Kod przedmiotu D/01 LICZBA PUNKTÓW ECTS 4 Nazwa przedmiotu Jednostka prowadząca Kierunek studiów Rok, semestr, formy zajęć i liczba godzin

Transkrypt

1 Kod przedmiotu D/01 LICZBA PUNKTÓW ECTS 4 Nazwa przedmiotu Jednostka prowadząca Kierunek studiów Rok, semestr, formy zajęć i liczba godzin DYDAKTYKA FIZYKI Instytut Fizyki Fizyka, studia stacjonarne II stopnia, specjalność nauczycielska Formy zajęć Rok Semestr wykład Konwersatorium ćwiczenia laboratorium Punkty ECTS Kierownik i realizatorzy Przedmioty wprowadzające i wymagania wstępne Ramowy program przedmiotu I II II III Dr Zygmunt Olesik 15 Student jest przygotowany merytorycznie z fizyki i astronomii oraz technologii informacyjnych Wykład: 1. DF jako dyscyplina badawcza i przedmiot nauczania. Przedmiot, zakres, cele i metody badań DF. Związki DF z innymi naukami, róŝnice między DF a metodyką nauczania tego przedmiotu. 2.Typy i struktura programów nauczania i zasady ich tworzenia. Programy nauczania fizyki z astronomią w gimnazjum, obudowa dydaktyczna programów nauczania. 3.Cele nauczania fizyki z astronomią w gimnazjum, taksonomia celów nauczania, poziomy kształcenia, korelacja między tymi przedmiotami a matematyką, chemią, biologią, geografią, astronomią i informatyką. Podstawa programowa z fizyki dla gimnazjum - wielość programów nauczania fizyki. Wybór programu nauczania oraz podręcznika fizyki, programy autorskie. 4. Zasady nauczania fizyki z punktu widzenia prakseologicznego, interpretacja i realizacja zasad nauczania w procesie nauczania i uczenia się fizyki z astronomią w gimnazjum. 5. Organizacja procesu nauczania i uczenia się fizyki z astronomią z wykorzystaniem technologii informacyjno- komunikacyjnych, środków multimedialnych w gimnazjum. Typy lekcji fizyki oraz ich budowa. 6.Planowanie pracy dydaktycznej. Przygotowanie się nauczyciela do lekcji fizyki. Źródła wiedzy dla nauczyciela fizyki. Scenariusz, konspekt lekcji. 7. Metody nauczania fizyki, kryteria ich klasyfikacji. Aktywizująca rola nauczyciela, wykorzystanie środków multimedialnych i technologii informacyjnych w procesie nauczania i uczenia się fizyki w III etapie edukacyjnym. 8.Metodyka kształcenia pojęć fizycznych fazy wprowadzania pojęć. Definicja a sens fizyczny wielkości fizycznych. 9.Metodyka szkolnego eksperymentu fizycznego w gimnazjum. Cele i rodzaje szkolnych eksperymentów fizycznych. Metodyka przeprowadzania tzw. pokazów oraz jakościowych ćwiczeń laboratoryjnych z fizyki. Rola środków multimedialnych i internetu w zdobywaniu informacji stosowanych w szkolnym eksperymencie na lekcjach fizyki. Typowe wyposaŝenie szkolnej pracowni fizycznej, przepisy BHP w pracowni. 10. Ilościowy eksperyment laboratoryjny, szacowanie niepewności pomiarowych w gimnazjum ( metoda NKP), opracowanie danych pomiarowych z wykorzystaniem programów off line i on line. 11.Technologia informacyjna w nauczaniu i uczeniu się fizyki i astronomii. Utrwalanie wiedzy i umiejętności z fizyki a psychologia uczenia się. Kontrola i ocena wyników nauczania fizyki w gimnazjum. Pomiar dydaktyczny, wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego w opracowaniu pomiaru dydaktycznego. Ewaluacja pracy nauczyciela. 12.Zewnętrzny system egzaminów z przedmiotów matematyczno przyrodniczych po III etapie edukacyjnym, standardy wymagań 1 3

