Nauczanie fizyki z wykorzystaniem uniwersalnego środowiska TIK. Vincent Dorenbos CMA, Holandia

Transkrypt

1 Nauczanie fizyki z wykorzystaniem uniwersalnego środowiska TIK Vincent Dorenbos CMA, Holandia

2 Plan Wprowadzenie Przykłady ćwiczeń Pytania - dyskusja 2

3 Oprogramowanie edukacyjne Skrzydło konstrukcyjne przetwarzanie informacji - TIK jako narzędzie do tworzenia nowych informacji i zrozumienia Skrzydło informacyjne prezentowanie informacji - TIK wspiera nowe metody przeglądania gotowych informacji (Papert, 1999 Introduction in: Logo Philosophy and Implementation ) 3

4 Oprogramowanie edukacyjne Skrzydło konstrukcyjne Przetwarzanie danych Modelowanie Symulacje Nabór danych Wideopomiary Informational Skrzydło informacyjne wing Internet Multimedia Wizualizacja Instrukcje i poradniki 4

5 Środowisko Coach Od 1986 ciągły rozwój oprogramowania poprzez: Stosowanie w szkołach Badania naukowe Technologię informacyjną 5

6 Główna idea Otwarte oprogramowanie edukacyjne oferujące zestaw zintegrowanych narzędzi do badania zjawisk przyrodniczych, matematyki i techniki 6

7 Ważne aspekty Oprogramowanie powinno: Zmienić komputer w uniwersalny przyrząd do odkrywania i badania zjawisk z życia codziennego, mierzenia i uczenia się; Zaoferować narzędzia, które są zbliżone technologicznie do narzędzi używanych przez prawdziwych naukowców w celu: zbierania wysokiej-jakości, rzeczywistych danych, budowania i stosowania modeli, porównywania wyników z eksperymentów, wideopomiarów, modelowania i teorii. 7

8 Ważne aspekty (2) Oprogramowanie powinno: Zachęcać do uczenia przedmiotów przyrodniczych przez odkrywanie/dociekanie naukowe (inquiry-based approach) i wspierać aktywne nauczanie; Zachęcać uczniów do współpracy: uczniowie dyskutują i analizują swoje wyniki; budują i testują modele; formułują spójne argumenty; prezentują własne wyniki badań; Być uniwersalne do stosowania w wielu różnych programach nauczania i przy różnych ustawieniach. 8

9 Coach w Polsce Wprowadzany i używany od wczesnych lat 90-tych W różnych projektach europejskich: Coach 4 Coach 5 Coach 6 9

10 Coach 6 Integruje narzędzia do: Sterowanie Wideopomiary Modelowanie Nabór danych Przetwarzanie i analiza danych Animacje 10

11 Coach 6 Umożliwia różne sposoby prezentacji treści: Obrazy Wideo Teksty Strony internetowe 11

12 Coach 6 Może być stosowany na różnych poziomach nauczania od szkoły podstawowej po uniwersytet. Może być stosowany w nauczaniu przedmiotów przyrodniczych, matematyki i techniki w różnych programach nauczania. Zobacz dźwięk Monitorowanie fotosyntezy Ruch wahadła Szkoła podstawowa, przyroda Szkoła ponadpodstawowa, biologia Szkoła ponadpodstawowa, fizyka 12

13 Nauczanie z TIK Umiejętności ucznia Operacyjne - obsługa sprzętu komputerowego i znajomość oprogramowania. Proceduralne sposób zastosowania narzędzi TIK w czasie lekcji w celu osiągnięcia korzyści edukacyjnych. Dominującym aspektem tych umiejętności jest rozwijanie podejścia badawczego do analizy i interpretacji danych (uczenie się przez odkrywanie/dociekanie naukowe) i stworzenie powiązań z wcześniej zdobytą wiedzą. podsumowanie 13 projektu ICT for IST

14 Nauczanie z TIK Umiejętności nauczyciela Zrozumienie szczególnej wartości narzędzi TIK dla nauczania przedmiotów ścisłych i celowe ich wykorzystanie w nauczaniu. Taka organizacja lekcji, aby promować właściwe" a nie "masowe" stosowanie TIK. Integracja uczenia się podczas wykonywania każdego ćwiczenia, aby uczniowie lepiej zrozumieli tematy. Organizacja zajęć w klasie. 14

