Fyzika prostřednictvím projektově orientovaného studia pro 3. ročník gymnázia

Transkript

1 Plán volitelného předmětu Fyzika prostřednictvím projektově orientovaného studia pro 3. ročník gymnázia 1. Charakteristika vyučovacího předmětu Volitelný předmět fyzika, který je realizován prostřednictvím projektově orientovaného studie je vyučován v rámci vzdělávací oblasti člověk a příroda. Žákům umožňuje formovat a rozvíjet pozitivní vztah k přírodním vědám, formuje jejich přírodovědný obraz světa a tak vytváří základy jejich vědeckého názoru na svět kolem nás. Svým způsobem výuky rozvíjí jak vědomosti, tak i praktické dovednosti žáků, stimuluje analytické myšlení, podněcuje schopnost formulovat a prezentovat vlastní hypotézy. Úzkou součinností s praxí (experimenty, laboratorní úlohy) nutí žáky k myšlenkové syntéze a praktickému využití získaných poznatků. Významným specifikem volitelného předmětu je metoda PBL (projektově orientované studium), který je zcela záměrně použit ve spojení se vzdělávacím obsahem fyziky. Projektově orientované studium je vzdělávací model, v němž vlastní práce studentů na pečlivě definovaných projektech je principiálním prostředkem k nabytí požadovaných profesních znalostí a úspěšnému dosažení předmětových či programových výstupních kompetencí předepsaných studijními osnovami. V průběhu práce na projektech je pravděpodobné, že se studenti střetnou s problémy, které můžou nebo nemusí mít známá a praktická řešení v takových případech je projektová práce rozšířena o dodatečnou problémově orientovanou studii. Problémově orientované studium je vzdělávací model, v němž nejednoznačně artikulovaný problém odrážející komplexní životní realitu je prezentován studentům, jako počáteční bod jejich vlastní výzkumné, badatelské a studijní činnosti. V kontextu zadaného problému studenti identifikují relevantní vědomosti nabyté předchozím studiem, dále vědomosti, které budou potřebovat k postupnému řešení problému, optimální prostředky, kterými lze potřebné vědomosti efektivně získat, rozhodovací procesy potřebné k třídění a organizaci možných řešení, a zpětnovazebné informace o kvalitě a efektivnosti individuální a týmové činnosti Časové a organizační vymezení vyučovacího předmětu Předmět je zařazen jako volitelný pro 1. ročník v celkové hodinové alokaci 26 hodin a je třeba jej považovat za doplnění povinného předmětu fyzika. Smyslem předmětu je iniciovat kreativitu žáků k řešení předem definovaných problémů a motivovat je k vlastní individuální či týmové práci. Plánovaná hodinová alokace je rozložena do jednoho pololetí školního roku v členění 13 týdnů po 2 vyučovacích hodinách, které jsou realizovány vždy společně v jeden termín. Kromě této alokace se však předpokládá, že žáci budou pracovat i nad její rámec ve svém volném čase a část alokovaných hodin bude využita k prezentacím výsledků dílčích realizačních kroků a ke konzultacím s pedagogem. Při výuce jsou preferovány metody, které žáky aktivně zapojují do výuky a vedou je k formulaci domněnek a hypotéz, k ověřování možných postupů řešení a podle možností i k praktickému ověření. 1

2 1.2. Výchovné a vzdělávací strategie pro rozvoj klíčových kompetencí žáků 1) Kompetence k učení Učitel: vede žáky k samostatnému vyhledávání, třídění a propojování informací z různých zdrojů, včetně moderních informačních technologií; motivuje žáky k prohlubování a samostatnému doplňování vědomostí a dovedností; stimuluje k objevování souvislostí a hodnocení výsledků; napomáhá rozvíjet schopnost organizace činnosti. 2) Kompetence k řešení problému Žák objevuje problém, analyzuje ho, navrhuje možné postupy řešení; Učitel usměrňuje volené způsoby řešení, podporuje i nestandardní řešení vedoucí k cíli, podněcuje logické uvažování. 3) Kompetence komunikativní Žák se přesně, výstižně a srozumitelně vyjadřuje v ústní a písemné podobě, užívá symbolického a grafického vyjádření, používá s porozuměním odbornou terminologii a symboliku; Učitel podporuje žáky k využití různých zdrojů informací (grafy, tabulky) a vybízí žáky k diskuzi, argumentaci. 4) Kompetence sociální a personální Učitel: zařazuje do výuky skupinovou práci, sleduje a podněcuje spolupráci ve skupinách, vede žáky k uvědomění si zodpovědnosti; vytváří situace vedoucí k posílení sebedůvěry žáků; podporuje odmítání nepřátelské atmosféry. 5) Kompetence občanské Žák je veden k zodpovědnosti za vlastní přípravu, hospodárně využívá energetických zdrojů a dokáže účinně pomoct při krizových situacích. 6) Kompetence k podnikavosti zodpovědně se rozhoduje o svém budoucím profesním životě s ohledem na své schopnosti a potřeby; aktivně přistupuje k rozvoji svého osobního a odborného potenciálu, využívá vlastní iniciativu a tvořivost; chápe podstatu a principy podnikání, posuzuje a kriticky hodnotí rizika. 2