2 egzaminacyjnych, przykłady zadań egzaminacyjnych na poziomie gimnazjum z fizyki. 13.Metodyka rozwiązywania zadań z fizyki w gimnazjum. Cele i klasyfikacja zadań z fizyki, fazy i strategie rozwiązywania zadania. Heurystyki i algorytmy w rozwiązywaniu zadań, analiza wymiarowa, metody graficzne i numeryczne w rozwiązywaniu problemów fizycznych. 14. Nauczanie problemowe fizyki w gimnazjum, rozwijanie umiejętności twórczych, operowanie zdobytą wiedzą fizyczną przy formułowaniu problemów, stawianie i weryfikacja hipotez, wnioskowanie dedukcyjne. 15. Nauczanie programowane i semiprogramowane, wykorzystanie tzw. maszyn dydaktycznych i komputerów. 16.Rozwój intelektualny ucznia wg Jeana Pigeta a trudności poznawcze uczniów w uczeniu się fizyki w gimnazjum. Język komunikacji na lekcjach fizyki a postępy uczniów w nauce. Źródła trudności w procesie nauczania i uczenia się fizyki (nieprawidłowości matematyczno językowe). Ćwiczenia: Laboratorium Dydaktyki Fizyki semestr II i III Celem zajęć jest przygotowanie studenta (od strony metodycznej i merytorycznej) do prowadzenia lekcji fizyki i astronomii opartej na eksperymencie fizycznym w gimnazjum z wykorzystaniem technologii informacyjnej i środków multimedialnych.. W szczególności opanowanie umiejętności wykorzystania komputera i TI do wykonywania doświadczeń z fizyki ( pomiar fizyczny, modelowanie, symulacja, obserwacja i analiza zjawisk oraz procesów fizycznych, prezentacja wyników pomiarów w postaci wykresów, tabel, analiza i interpretacja uzyskanych wyników), poszukiwania i gromadzenia zasobów dydaktycznych jako pomocy naukowych, przygotowywania zajęć, prowadzenia lekcji fizyki, badania i opracowania wyników osiągnięć uczniów. Wykorzystanie zasobów Internetu do uzyskiwania potrzebnych informacji, aplikacji, interaktywnych pomocy dydaktycznych. Poznanie strategii nauczania wspomaganego komputerem, zapoznanie ze strukturą typowych programów edukacyjnych, wykorzystanie obudowy medialnej podręczników do fizyki, wykorzystanie arkuszy kalkulacyjnych ( Excel, Modellus) w nauczaniu fizyki i astronomii. Działy: 1. Mechanika, 2. Ośrodki ciągłe, hydrostatyka, aerostatyka, 3. Ciepło, elementy termodynamiki, 4. Elektrostatyka, prąd stały, 5. Elektromagnetyzm, 6. Optyka, 7. Elementy fizyki współczesnej. 8. Tworzenie dokumentów zawierających tekst, grafikę, tabele, równania. 9. Wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego do rozw. zadań i opracowania danych pomiarowych. 10. Modelowanie i symulacja za pomocą komputera Typy ćwiczeń: 1. Demonstracje zjawisk fiz. z wykorzystaniem technologii informacyjnej (DVD, kasety video, programy komputerowe, symulacja komputerowa zjawisk fizycznych), 2. Wyznaczanie wielkości lub stałej fizycznej, wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego do rozwiązywania zadań i oprac.ćw. laborat., tworzenie dokumentów zawierających tekst, grafikę, tabele), 3. Badanie ilościowe zaleŝności między wielkościami fizycznymi (wykorzystanie programów komputerowych MODKSP, EXCEL itp. do dopasowania wykresów, modelowania i symulacji za pomocą komputera) I Demonstracje:

