Astronomie jako motivační prvek ve výuce fyziky
Ivana Marková Hvězdárna a planetárium J. Palisy VŠB-Technická univerzita Ostrava
[email protected]
2. Česko-slovenská konference o vzdělávání v astronomii Hvězdárna Valašské Meziříčí 2. říjen 2010
Hvězdárna a planetárium Johanna Palisy v Ostravě
planetárium Meade 12" LX200GPS 300/3000 mm
refraktor 150/2250 mm coudé montáž
Hvězdárna a planetárium Johanna Palisy v Ostravě
planetárium Meade 12" LX200GPS 300/3000 mm
přednáškový sál
refraktor 150/2250 mm coudé montáž
interiéry
Akce Hvězdárny a planetária v Ostravě pro školy
pro veřejnost
● pořady v sále planetária ● projekce v přednáškovém sále ● pozorování na hvězdárně pozorování Slunce, večerní pozorování
● pořady v sále planetária astronomické, hudební… ● přednášky ● pozorování na hvězdárně
● semináře pro učitele ● astronomická olympiáda
● víkendový seminář OAV, JAS ● Den otevřených oken do vesmíru
● výuka VŠB-TU, Inženýrská geodézie
● Astronomický kurz ● poradenství
Astronomie jako motivační prvek ve výuce: ANO Astronomie na VŠ ● VŠB-TU, HGF, bakalářský obor Inženýrská geodézie ● vnější x vnitřní motivace
Astronomie na SŠ ● není SŠ jako SŠ ● místo astronomie ve výuce: astronomie = fyzika v extrémních podmínkách ● motivační pořady pro SŠ ● pořady v planetáriu (obsah – forma!!!, „zážitková výuka“) ● pozorování na školách Astronomie na ZŠ ● pořady v sále planetária (obsah - forma!)
Oblíbenost fyziky na českých školách ● pedagogický Tab. 1: Postoje žáků k fyzice
experiment, motivace žáků, průzkum postojů žáků SŠ k fyzice ● začátek 1. ročníku SŠ, 672 599 žáků ● možnost využití astronomie k motivaci fyziky ● astronomie a astrofyzika je vyučována především na gymnáziích zařazení v 1. a 4. ročníku gymnázia důsledky zařazení astrofyziky na konec 4. ročníku Graf 1: Postoje žákůčást k fyzice Graf 3: Nejzajímavější fyziky
250 300
Počet odpovědí žáků Počet odpovědí žáků
1. mechanika 1. fyzika je oblíbený předmět 2. vlastnosti látek a jejich složení 2. mezi oblíbené předměty 3. patří mechanické vlastnosti kapalin 3. ani oblíbený ani neoblíbený a plynů 4. neoblíbený předmět 4. spíše tepelné jevy 5. neoblíbenýjevy 5. jednoznačně elektrické a magnetické 6. světelné a zvukové jevy 7. astronomie
300 350
200
250 200
150
150
100 100 50 50 0
0 1
1
2
2
3
3
4
5
4
Výběr odpovědi odpovědi Výběr
6
5
7
Astronomie jako motivační prvek ve výuce fyziky na SŠ ● motivační pořady, které by uváděly jednotlivá témata fyziky (1. – 4. ročník) ● 16 původních motivačních pořadů 4 pro každý ročník gymnázia, délka jednoho pořadu je 15 minut
● kritéria výběru astronomických témat a) téma musí předznamenávat následně probíraný celek fyziky b) řazení témat od jednodušších ke složitějším c) v tématech by se neměly vyskytovat nevysvětlené neznámé pojmy d) životnost astronomických témat e) možnost vizualizace tématu f) atraktivnost astronomických poznatků
