Monosti ICT ve vuce prodovdnch pedmt potaem podporovan

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 – Com. Lab, Com. Lab 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 t 1 = 472°C t 2 = 851°C t 3 = 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

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

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

Příklady experimentů Titrační křivka – časová změna p. H

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 k. Hz 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 k. Hz • www. ises. info

Měřicí systémy a software • CMC-S 3 • Připojení na paralelní port • 6 vstupů pro čidla • Sběrnice na liště – analogové a digitální vstupy a výstupy • Max. vzorkovací frekvence 100 k. Hz • e. Pro. Das – USB, levné www. e-prolab. com

Měřicí systémy a software Ed. La. B • Připojení na USB • 6 vstupů pro čidla • Sběrnice na liště – analogové a digitální vstupy a výstupy • Max. vzorkovací frekvence 100 k. Hz

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: • CO 2 -BTA, CO 2 Gas Sensor - čidlo oxidu uhličitého 10 506 Kč • O 2 -BTA O 2 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 p. H 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