3 1.3. Očekávané výstupy FYZIKÁLNÍ VELIČINY A JEJICH MĚŘENÍ měří vybrané fyzikální veličiny vhodnými metodami, zpracuje a vyhodnotí výsledky měření rozliší skalární veličiny od vektorových a využívá je při řešení fyzikálních problémů a úloh POHYB TĚLES A JEJICH VZÁJEMNÉ PŮSOBENÍ užívá základní kinematické vztahy při řešení problémů a úloh o pohybech rovnoměrných a rovnoměrně zrychlených/zpomalených určí v konkrétních situacích síly a jejich momenty působící na těleso a určí výslednici sil využívá (Newtonovy) pohybové zákony k předvídání pohybu těles využívá zákony zachování některých důležitých fyzikálních veličin při řešení problémů a úloh objasní procesy vzniku, šíření, odrazu a interference mechanického vlnění STAVBA A VLASTNOSTI LÁTEK objasní souvislost mezi vlastnostmi látek různých skupenství a jejich vnitřní strukturou aplikuje s porozuměním termodynamické zákony při řešení konkrétních fyzikálních úloh využívá stavovou rovnici ideálního plynu stálé hmotnosti při předvídání stavových změn plynu analyzuje vznik a průběh procesu pružné deformace pevných těles porovná zákonitosti teplotní roztažnosti pevných těles a kapalin a využívá je k řešení praktických problémů ELEKTROMAGNETICKÉ JEVY, SVĚTLO porovná účinky elektrického pole na vodič a izolant využívá Ohmův zákon při řešení praktických problémů aplikuje poznatky o mechanismech vedení elektrického proudu v kovech, polovodičích, kapalinách a plynech při analýze chování těles z těchto látek v elektrických obvodech využívá zákon elektromagnetické indukce k řešení problémů a k objasnění funkce elektrických zařízení porovná šíření různých druhů elektromagnetického vlnění v rozličných prostředích využívá zákony šíření světla v prostředí k určování vlastností zobrazení předmětů jednoduchými optickými systémy MIKROSVĚT využívá poznatky o kvantování energie záření a mikročástic k řešení fyzikálních problémů posoudí jadernou přeměnu z hlediska vstupních a výstupních částic i energetické bilance využívá zákon radioaktivní přeměny k předvídání chování radioaktivních látek navrhne možné způsoby ochrany člověka před nebezpečnými druhy zářen 3

4 2. Vzdělávací obsah Školní očekávaný výstup Porovná účinky elektrického pole na vodič a izolant Využívá Ohmův zákon při řešení praktických problémů Aplikuje poznatky o mechanismech vedení elektrického proudu v kovech, polovodičích, kapalinách a plynech při analýze chování těles z těchto látek v elektrických obvodech Výstup RVP Učivo Téma Průřezová témata Mezipředmětové (č.) vztahy Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický OSV 1.1: Poznávání a rozvoj vlastní osobnosti MAT Silové působení mezi náboji, Coulombův zákon, náboj, OSV 1.2: Seberegulace, organizační dovednosti a CH permitivita elektrické efektivní řešení problémů Elektrické pole, intenzita elektrického pole pole OSV 1.3: Sociální komunikace Práce sil elektrického pole OSV 1.5: Spolupráce a soutěž Elektrické napětí, elektrický potenciál Vodič a izolant v elektrickém poli Rozložení náboje ve vodiči Kapacita vodiče Kondenzátor, spojování kondenzátorů Elektrický proud Elektrický OSV 1.1: Poznávání a rozvoj vlastní osobnosti MAT Elektrický zdroj proud v OSV 1.2: Seberegulace, organizační dovednosti a Elektromotorické napětí zdroje látkách efektivní řešení problémů BIO Elektrická práce a výkon v obvodu OSV 1.3: Sociální komunikace stejnosměrného proudu OSV 1.5: Spolupráce a soutěž Elektrický odpor kovového vodiče Ohmův zákon pro část elektrického obvodu Závislost odporu kovového vodiče na teplotě, Rezistory, spojování rezistorů Ohmův zákon pro uzavřený obvod Kirchhoffovy zákony Polovodiče Vedení proudu v polovodiči Vlastní vodivost Příměsová vodivost P-N přechod Polovodičová dioda Tranzistor Integrovaný obvod Elektrický proud v polovodičích 4