I. ročník
Mechanika
Jak je těžké trefit Měsíc (sondy k Měsíci a k Marsu)
přesná měření, používání jednotek SI
Kam sahá gravitační pole Slunce (sluneční soustava, okolí Slunce)
gravitační pole, Newtonův gravitační zákon
Zákony platí pro všechny (dráhy planetek a komet)
Keplerovy zákony
Vodní a vzdušné světy planet (plynné planety, ledové měsíce)
mechanika kapalin a plynů
II. ročník
Molekulová fyzika, termika
Podoby vesmírné látky (látka ve vesmíru)
jednotlivá skupenství látek ve vesmíru
Čtvrté skupenství (plazma na Zemi, hvězdy)
plazma
V závoji mezihvězdných mlhovin (různé typy plynných mlhovin)
struktura a vlastnosti plynného skupenství
Voda, samá voda (led, jinovatka, voda na Marsu)
změny skupenství látek
III. ročník
Elektřina a magnetismus
Ochranné štíty planet (magnetická pole planet)
magnetické pole, vlastní a indukovaný magnetismus
Bouřlivák uvnitř planetární soustavy (sluneční činnost)
magnetické pole Slunce, polarita
Počasí ve vesmíru (sluneční vítr, polární záře)
magnetosféra Země
Vesmírná tichá pošta (aktivní radioastronomie, sondy)
přenos informací elektromagnetickým vlněním
IV. ročník
Optika, Speciální teorie relativity, Fyzika mikrosvěta
Proč lovíme fotony (záření - zdroj informací o vesmíru)
elektromagnetické záření, spektrum
Jak spatřit nekonečno (astronomické dalekohledy)
optické soustavy, refraktor a reflektor
Neviditelný nepřítel (kosmické záření)
relativistické částice, dilatace času
Z rodinného alba hvězd (vývoj hvězd, vznik prvků)
termojaderné reakce, soustava prvků
Tvorba pořadů ● námět a literární scénář
● režijní scénář ● tvorba komentářů ● hudba ● obraz
● kompletace a prezentace pořadů
Výběr škol ● vhodné technické vybavení ● vztah učitele k astronomii
Závěr pedagogického experimentu ● grafy, tabulky - vypovídací hodnota výsledků? ● byl vzorek dostačující? ● role učitele ve výuce! astronomické vzdělávání učitelů ● Semináře pro učitele ● Ostravská univerzita – celoživotní vzdělávání učitelů moodle: http://moodleczv.osu.cz/login/index.php ● „zážitkové pořady“, př. http://www.heavens-above.com/ - skryté vzdělávání učitelů - nápad ze včerejška: scény ze špatných filmů
„Zážitkové“ pořady Mladší žáci ● Adrenalinový vesmír (adrenalinové sporty, kosmonautika, animace, hudba!) ● počítačová učebna (1. skupina, simulace „přistání“ atd.; vzdělávání učitelů ) ● praktická činnost (2. skupina, měření vzdáleností objektů…?)
Starší žáci ● Horké chvilky v podzemí (LHC, vznik vesmíru, galaxie, struktura vesmíru) ● počítačová učebna (1 skupina, animace vývoj hvězd atd.) ● praktická činnost (2. skupina, pozorování Slunce, spektra hvězd)
Motivační pořady pro SŠ na HaP ● astronomické poznatky: 1. ročník, 4. ročník SŠ ● snaha nenásilně zařadit astronomické poznatky do výuky jiných předmětů
Zlaté dědictví
(fyzika, chemie)
Vesmírné živly
(pevné, kapalné, plynné látky ve vesmíru, plazma)
600 milionů let!!!
