Nanotechnologie jako součást výuky fyziky Lucie Kolářová Oddělení didaktiky fyziky Školitel: Doc. Jiří Tuček
Katedra exprimentální fyziky Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci
Vítejte v Olomouci! Přírodovědecká fakulta
Katedra experimentální fyziky s Oddělením didaktiky fyziky
Rok první Období temna a doba hledání
První záblesk na lepší časy
srpen 2013 Začátek plodné spolupráce s Ing. Zuzanou Tkáčovou, Ing. Paed. IGIP
„Nano-“ jako součást výuky fyziky Co jsou to nanotechnologie? • interdisciplinární obor zahrnující fyziku, chemii, biologii, vědu o materiálech atd. • postupy vedoucí k vytváření funkčních materiálů, zařízení a systémů v nanoškále, které mají nové fyzikální, chemické a biologické vlastnosti
„Nano-“ jako součást výuky fyziky Proč začlenit nanotechnologie do výuky na SŠ a ZŠ • zajímavé a hlavně aktuální poznatky součásné vědy • součásti každodenního života studentů (počítače, mobilní telefony, tablety, oblečení, kosmetika, …) • zájem a motivace žáků o přírodovědné předměty • zvyšování přírodovědné gramotnosti žáků a studentů • zhodnocení pozitiv a nechativ, které nové technologie přinášejí • potřeba vzdělávání nových pracovních sil v tomto oboru • vytváření mezipředmětových vztahů fyziky, chemie, biologie a jiných odborných předmětů Bryan, L. A., Magana, A. J., Sederberg, D., Published research on pre-college students’ and teachers’ nanoscale science, engineering, and technology learning, Nanotechnol. Rev. 2015, 4(1), 7-32
Disertační práce Nanotechnologie jako obor modení fyziky s mezipředmětovými vztahy Cíle práce: • problematika začlenění nanotechnologií do výuky na střední škole u nás i ve světě – rešerše literatury • možnosti transformace poznatků z oblasti nanotechnologií do výuky fyziky (mezipředmětové vztahy) • výzkum: vnímání velikostí různých objetů žáky a vliv vhodných aktivit zařazených do výuky • návrh začlenění témat z oblasti nanotechnologie do fyzikálního kurikula a příprava materiálů do výuky pro vybraná témata (př. magnetismus nanomateriálů)
Současný stav v ČR Vysoké školy: • vzdělávání v ČR započalo po roce 2005 • první akreditace – VŠB Technická univerzita Ostrava • následovaly další přírodovědecky a technicky zaměřené školy v ČR • KEF, PřF UP Olomouc – bakalářské a navazující magisterské studium oboru Nanotechnologie Střední školy: • nanotechnologie nejsou součástí vzdělávacích programů • populární přednášky, evropské projekty např. NANOYOU, NANOchanels, NanOpinion, Time for Nano • O. Lepil a kol.: Fyzika aktuálně, příručka nejen pro učitele (2009)
Transformace poznatků • USA na špici, pak Evropa
Zvláštnosti nanosvěta: (Big Ideas of Nanotechnology) • ukázat odlišnosti v chování nanomateriálu a objemového materiálu
• aktivity a modely (idealizují, znázorňují) k předvedení vlastností nanomateriálů a „nano“ efektů
Kam začlenit „nano“ do výuky? Vytvořit nový předmět je nereálné. Začlenění do již existujících předmětů Fyzika, Chemie, Biologie a dalších odborných předmětů. Možnosti začlenění do předmětu Fyzika: • vytvořit celek Nanotechnologie a zařadit ho do Fyzikálního semináře (většinou 4. ročník SŠ) nebo jako součást Fyziky mikrosvěta • jednotlivé nanomomentky začlenit na vhodná místa do výuky, např. Velikost objektů – Fyzikální veličiny a jednotky atd. • ideální – nanomomentky začlenit na vhodná místa do výuky a do Fyziky mikrosvěta začlenit celek Nanotechnologie pro ucelení pojmů z předchozí výuky
Výukové materiály Modul Skrytý rozměr – povrchové jevy u nanomateriálů - workshop na konferenci projektu Heureka 2014 - ověření na středních školách - vítězný poster na konferenci GIREP 2014, Palermo, Itálie - příprava článku
Výukové materiály • publikace Úvod do nanovědy a nanotechnologií v rámci projektu Moduly jako prostředek inovace v integraci výuky moderní fyziky a chemie • aktivity do výuky fyziky (Fyzikální veličiny a jednotky) využité pro výzkum na téma Velikost objektů – inspirace a adaptace materiálů z projektu NanoSense • příprava výukových materiálů ve spolupráci z odborníky za RCPTM v Olomouci na téma Magnetismus v nanosvětě – zaměření na pojmy jednodoménovost, superparamagnetismus, obří magnetorezistence, aplikace – čištění vody, cílená doprava léčiv • videa do výuky
Výukové materiály Videa ve spolupráci s Regionálním centrem pokročilých technologií a materiálů v Olomouci
Další aktivity • účast na řadě národních i mezinárodních konferencí • účast na vzdělávání pro slovenské učitelé pod vedením Z. Tkáčové • 2 dílny na konferenci projektu Heuréka v Náchodě • vzdělávací programy v Pevnosti poznání (interaktivní muzeum vědy v Olomouci) • příprava materiálů pro model Čištění vody využitím nanočástic elementárního železa v Pevnosti poznání ve spolupráci se školitelem J. Tučkem • přednášky a workshopy na školách • výuka v semináři Základy nanotechnologií pro učitelé ve spolupráci s M. Vujtkem a J. Tučkem
Děkuji za příjemně prožitou stáž a inspiraci!
