Peer Instruction v praxi: výuka termodynamiky a statistické fyziky novou metodou Zdeňka Koupilová, Petr Kácovský KDF MFF UK
Osnova O Úvod – proč učit jinou metodou O Ukázka O Jak to bylo plánováno O Vlastní realizace O Reflexe a budoucnost O Diskuze
Proč učit na VŠ jinak? O ráda učím na VŠ, O ale přednášení mi přijde nudné, O je prokázáno, že klasické přednášení je
velmi neefektivní způsob výuky, O učím budoucí učitele, měla bych jít příkladem a používat moderní metody O studenti mohou použít později ve své praxi O důraz na podobné metody na ZŠ a SŠ
Poděkování O garantovi studijního oboru O Petrovi O Daně
O studentům O mým klukům
UKÁZKY
Na obrázku je čtvercová (bílá) komůrka vytvořená silnými (modrými) stěnami – ze stejného materiálu a stejnou čelní plochou. Stěnami prochází ustálený tepelný tok. Tloušťky i teploty na okrajích jsou na obrázku naznačeny. Stěny jsou podél (tlusté čáry) dokonale tepelně izolovány. Uspořádejte stěny od největšího po nejmenší podle velikosti tepelného toku.
Na obrázku jsou tři různá uspořádání materiálů 1, 2 a 3 tvořících stěnu. Tepelná vodivost materiálu 1 je největší, materiálu 3 nejmenší. Levá stěna je o 20 °C teplejší než pravá. Uspořádejte stěny podle toku energie stěnou. Uspořádejte stěny podle teplotního úbytku na vrstvě 3 (žluté).
A
B
C
Představme si 6 rozlišitelných částic, které mohou obsazovat 2 různé energetické hladiny. Jedna hladina je dvakrát degenerovaná, druhá pětkrát degenerovaná. Kolik má tento systém 2. Kolik má tento systém akrstvů? mikrostavů? A) 27
D) 62+5
B) (2+5)6
E) 26·56
C) 62 + 65
F) jiná odpověď
Představme si 6 rozlišitelných částic, které mohou obsazovat 2 různé energetické hladiny. Jedna hladina je dvakrát degenerovaná, druhá pětkrát degenerovaná. Kolik má tento systém 2. Kolik má tento systém akrstvů? makrostavů? A) 2
D) 7
B) 5
E) 42
C) 6
F) jiná odpověď
Náš systém se skládá z velkého počtu N magnetických momentů . Energie magnetického momentu mířícího „nahoru“ je E = H. Energie magnetického momentu mířícího „dolů“ je E = –H. Jaká je energie celého systému (v rovnováze) při velmi vysoké teplotě, tj. při T >> H/k. A) E = –HN
D) E OO
B) E = HN
E) jiná odpověď
C) E = 0
Jak to bylo plánováno
Cíle O trvalejší znalosti O hlubší pochopení O aktivizace studentů O systematická práce během semestru O inspirovat studenty, že se dá učit i jinak,
změnit svůj přístup
O zábavnější, výzva
Inspirace O Mazurovo Peer Instruction O aktivní práce přímo na výuce O sledováním práce lze získat okamžitou
zpětnou vazbu o pochopení látky O domácí příprava jako neoddělitelná složka O jiný styl písemek
Záměr: co možná nejvíc podle Mazura O aktivity používané na ZŠ a SŠ
Vnější podmínky O 3. ročník Bc. studia, budoucí učitelé O pokročilé téma
O do deseti studentů ve skupině O hodinová dotaze 3/2 ZS, 13 týdnů výuky O integrovaná výuka O letos 13 „přednášek“ a jen 10 „cvičení“
O Molekulová fyzika ve 2. ročníku O doplňkový výběrový seminář
Tepelné jevy v experimentech
Jak to probíhalo
Složky výuky O motivace O přímá výuka O „domácí“ práce O čtení O domácí úkoly
O zápočtové písemky O zkouška O výběrový seminář
Úvodní motivace O bez motivovaných studentů nelze O na první přednášce – asi 30 minut O proč jiný styl O důraz na průběžnou práci, která je