3 1. Badanie zderzeń. 2. Badanie tarcia dynamicznego i statycznego 3. Badanie ruchu ciał w inercjalnych i nieinercjalnych układach odniesienia. 4. Badanie zasady zachowania pędu i momentu pędu. 5. Badanie zjawiska względności ruchu i zasady niezaleŝności ruchów. 6. Badanie oddziaływań elektrostatycznych i linii sił pola elektrycznego. 7. Badanie oddziaływań magnetycznych i linii sił pola magnetycznego. 8. Badanie oddziaływania przewodników z prądem elektrycznym. 9. Badanie siły Lorentza i siły elektrodynamicznej 10. Badanie zjawiska indukcji wzajemnej i własnej. Reguła Lenza. 11. Badanie własności fal elektromagnetycznych. 12. Badanie własności transformatora. 13. Badanie zjawiska rezonansu mechanicznego i elektrycznego. 14. Badanie zjawiska rozszerzalności temperaturowej ciał stałych, cieczy i gazów. 15. Badanie drgań źródeł dźwięku z wykorzystaniem oscyloskopu i generatora. 16. Demonstracja ruchów Browna. 17. Badanie rozmieszczenia ładunków na przewodnikach i izolatorach 18. Badanie i symulacja rozchodzenia się światła w ośrodkach jednorodnych i niejednorodnych. 19. Badanie i symulacja zjawiska odbicia załamania światła. 20. Badanie i symulacja obrazów w zwierciadłach płaskich, kulistych i soczewkach. 21. Budowanie modeli przyrządów optycznych. 22. Badanie zjawiska polaryzacji światła. 23. Badanie zjawiska fotoelektrycznego zewnętrznego. 24. Badanie polaryzacji dielektryków. 25. Badanie własności magnetycznych substancji. 26. Badanie wyładowań elektrycznych w gazach. 27. Badanie form przekazywania energii. 28. Detekcja promieniowania jądrowego. 29. Badanie wielkości fotometrycznych.. Badanie procesów widzenia i widzenia barwnego. 31. Badanie obwodów elektrycznych rozgałęzionych (prawa Kirchhoffa). 32. Obserwacja widm emisyjnych i absorpcyjnych. 33. Badanie i symulacja figur Lissajous. 34. Badanie siły wyporu i warunków pływania ciał. II Wyznaczanie wielkości lub stałej fizycznej (planowanie pomiarów): 1. Wyznaczanie gęstości ciała stałego i cieczy z prawa Archimedesa. 2. Wyznaczanie przyspieszenia grawitacyjnego ziemskiego róŝnymi metodami. 3. Wyznaczanie współczynników tarcia. 4. Wyznaczanie ciepła właściwego substancji. 5. Wyznaczanie oporu i oporu właściwego przewodnika. 6. Wyznaczanie SEM i oporu wewnętrznego ogniwa i baterii. 7. Wyznaczanie ciepła właściwego cieczy w oparciu o prawo Lenza. 8. Wyznaczanie momentu bezwładności bryły. 9. Wyznaczanie współczynnika indukcji własnej cewki. 10Wyznaczanie indukcji magnetycznej róŝnymi metodami. 11.Wyznaczanie sprawności transformatora. 12.Wyznaczanie prędkości fal w róŝnych ośrodkach. 13.Wyznaczanie ogniskowych zwierciadeł kulistych i soczewek. 14.Wyznaczanie długości fal świetlnych. 15.Wyznaczanie współczynnika załamania światła róŝnymi metodami. 16.Wyznaczanie sprawności grzałki elektrycznej. 17.Sprawdzanie praw elektrolizy. 18.Wyznaczanie powiększenia zwierciadeł i soczewek.