5 Školní očekávaný výstup Využívá zákon elektromagnetické indukce k řešení problémů a k objasnění funkce elektrických zařízení Výstup RVP (č.) Učivo Téma Průřezová témata Mezipředmětové vztahy Elektrický proud v kapalinách Elektrolýza, elektrolyt Faradayovy zákony Elektrický proud v elektrolýzy kapalinách Praktické využití elektrolýzy a plynech Elektrický proud v plynech Katodové a kanálové záření Emise elektronů Obrazovka Stacionární magnetické pole Magnetické pole vodiče s proudem Magnetická síla Magnetická indukce Magnetické pole cívky Částice s nábojem v magnetickém poli Magnetické vlastnosti látek, magnetické materiály Elektromagnetická indukce Elektromotor na trojfázový proud Faradayův zákon elektromagnetické indukce Indukovaný proud Lenzův zákon Vlastní indukce Elektromotor na trojfázový proud Vznik střídavého napětí a proudu Frekvence střídavého proudu a napětí Obvody střídavého proudu Výkon střídavého proudu Generátor střídavého napětí Magnetické pole Střídavý proud 5

6 Školní očekávaný výstup Porovná šíření různých druhů elektromagnetického vlnění v rozličných prostředích Výstup RVP (č.) Učivo Téma Průřezová témata Mezipředmětové vztahy Elektromagnetický oscilátor Elektromagnetické OSV 1.1: Poznávání a rozvoj vlastní osobnosti BIO Oscilační obvod kmitání Thomsonův vztah a vlnění Rezonance Vznik elektromagnetického vlnění Vlastnosti elektromagnetického vlnění Elektromagnetická interakce Přenos informací elektromagnetickým vlněním, sdělovací soustava Vysílač Přijímač Princip TV 6

7 3. Hodinový tematický plán volitelného předmětu Téma Časová Metody, formy dotace Vstupní lekce do volitelného předmětu - představení obsahu volitelného předmětu Úvodní prezentace a vysvětlení pojmů - charakteristika PBL úvod do problematiky princip dotací a role jednotlivých subjektů v dotačním procesu Výklad a diskuse se žáky (důležité bude vyprovokovat diskusi lehce provokativními otázkami) - vytipování témat pro projekty Vyhledávání projektových témat - definování a výběr projektů Výklad doprovázený prezentací a příklady dobré a chybné praxe a jejich důsledků - sestavení projektových studentských týmů a Individuální práce a konzultace rozdělení rolí v týmu k jednotlivým návrhům - prezentace projektové fiche a její Výklad doprovázený prezentací a jednotlivých částí příklady Tvorba projektové fiche - sestavení projektových plánů Představení obsahu fiche a zpracování dle dané osnovy. - definice milníků a harmonogramu projektu Práce v týmech a následná prezentace výsledků práce, diskuse Kontrola a úprava projektových plánů Prezentace výstupů jednotlivých projektových týmů Diskuse a oponentura plánů Přípravné práce před realizací projektu Definování zdrojů (včetně finančních a sestavení rozpočtu) Příprava pomůcek Vyhledávání literatury a dalších zdrojů Realizace projektů I Práce v projektových týmech nad řešením konkrétního projektu Prezentace spojená s následnou diskusí ke každé prezentaci Řízená diskuse Individuální práce v týmech a konzultace k jednotlivým návrhům Individuální práce v týmech Individuální práce v týmech Individuální práce v týmech s možností konzultace k jednotlivým realizačním krokům. 7

