Podrobný popis
 

Projekt  Interaktivní výuka fyziky a matematiky na gymnáziu podporovaná programy Interactive Physics a MathCad předpokládá využití počítačových programů Interactive Physics a MathCad ve výuce fyziky a matematiky na čtyřletém gymnáziu a vyšším stupni víceletého gymnázia, a to:

•  v rámci běžné výuky obou předmětů v motivační a expoziční fázi jednotlivých vyučovacích hodin prostřednictvím stávajícího počítačového a multimediálního vybavení školy; předpokládá se vytvoření tematicky zaměřených knihoven modelů, které budou zpracovávat vybrané fyzikální a matematické problémy
•  v rámci laboratorních cvičení jako prostředek rozvoje samostatného logického uvažování žáků při interaktivním řešení vybraných fyzikálních problémů úzce souvisejících s každodenní životní zkušeností (Interactive Physics)
•  v rámci dělených hodin matematiky jako efektivní nástroj při zkrácení doby nutné na numerické nebo grafické řešení dané matematické úlohy (MathCad)
•  v rámci samostudia prostřednictvím stávajícího hardwarového vybavení počítačové učebny školy
•  v rámci tvorby ucelených prací většího rozsahu týkajících se matematicko-fyzikální problematiky (např. řešení fyzikální a matematické olympiády, práce na SOČ, tvorba seminárních prací v rámci volitelných předmětů)

1          Cíle projektu:

    Projekt sleduje následující cíle:

•  Zkvalitnit výuku fyziky a matematiky na gymnáziu.

•  Naučit žáky vnímat realitu okolního světa prostřednictvím interaktivní simulace vybraných fyzikálních jevů bezprostředně spojených s jejich každodenní životní zkušeností.

•  Naučit žáky samostatné práce s uvedeným výukovým softwarem.

•  Obohatit výuku přírodních věd o nové moderní a pro žáky atraktivní prvky.

•  Zajistit, aby si všichni vyučující matematiky a fyziky na škole osvojili práci s výše uvedeným softwarem a  drželi tak krok s nejmodernějšími výukovými trendy, neboť pouze vysoce odborně zdatní a erudovaní pedagogové mohou s odpovídající autoritou zvládnout výuku na výběrové škole.

2          Zdůvodnění projektu:

    Na vyučující přírodovědných předmětů jsou žáky a zejména odbornou učitelskou veřejností kladeny stále větší nároky na formy výuky v souladu s všeobecnými trendy, upřednostňujícími co možná nejmodernější způsob výkladu. K nejoblíbenějším patří počítačové simulace různých fyzikálních jevů. Tyto animace jednak umožňují netradiční a pro žáky atraktivní pohled na fyzikální problematiku, a jednak hlubší pochopení daného fyzikálního problému. Hlavní výhodou této metody oproti reálnému experimentu je možnost měnit během krátké doby počáteční podmínky děje, což umožní jeho rychlé znázornění v několika různých obměnách. To má za následek, že žáci vidí daný problém v širších souvislostech a snadněji pochopí, co ovlivňuje která fyzikální veličina, jež se v daném problému vyskytuje.

    Jako nejvhodnější se k těmto účelům v případě výuky fyziky jeví být počítačový program Interactive Physics, který umožňuje interaktivní řešení fyzikálních problémů a provádění fyzikálních experimentů bez využití jediné reálné pomůcky. Vše je řešeno jako vkládání jednotlivých objektů (těleso, působiště, směr a velikost síly, pružina, kladka, …) na pracovní plochu počítače a jejich vzájemné propojování. Samozřejmostí je i potřebná fyzikální nástavba, tj. zobrazovaní vektorů, časových průběhů, grafů, číselných hodnot, atd. Projekt si v žádném případě neklade za cíl potlačení reálného fyzikálního experimentu, nýbrž doplnění a zpestření výuky mimo jiné v těch oblastech, kde je často provedení reálného experimentu komplikované.