4 19.Wyznaczanie ciepła topnienia lodu. 20.Wyznaczanie współczynnika napięcia powierzchniowego. 21.Wyznaczanie temperaturowego współczynnika oporu dla metali. 22.Wyznaczanie składowej poziomej indukcji magnetycznej Ziemi. III Badanie ilościowe zaleŝności między wielkościami fizycznymi: 1. Badanie zaleŝności s = f(t) w ruchu jednostajnym. 2. Badanie zaleŝności s = f(t) w ruchu jednostajnie przyspieszonym. Wyznaczanie prędkości chwilowej i przyspieszenia. 3. Badanie II zasady dynamiki dla ruchu postępowego : a = f F gdy m = const., a = f ( m) gdy F = const. 4. Badanie II zasady dynamiki dla ruchu obrotowego: ε = f M gdy I = const., ε = f ( I ) gdy M = const. 5. Badanie spręŝystości ciał (prawo Hooke a 6. Badanie okresu drgań wahadła matematycznego i fizycznego i obciąŝnika na spręŝynie 7. Badanie przemiany izotermicznej i adiabatycznej. 8. Badanie zaleŝności I = f ( U ) gdy R = const. i I = f ( R) gdy U = const. (prawo Ohma dla odcinka obwodu elektrycznego). 9. Badanie pojemności kondensatora płaskiego: C = f ( d ), C = f ( S), C = f ( ε r ) 10. Badanie charakterystyk prądowo napięciowych I = f ( U ) dla złącza p-n. 11. Badanie ruchu po okręgu Fd = f ( m), Fd = f ( r), Fd = f ( T ), 12. Badanie przemiany izochorycznej. 13. Badanie zaleŝności oporu przewodnika i półprzewodnika od temperatury. Wykład egzamin, ćwiczenia lab. zaliczenie na ocenę. KaŜdy student jest zobowiązany wykonać 4 ćwiczenia w semestrze II i 4ćwiczenia w semestrze III, w tym: w semestrze II jedno ćwiczenie demonstracyjne, jedno ćwiczenie typu wyznaczanie wielkości fizycznej, jedno ćwiczenie typu badanie ilościowe zaleŝności między wielkościami fizycznymi, czwarte ćwiczenie do wyboru przez prowadzącego i studenta (indywidualnie dla kaŝdej studentki, studenta). w semestrze III 3 ćwiczenia jak wyŝej, 4-te ćw. to zadanie doświadczalne z olimpiad fizycznych przydzielone indywidualnie przez prowadzącego zajęcia dydaktyczne w laboratorium. Forma zaliczenia zajęć KaŜde ćwiczenie kończy się opracowaniem scenariusza- konspektu do lekcji w której wykorzystany zostanie dany eksperyment i zastosowane właściwe środki technologii informacyjnej. Po semestrze II studenci odbywają 5 tygodniową praktykę ciągłą w gimnazjum (wrzesień- październik 150h) w tym: 80h F + 70h Inf.. - w okresie 5tygodni w gimnazjum prowadzą i hospitują lekcje z fizyki z astronomią oraz informatyki, -3 tygodnie w szkole ponadgimnazjalnej po III s.( 90h), gdzie hospitują i prowadzą lekcje z fizyki z astronomią oraz technologii informacyjnej w ilości : 45 h F + 45h TI. Po III semestrze odbywa się egzamin pisemny i ustny. Zakres wymagań do egzaminu pokrywa się z hasłami programowymi. Większość powyŝszych haseł powinna być ilustrowana konkretnymi przykładami : (np. koncepcje i etapy wprowadzania konkretnego pojęcia fizycznego i informatycznego, konspekt do konkretnego tematu lekcji, strategia rozwiązania konkretnego zadania, cel i metodyka przeprowadzenia konkretnego eksperymentu fizycznego, opracowanie danych pomiarowych

