Transcript Možnosti ICT ve výuce přírodovědných předmětů počítačem

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
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 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