15 Nauczanie z TIK Coach i podobne mu programy, stosują różne metody TIK dające komplementarne podejście do tematu, na przykład: Porównaj wykres doświadczalny sporządzony na podstawie zebranych danych z nagraniem wideo. Porównaj dane z modelu z danymi eksperymentalnymi. Porównaj wykres z animacją ruchu w symulacji. Porównaj symulację z obserwacjami podczas eksperymentalnego zbierania danych. Porównaj wykres z wideopomiarów z ruchem na filmie. 15

16 Rodzaje ćwiczeń z odkrywaniem/dociekaniem naukowym (inquiry-based) Pokazy interaktywne (Interactive demonstration): uczniowie odpowiadają na pytania i wyjaśniają obserwowany eksperyment. Odkrycia pod kierunkiem nauczyciela (Guided discovery): tak jak poprzednio, ale uczniowie sami wykonują eksperyment po krótkich wyjaśnieniach nauczyciela. Dociekanie naukowe (Guided inquiry): w tym przypadku uczniowie wykonują własne doświadczenie w grupach. Nauczyciel stawia problem i wyraźnie określa cel. Pobudzane odkrycia (Bounded inquiry): uczniowie samodzielnie projektują i przeprowadzają doświadczenie z niewielką lub bez pomocy nauczyciela, mając tylko za sobą wstępne zajęcia w laboratorium. Nauczyciel określa problem badawczy. Samodzielne odkrycia (Open inquiry): w danym kontekście, uczniowie prowadzą badania proponując własne pytania i ustawienia eksperymentalne. Przykład: Ustaw doświadczenie do analizy lub rozpoznawania mowy.o science with second level students (age years) on a large scale in Europe by creating 16 authentic learning environments, involving all stakeholders to drive change in the classroom

17 Pomiary z czujnikami podsumowanie projektu ICT for IST 17

18 Zestawy do pomiarów wspomaganych komputerowo Interfejsy Czujniki 18

19 Indukcja elektromagnetyczna 19

20 Sterowanie 20

21 Nabór danych z klipów wideo; obrazy cyfrowe + kamera do rejestracji szybkich procesów podsumowanie projektu ICT for IST 21

22 Modelowanie dynamiczne podsumowanie projektu ICT for IST 22

23 Animacje podsumowanie projektu ICT for IST 23

24 1. Pomiar rytmu serca 2. Skacząca piłka 3. Slinky Przykłady 4. Skok na bungee przyspieszenie > g 5. Modelowanie z grafiką hamowanie (biegacz) 6. Jazda na rowerze (biofizyka) 7. Odruch źreniczny (biofizyka) 8. Wideopomiary w chemii (ICT for IST) 9. Pomiary zsynchronizowane z wideo (kwas stearynowy) 10. Deskarz (sport) podsumowanie projektu ICT for IST 24

25 Skaczące piłki poziom zawansowany Cele ćwiczeń: Zachęcić uczniów do badań, z włączeniem techniki modelowania i pomiarów na filmach nagranych kamerą do rejestracji szybkich procesów (o dużej liczbie klatek/sek) Podkreślić cykl modelowania i wypracować krytyczne podejście przy pracy z kilkoma modelami dla jednego i tego samego zjawiska 25

26 Skaczące piłki 1. Eksperyment Wideopomiary (ręczny nabór danychl) 2. Prosty model skaczącej piłeczki gumowej 3. Wideopomiary z piłeczką do tenisa stołowego (nabór danych - śledzenie punktu) 4. Model bez uwzględnienia oporu powietrza 5. Model z uwzględnieniem oporu powietrza (Model z oporem powietrza i zmiennym współczynnikiem restytucji) (Animacja) 26

27 Cykl modelowania (Blum & Leiß (2005)) 27

28 Slinky Wprowadzenie ciał, które nie są ciałami sztywnymi w teorii Galileusza i Niutona Sprzeczne z intuicją Różne części spadają z różną szybkością, ale Środek masy spada tak samo jak piłka! Pomaga uczniom docenić piękno i ważność drugiej zasady dynamiki Jest zabawne 28

29 Podsumowanie Uczniowie mogą pracować z rzeczywistymi danymi, o wysokiej jakości, w sposób bardzo podobny do pracy naukowców. Nauczanie matematyki i przedmiotów przyrodniczych wymaga znajomości aktualnego stanu badań naukowych. Badania naukowe są wyzwaniem do poszukiwań nowych rozwiązań i interpretacji nieznanych zjawisk, wymagają interdyscyplinarnego podejścia, dużego zaangażowania i szerokiego zakresu umiejętności. 31

30 Dziękuję! Vincent Dorenbos Kontakt: 32