(geologie, ale také vznik ss)
Fajny pořad o městě a hvězdach
(výuka jazyků: nářečí x spisovný jazyk, astronomie)
Cizojazyčné pořady SKV
(výuka jazyků, astronomie)
Pozorování Slunce na školách
Astronomie na základních školách ● astronomické poznatky jsou roztroušeny v mnoha předmětech (prvouka, přírodověda, fyzika, zeměpis, přírodopis) v mnoha ročnících (5. ročník, 7. ročník, 9. ročník) ● pořady v planetáriu svým obsahem i didaktickým zpracováním vhodně doplňují výuku fyziky a přispívají k motivaci žáků
Na co kouká sova v noci
(pořad pro děti 1. až 4. tříd, obloha)
Uffova dobrodružství na Marsu
(shrnutí učiva 5. ročníku, sluneční soustava)
Cestovatel Uff a hvězdná monstra (doplněk k fyzice 6. ročníku, gravitační síla)
Doteky světla
(doplněk k fyzice 7. ročníku, optické jevy)
Skrytá krása vesmíru
(doplněk k fyzice 9. ročníku, hvězdy, Galaxie)
Uffova dobrodružství na Marsu ● otáčení planet kolem osy, střídání dne a noci, hvězd Polárka ● vysvětlení pojmu souhvězdí ● oběh planety kolem Slunce, viditelnost souhvězdí během roku ● pohyb planet na hvězdné obloze, zvířetníková souhvězdí ● lety na oběžnou dráhu Země, k planetám, k cizím hvězdám (jen krátce) ● představení těles sluneční soustavy: planety, Slunce, planetky a komety ● příroda na Zemi ● střídání ročních období na Zemi
Cestovatel Uff a hvězdná monstra ● stavba Galaxie ● souhvězdí ● barvy hvězd ● Slunce ● vznik hvězd
● otevřené hvězdokupy ● sluneční soustava ● vývoj Slunce ● novy ● supernovy
Děkuji za pozornost
Výsledy pedagogického experimentu Dotazník zaměřený na postoje žáků SŠ k předmětu fyzika a jeho vyhodnocení
Všechny třídy, září 2004
Výsledky odpovědí na otázku: Jaký je Váš vztah k fyzice?
50,0 40,0 30,0 20,0 S
10,0 E
0,0 1
2
3
4
5
Výběr odpovědi
Všechny třídy, červen 2006
1. je to můj nejoblíbenější předmět 2. patří mezi mé oblíbené předměty 3. ani oblíbený, ani neoblíbený 4. je to spíše můj neoblíbený předmět 5. nemám fyziku rád(a)
50,0 40,0 30,0 20,0 S
10,0 E
0,0 1
2
3 Výběr odpovědi
4
5
Všechny třídy, září 2004
Výsledky odpovědí na otázku: Čtete články nebo knihy, které se zabývají fyzikálními poznatky?
60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 S
10,0 E 0,0 1
2
3
4
Výběr odpovědi
1. ano, velmi mě to zajímá 2. ano, čtu je velmi často 3. ano, ale jen občas 4. vůbec je nečtu
Všechny třídy, červen 2006
60,0 50,0 40,0 30,0 20,0
S
10,0
E
0,0 1
2 Výběr odpovědi
3
4
Výsledky odpovědí na otázku: Vyhledáváte na internetu stránky, které mají fyzikální obsah?
Všechny třídy, září 2004
50,0 40,0 30,0 20,0 S
10,0 E
0,0 1
2
3
4
5
Výběr odpovědi
Všechny třídy, červen 2006
1. ano, velmi často 2. ano, ale ne moc často 3. nevyhledávám, ale podívám se na ně, pokud je objevím náhodou 4. nezajímá mě to 5. nemám přístup k internetu
60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 S
10,0
E
0,0 1
2
3 Výběr odpovědi
4
5
Všechny třídy, září 2004
Výsledky odpovědí na otázku: Máte zájem o povolání, v němž byste se mohli věnovat fyzice a příbuzným přírodovědným oborům?
50,0 40,0 30,0 20,0 S
10,0 E
0,0 1
2
3
4
Výběr odpovědi
Všechny třídy, červen 2006
1. ano 2. možná 3. ještě jsem o tom nepřemýšlel(a) 4. určitě ne
35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0
S
5,0
E
0,0 1
2
3
Výběr odpovědi
4
