJEKTU 1. Téma projektu: VOĽNÝ PÁD TELESA 2. Motivácia 3. Cieľ 4. Časová dotácia 5. Východisko 6. Organizácia 7. Miesto realizácie projektu 8. Medzipredmetové vzťahy 9. Postup práce na projekte 10. Fyzikálny princíp 11. Hodnotenie projektu

MOTIVÁCIA Chcete experimentovať s voľným pádom v Pise či na Marse? Kliknite na: http: //www. explorelearning. com/index. cfm? method=c. Resource. dsp. Detail&Resource. ID=650 a http: //www 2. swgc. mun. ca/physics/physlets/mars_fall. html

CIELE PROJEKTU Cieľ projektu je vymedzený v kontexte cieľov syláb predmetu Mechanika pre 1. roč. bakalárskeho štúdia učiteľstva akademických predmetov fyzika v kombinácii nasledovne: • Získať informácie a hodnotiť ich správnosť. • Diskutovať, kooperovať a navrhovať riešenia. • Využiť internet a odbornú literatúru pri vyhľadávaní informácií. • Spolupracovať a zodpovedať za zverenú časť úloh. • Spracovať informácie zvolenou formou.

CIELE PROJEKTU • • Prezentovať informácie bez straty informačnej hodnoty. Spájať získané pojmové znalosti s realitou okolo nás. Rozlišovať závislé a nezávislé premenné. Na základe spracovania získaných dát zo vzdialeného experimentu „Voľný pád v trubici“ z e-Laboratória http: //kf. truni. sk/remotelab určiť tiažové zrýchlenie g v Trnave. • Rozvíjať jazykové zručnosti v materinskom jazyku a cudzích jazykoch.

VÝCHODISKÁ CD WWW stránky venované spracovávanej problematike

Organizácia: individuálny projekt – samostatná práca, t. j. jeden študent bude zapisovateľ, organizátor aj prezentátor. Miesto realizácie projektu: fyzikálne učebne na KF Pd. F TU, domácnosti študentov. Medzipredmetové vzťahy: fyzika, informatika, matematika, slovenský jazyk, anglický jazyk. Časová dotácia: 1 týždeň

POSTUP PRÁCE NA PROJEKTE 1. Oboznámenie sa s témou projektu. 2. Oboznámenie sa s cieľmi a úlohami projektu. 3. Výber formy prezentácie 4. Zverejnenie spôsobu hodnotenia. 5. Vyhľadávanie informácií. 6. Vypracovávanie projektu. 7. Prezentácia projektov jednotlivých študentov. 8. Diskusia s ďalšími študentmi k jednotlivým prezentovaným projektom. 9. Zhodnotenie činnosti jednotlivých študentov na celom projekte.

FYZIKÁLNY PRINCÍP • V tiažovom poli Zeme sa telesá pohybujú so zrýchlením, ktoré sa mení so zemepisnou polohou a výškou nad (alebo pod) povrchom Zeme. • Výsledkom je vo všeobecnosti pohyb s premenným zrýchlením. • Pri pohybe v malých výškach nad povrchom Zeme možno považovať pohyb za rovnomerne zrýchlený s tiažovým zrýchlením g pre dané geografické miesto.

ÚLOHY Trnava g = ? http: //remotelab 4. truni. sk/draha. html

Hodnotenie projektu Bodovým systémom v rozsahu 1 – 20 bodov, pričom študent získa: • Max. 10 bodov za kvalitu vysvetlenia danej témy, podľa kritérií: samostatné hovorenie o téme (2 b), obsiahnutie témy (2 b), porozumenie výkladu študentmi (2 b), vzbudenie záujmu (2 b), splnenie cieľov a úloh zadania (2 b). • Max. 10 bodov za formu prezentácie.