nezbytná O kompenzace „jednodušším“ zkouškovým
Přímá výuka O plně integrované přednášky a cvičení O střídání různých forem O přednáškové bloky O „pracovní“ bloky s konceptuálními otázkami
či jinými aktivizujícími úkoly O počítání VŠ úloh O diskuze
P2P bloky více než 70 předem připravených otázek otázky vyplývaly i v průběhu výuky papírové kartičky individuální odpověď – diskuze ve skupinách – skupinová odpověď O zdroje otázek O O O O
O TCE, HTCE, Halliday-Resnick, … O univerzita Colorado Boulders O vlastní invence
O další aktivity – O př.: tepelné stroje, přehled term. zákonů
Příprava na výuku – čtení O O O O
pročíst, nikoli nastudovat vybranou část skript MatfyzPress povolil využít části nových skript cca s předstihem 2 týdny součást podmínek zápočtu
O využíván systém NB (NotaBene) O „a web-based forum that lets you collaborate on top of
any PDF document“ O http://nb.mit.edu/
O 8 povinných textů, cca po 8-20 stran
Domácí úkoly O 5 úkolů, na 14 dní O zápočet: alespoň 4 každý na 70 %,
možnost opravy/přepracování O témata O záludné otázky kolem tepla O grafy O středoškolské úlohy
O harmonický oscilátor ve stat. fyzice O jak rozumět entropii
Zápočtové písemky O 2 písemky – v polovině a na závěr semestru O bez využití poznámek či jiných materiálů O nejprve samostatné řešení O potom řešení ve skupině, možnost opravy
odpovědi za menší počet bodů O stejná váha obou částí O hranice zápočtu 70 % bodů
Zkouška O 15 předem známých otázek O dvě otázky jako odpovídající O dvě otázky z pozice komentátora
O 30 minut přípravy s možností používat vlastní
poznámky, dále jen stručné poznámky O 5-7 minut odpovídající O doplnění od komentátora O společná diskuze
Nepovinný seminář Tepelné jevy v experimentech O 0/2 ZS,
v pátek po přednášce O praktické zaměření O vlastní experimentování O velký prostor pro diskuze O věci využitelné i na
SŠ
Témata teploměry a měření teploty kalibrace teploměru děje v plynech kritický stav plynu blízké infra záření termokamera skupenské přeměny perpetuum mobile termodynamika hvězd extrémně nízké teploty experimenty ze statistické fyziky O a další O O O O O O O O O O O
Reflexe: co se podařilo, co je třeba ještě vylepšit či změnit
Podařilo se O bavilo nás to O v hodinách – intenzivní práce všech O vysoká docházka
O plnění domácí přípravy – DÚ i četba O pochopení látky O systém inspiroval k vyzkoušení
Co vylepšit … O mnoho drobností z konkrétních témat O vhodné studijní texty O lépe propojit konceptuální přístup
s matematickými odvozeními O časování zkoušky
O průběžné záznamy a reflexe výuky O objektivní zhodnocení přínosu metody
Reakce studentů O To jsem nikde jinde nezažil a bylo to fajn. O Byl jsem nucen makat a přemýšlet, což se mi líbí. O Líbila se mi rozmanitost ve výuce (příklady,
kartičky, diskuze, ale i výklad). O Dlouhé páteční „přednášky“ se zdály být krátké, ve srovnání s jinými. O Zápočtový test měl i osvětový charakter, při druhé fázi jsem se vždy něco naučil a utřídil si myšlenky. O Forma nenutí si vést systematické poznámky. O Některé úkoly byly až moc obtížné a těžko
řešitelné.
Děkujeme za pozornost. Dotazy vítány.