    V případě výuky matematiky je pak špičkou mezi softwarovými produkty program MathCad. Tento produkt umožňuje komplexní řešení dané matematické úlohy, tj. její řešení obecné (symbolické), číselné (numerické) a grafické. Uvedený software je ucelený nástroj pro efektivní řešení matematických a fyzikálních problémů, který s uživatelem spolupracuje prostřednictvím vstřícného uživatelského rozhraní, umožňujícího zápis na monitor obrazovky v podstatě totožný se zápisem studenta na papír nebo tabuli. MathCad je využíván po celém světě obrovským množstvím inženýrů, vědců a studentů v matematice a širokém spektru technických oborů.

3          Popis současného stavu

    Škola disponuje odbornou fyzikální učebnou vybavenou potřebným hardwarem a multimediálním data-videoprojektorem a dále kompletně vybavenou počítačovou učebnou, která je využitelná v rámci laboratorního cvičení a dělených hodin matematiky a samostatné práce žáků s výše uvedeným softwarem.

4          Okruhy, které bude projekt realizovat

    Okruh C - Implementace výukového softwaru na středních školách

5          Rozsah záměru

    Celkem bude do projektu zapojeno cca 480 studentů a nejméně 8 učitelů.

    Projekt přímo zasáhne výuku fyziky a matematiky. Lze odhadovat, že se přímo dotkne asi 30 – 50 % vyučovacích hodin fyziky a 20 – 30 % vyučovacích hodin matematiky v závislosti na použití v jednotlivých ročnících. Kromě toho předpokládáme, že žáci stráví další hodiny při práci s uvedeným softwarem v počítačové učebně v rámci řešení laboratorních úloh a samostudia.

    Projekt je plně realizovatelný i na dalších školách, kde disponují odbornou fyzikální učebnou vybavenou jedním počítačem a nejlépe multimediálním data-videoprojektorem, resp. počítačovou učebnou s přiměřenou kapacitou.

6          Rámcový časový a pracovní harmonogram realizace pilotního projektu

•  realizováno – vybavenost odborné fyzikální učebny počítačem a data-videoprojektorem, vybavenost a dostatečná kapacita počítačové učebny

•  do 30. září 2003 – pořízení softwaru a proškolení vyučujících podílejících se na tvorbě modelů

•  do 10. října 2003 – instalace softwaru na školní síť a současně proškolení ostatních vyučujících fyziky a matematiky, kteří se na tvorbě projektu nepodílejí, ale předpokládá se u nich plné využití hotových modelů ve výuce

•  září 2003 až prosinec 2003 – tvorba knihoven výukových modelů dle uvedeného seznamu a průběžné konzultace s ověřující školou

•  do 31. března 2004 – vyhodnocení projektu

7          Začlenění projektu do vzdělávacího programu školy

    Projekt přímo navazuje na vzdělávací program školy. Lze jej plně implementovat do tématických plánů fyziky a matematiky pro čtyřleté i osmileté gymnázium.

8          Materiální a personální zabezpečení

    Na škole bude k projektu využita fyzikální učebna s příslušným vybavením a stávající počítačová učebna.

Samotné řízení projektu bude probíhat na několika úrovních:

•  Gestor projektu: Mgr. Michal Műller, zástupce ředitele

•  Vedoucí projektu: Mgr. Petr Janeček, předseda předmětové komise matematiky, fyziky a deskriptivní geometrie, vyučující matematiky a fyziky

9          Přenesení zkušeností z realizace projektu na další školy

    Škola za účelem realizace projektu a zejména za účelem přenesení zkušeností na další školský subjekt obdobného typu získala pro spolupráci partnerskou školu: Reálné gymnázium a základní škola města Prostějova, Studentská 2, 796 40 Prostějov

    Na základě získaných prvotních zkušeností budou dále v následujícím období rozšiřovány knihovny hotových modelů. Předpokládá se jednak rozšíření i na další kapitoly fyziky a matematiky (např. molekulová fyzika, analytická geometrie), tak rozšíření v rámci jednotlivých kapitol o modely, jejichž potřeba vyvstane až na základě zkušeností získaných při používání softwaru.

Gymnázium Jiřího Wolkera, Prostějov, Kollárova 3

(: 582 344 060, 582 345 583  fax: 582 346 657  *:  p.janecek@gjwprostejov.cz

© 2003 - 2004