5 Metoda dydaktyczna Literatura podstawowa Literatura uzupełniająca konkretnego eksperymentu fizycznego z wykorzystaniem konkretnych programów informatycznych: Modeksp, EXCEL, Power Point, tworzenie prezentacji z wykorzystaniem programów komputerowych, identyfikacja konkretnej nieprawidłowości merytoryczno językowej, itd. ) Egzamin składa się z dwóch części: pisemnej i ustnej. Egzamin pisemny ma na celu sprawdzenie rozumienia treści nauczania fizyki oraz merytorycznego przygotowania do nauczania tego przedmiotu w gimnazjum i szkole ponadgimnazjalnej. Pozytywne zaliczenie tej części jest warunkiem przystąpienia do części ustnej egzaminu. Na egzaminie ustnym student musi się wykazać znajomością zagadnień ogólnych z DF i D(I i TI) wymienionych w programie wykładu. Wykład, ćwiczenia laboratoryjne zajęcia praktyczne 1.M.Głowacki,Dydaktyka fizyki, zagadnienia ogólne, Wydawnictwo WSP, Czwa1994r, 2.M.Głowacki, Dydaktyka fizyki, zagad. szczegółowe, Wydawnictwo WSP, Cz-wa, 1996r, 3.red. J. L. Lewis, Nauczanie fizyki, PWN,W-wa,1982r, 4.red. H.Szydłowski, Informatyka i dydaktyka w nauczaniu fizyki, WN UAM, Poznań,1997r, 5.E. Putkiewicz, M. Ruszczyńska- Schiller, Gry symulacyjne w szkole, WSiP, W-wa,1983r, 5.M. Sysło, Elementy informatyki, PWN, W-wa,1993r, 6.Z. Nowakowski, Dydaktyka informatyki w praktyce, MIOKOM, W- wa,1996r, 7.M. Halunbrenner, Ćwiczenia praktyczne z fizyki (kurs średni), WSziP, W-wa,1982r, 8.G. Gębura, R. Subiekta, Metodyka eksperymentu fizycznego w SP, PWN, W-wa,1973r, 9.J.Gaj, Laboratorium fizyczne w domu, WNT, W-wa,1982r, 1.J. Salach, Dydaktyka fizyki, zagad. wybrane, WN WSP Kraków,1986r, 2.Wybrane numery czasopism: Fizyka w szkole, Foton, Informatyka w szkole, 3.Podręczniki i zbiory zadań do nauczania fizyki w ginazjum oraz TI w SP i gimnazjum. 4.G. Koba, J. Bock, Informatyka, podstawowe tematy. 5.Poradnik Metodyczny, W Sz PWN,W-wa,1999r,praca zbiorowa, Informatyka w szkole,vulkan,wrocław,1993r, 5.E.Krawczyński, Z. Talaga, M. Wilk, Technologia informacyjna, przewodnik metodyczny, WSz PWN, Warszawa,2003r, 6.M. Sawicki (red.), Nauczanie fizyki cz. I i II, WSiP, W wa 1976r. 7.T. Dryński, Doświadczenia pokazowe z fizyki, PWN, W-wa,1967r, 8.J.Van Clave, 101 ciekawych doświadczeń. Fizyka dla kaŝdego dziecka, WSziP, W-wa,1994r 9.R. BłaŜejewski, 100 prostych doświadczeń z wodą i powietrzem, WNT, W wa,1991r, 10.H. Szydłowski( red.), Fizyczne laboratorium mikrokomputerowe, Wyd.U. A.M., Poznań, 1994r, 11.H. H. Szydłowski, Pomiary fizyczne, podręcznik dla nauczycieli, PWN, W-wa, 1977r, 12.D. Tokar, B. Pędzisz, B. Tokar, Doświadczenia z fizyki dla szkoły podstawowej z wykorzystaniem przedmiotów codziennego uŝytku, WSziP, W-wa,1994r, 13. Ł.Ł. Sikoruk, Fizyka dla najmłodszych, WSziP, W-wa, 1991r. 14.K. Badziąg(red.), Metodyka nauczania fizyki w szkole średniej, PZWSz, W-wa,1973r.