8 Téma Realizace projektů II Práce v projektových týmech nad řešením konkrétního projektu Realizace projektů III Práce v projektových týmech nad řešením konkrétního projektu Kontrola milníků - vyhodnocení dosažení průběžných výsledků, které byly naplánovány v plánu projektu - ověření dosažených výsledků a návrhy na případné úpravy projektů Dokončení realizace projektů Závěrečné práce na projektu Vyhodnocení dosažení či nedosažení plánovaných cílů Zpracování prezentace výsledků projektů Příprava závěrečné zprávy o realizaci projektu a prezentace v powerpointu Prezentace výsledků a jejich obhajoba Prezentace výsledků projektových týmů a obhajoba před dalšími týmy a pedagogem Závěrečné vyhodnocení práce Vyhodnocení ze strany pedagoga a zpětná vazba od projektových týmů. Časová dotace. Metody, formy Individuální práce v týmech s možností konzultace k jednotlivým realizačním krokům. Individuální práce v týmech s možností konzultace k jednotlivým realizačním krokům. Prezentace práce jednotlivých týmu s definováním průběžných milníků a případných odchylek od plánu, včetně zdůvodnění těchto odchylek. Diskuse Individuální konzultace a diskuse v týmech. Individuální práce v týmech s možností konzultace k jednotlivým realizačním krokům. Prezentace jednotlivých týmů Individuální práce v týmech s možností konzultace k jednotlivým realizačním krokům. Prezentace výsledků jednotlivých týmů a obhajoba spojená s řízenou diskusí Zhodnocení pedagoga, brainstorming 8

9 4. Vzorový projekt Metoda projektově orientovaného studia je založena na realizaci projektu, který je nositelem znalostí a dovedností, které by žáci měli zvládnout. Z důvodů vyšší motivace žáků je preferována situace, kdy iniciátory a těmi kdo definují řešený projekt jsou sami žáci. Žáci by tedy měli určit téma projektu a učitel by pak měl toto téma využít k propojení na vzdělávací obsah, který je uveden v bodu 2. Tento postup však od učitele vyžaduje zkušenost s metodou PBL. V situaci, kdy tato zkušenost chybí, popřípadě chybí jiné důležité atributy (čas, prostorové zázemí, apod.) je však možné postupovat i tak, že projekty jsou předdefinovány učitelem a žáci si z této nabídky vybírají jim nejbližší témata. Pro tuto situaci lze pak použít náměty projektů, které jsou zpracovány například na projektových kartách, které pak stejně musí žáci dopracovat do projektových fiší. Příklady projektových námětů jsou uvedeny v příloze. 9

10 5. Projektová fiše Projektová fiše základní identifikace projektu Název projektu Důvod realizace projektu Proč projekt chcete realizovat? Cíl projektu Proč projekt připravujete? Jaký problém chcete vyřešit a čeho chcete dosáhnout? Popis projektu Realizační tým Popis rolí jednotlivých členů v realizačním týmu Stručný text, popisující, co se stane, pokud bude projekt realizován jaké činnosti budou provedeny. Jmenovité složení členů týmu Popis role jednotlivých členů projektového týmu Manažer projektu Výstup(y) projektu Výsledek(y) projektu Zdroje Materiální zdroje Informační zdroje Literatura Finanční zdroje Očekávaný začátek projektu Očekávaný konec projektu Konkrétní jméno vedoucího projektového týmu Stručně popište přímé (okamžité) výstupy projektu. Je pravděpodobné, že bude více než jeden. Uveďte jaké výsledky budou dosaženy, jak povedou výstupy k výsledkům, jak projekt přispěje k řešení nějakého konkrétního problému. Jaké pomůcky a materiál budeme potřebovat k realizaci projektu Jaké informace budeme potřebovat k realizaci projektu Seznam literatury, kterou budeme potřebovat V případě, že bude nutné nějaké vybavení či materiál koupit, uveďte finanční náklady na tento nákup Měsíc Měsíc Realizační milníky Milník č. Název Datum dosažení Rizika Jaká jsou rizika, že projekt nebude realizován vůbec nebude realizován podle původního plánu (nepřinese očekávané výstupy/výsledky/dopady) 10