4. VÝSLEDKY MERANIA

Tabuľka 1 7 Graf závislosti okamžitej polohy ako funkcia času y(t) = f(t) Preloženie polynómom druhého stupňa 6 Dráha pohybu s / [m] Čas Dráha preletu pohybu t / [s] s / [m] 0, 31 0, 5 0, 45 1 0, 55 1, 5 0, 63 2 0, 71 2, 5 0, 78 3 0, 84 3, 5 0, 9 4 0, 95 4, 5 1, 01 5 1, 05 5, 5 1, 1 6 5 4 3 2 1 0 0 0. 2 0. 4 0. 6 Čas preletu t / [s] 0. 8 1 1. 2

Tabuľka 2 14 Čas preletu - Dráha kvadrát času pohybu 2 s / [m] t 2 / [s 2] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Dráha pohybu 2 s / [m] 0, 0961 0, 2025 0, 3969 0, 5041 0, 6084 0, 7056 0, 81 0, 9025 1, 0201 1, 1025 1, 21 12 Graf závislosti okamžitej polohy y ako funkcia kvadrátu času y = F (t 2) 10 8 6 4 2 0 0 0. 5 1 Kvadrát času preletu t 2 / [s 2] 1. 5

Tabuľka 3 v / [m. s-1] 0, 31 3, 2 0, 45 4, 4 0, 55 5, 5 0, 63 6, 3 0, 71 7, 04 0, 78 7, 69 0, 84 8, 3 0, 9 8, 8 0, 95 9, 5 1, 01 9, 9 1, 05 10, 5 1, 1 10, 9 12 Rýchlosť preletu v / [m. s-1] Čas preletu t / [s] Graf závislosti rýchlosti preletu ako funkcia času v = v (t) 10 8 6 4 2 0 0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 Čas preletu t / [s] 1 1. 2

http: //www. ptb. de/cartoweb 3/SISproject. php

5. ZÁVER

ZÁVER Vzdialené experimenty: • umožňujú dištančnú formu vzdelávania tam, kde experiment tvorí neoddeliteľnú súčasť výučby; • odstraňujú bariéry pre študentov so špecifickými nárokmi; • poskytujú možnosť experimentovať v ľubovoľnom čase a z ktoréhokoľvek miesta niekoľkokrát za sebou; • viacnásobná realizácia experimentu v e-laboratóriu dáva študentom priestor nesústrediť sa len na techniku, ale aj na princípy experimentov a teoretický základ.

ZÁVER vzorka prieskumu – 80 študentov

ZÁVER „Najlepšia vec na vzdialených experimentoch je to, že ich môžeme robiť doma v pyžame“. (Názor študenta v prieskume. )

LITERATÚRA • • • Farrington, P. A. - Messimer, S. - L. , Schroer, B. J. : Simulation and undergraduate engineering education: The technology reinvestment project (TRP). In: Proceedings of the 1994 Winter Simulation Conference. Lake Buena Vista, FL. J. D. Tew et al. , Eds. p. 1387– 1393, 1994. Ma, J. - Nickerson, V. J. : Hands-On, Simulated, and Remote Laboratories. In: A Comparative Literature Review. ACM Computing Surveys. 2006, Vol. 38, No. 3, Article 7. Ožvoldová, M. – Schauer, F. – Čerňanský, P. – Gerhátová, Ž. – Tkáč, L. – Beňo, M. : 1 st Slovak Internet Natural Sciences Remote e. Laboratory (INRe. L). In: Proceedings of the Conference REV 2010, Stockholm, Sweden, 28. 6. -2. 7. 2010 ed. Michael E. Auer, Goran Karlsson. Wien – Austria, vyd. International association of Online Engineering. p. 313 – 319, ISBN 978 -3 -89958 -540 -7 Schauer, F. - Lustig, F. - Dvořák, J. - Ožvoldová, M. : Easy to build remote laboratory with data transfer using ISES – Internet School Experimental System. In: Eur. J. Phys. , 2008, 29, p. 753 -765. Válková, L. , Schauer, F. : Integrovaný e-Learning v chémii: na príklade výučby elektrochemických zdrojov. In: Inovačné trendy v prírodovednom vzdelávaní – zborník medzinárodného seminára, Trnava, 2007, s. 10. ISBN 978 -8082 -131 -9.

7. ročník konferencie o elektronickej podpore výuky 22. – 23. 6. 2011 Ďakujem za pozornosť! zaneta. gerhatova@truni. sk mozvoldo@truni. sk BRNO 2011