Pokroky matematiky, fyziky a astronomie

Transkript

1 Pkrky matematky, fyzky a astrnme Václav Vlček Příprava učtelů ntegrvaných přírdvědných předmětů v Angl Pkrky matematky, fyzky a astrnme, Vl. 29 (984), N. 4, Persstent URL: Terms f use: Jednta českých matematků a fyzků, 984 nsttute f Mathematcs f the Academy f Scences f the Czech Republc prvdes access t dgtzed dcuments strctly fr persnal use. Each cpy f any part f ths dcument must cntan these Terms f use. Ths paper has been dgtzed, ptmzed fr electrnc delvery and stamped wth dgtal sgnature wthn the prject DML-CZ: The Czech Dgtal Mathematcs Lbrary

2 vytváření představy matematckém mdelu realty. Další referent buď pakval, neb rzvíjel základní myšlenku: V průběhu 80. let se bude ve šklské matematce prvádět mál změn v bsahu, ale bude se prpracvávat metdcká slžka výuky. Ve většně zemí se patrně jen dknčí demntáž strukturalsmu" v bsahvé nápln výuky, psílí se pravděpdbnstní a statstcká témata, využívání pčítačů. Prhlubení metdcké přípravy se prjeví vhdnějším výběrem úlh, péčí aktvzac žáků apd. Úvahy nápln algebrackéh, gemetrckéh učva jných témat byly bsaženy ve sděleních, ke kterým bude užtečné se vrátt v některém z dalších čísel Pkrků. PŘÍPRAVA UČTELŮ NTEGROVANÝCH PŘÍRODOVĚDNÝCH PŘEDMĚTŮ V ANGL Václav Vlček, Vmperk Sučasnému snažení krdnac neb úplnu ntegrac přírdvědných pznatků na střední škle nedpvídá dsavadní způsb přípravy učtelů. Prt prbíhá v sučasnst v celé řadě zemí dskuse změnách v učebních plánech studa učtelství a celkvé mdernzac metd prstředků výuky na vyských šklách. V tmt článku chceme na základě pznatků získaných př studjním pbytu ve Wrcester Cllege fhgher Educatn ukázat na jeden z pkusů přestavby učtelskéh studa přírdvědných předmětů, který byl uskutečněn na tét vyské škle. Wrcesterská klej navzdry tmu, že nemá dluhu tradc (byla zalžena r. 946), získala vysku reputac díky své prác v blast mdernzace vyučvání na všech stupních škl. Katedra přírdních věd byla jedním z pracvšť, kde vznkly světznámé kursy Nuffeldvy nadace, Scence Teachng Prject první prjekt nvéh pjetí přípravy učtelů Scence Teacher Educatn Prject. Učtelské studum je zde bdbně jak na statních vyských šklách ve Velké Brtán čtyřleté. Během studa abslvuje student přednášky z 27 předmětů ve třech blastech přípravy: prfesní (Prfessnal Studes), pedaggcké (Educatn Studes), a dbrné (Subject Studes). Z těcht 27 předmětů jsu tř blky vzestupné úrvně. První blk (Frst level unts) je bsahem prvních pět termů*) a skládá se z přednášek vytvářejících úvd d jedntlvých dbrných dscplín. Druhý blk (Secnd level unts) začíná jarním termem. rčníku a pkračuje d knce. rčníku. Zde jsu sustředěny základní přednášky ze všech tří blastí studa. Rzšřující nástavbu jsu přednášky třetíh blku (Thrd level unts), jejchž vyvrchlením je příprava na závěrečnu prác a závěrečné zkušky. Všmněme s nyní blíže bsahu studa jedntlvých blastí přípravy. V blast prfesníh studa se student v prvním rčníku a v pdzmním termu 2. rčníku seznámí s naukvým a vzdělávacím cíl se specálním aspekty předmětů svéh bru. Pak následuje čtyřtýdenní suvslá praxe na cvčné škle, kde mají část úvazku též pracvníc vyské škly. V následujícím termu se analyzují zá- *) Akademcký rk na anglckých vyských šklách není dělen na semestry, ale d tří desettýdenních termů. 222

3 kladní vyučvací prblémy, které se pírají pznatky studentů získané na prax; prbírají se d větší hlubky včetně všech aspektů suvsejících se začátky učtelské práce. Ve třetím rčníku se pzrnst zaměřuje na předmětvé metdky. Obsahem čtvrtéh rčníku v blast prfesní přípravy je zpracvávání závěrečné práce s tematku vyučvání svéh hlavníh předmětu, přčemž zásadní prblémy práce se řeší př závěrečné sedmtýdenní prax ve škle. V pedaggcké část studa patří d předmětů první úrvně: úvd d pedaggky, pedaggka, dítě a třída, škla a její žvt, šklství a splečnst. D blku předmětů druhé úrvně pak patří psychlge, sclge, flzfe, hstre, scální psychlge a srvnávací tere. Obsah těcht přednášek je kncpván tak, aby suvsely se studvaným brem. Ve čtvrtém rčníku jsu student frmu semnářů a řízenéh samstatnéh studa zapjván d výzkumné práce s cílem naučt je zásadním metdám dbrné a výzkumné práce, rzšířt jejch krtcké myšlení a získat je pr další dbrnu čnnst v pzdější dbě. V brvém studu vlí student hlavní a vedlejší předmět. Hlavní předmět je v průběhu studa dtván 600 hdnam, vedlejší 80 hdnam. V kursu přírdních věd je mžné vlt puze v kmbnac fyzkální a blgcké vědy, avšak hlavní předmět fyzkální vědy pkrývá vyučvání chem. Pdívejme se blíže na bsah studa hlavníh předmětu fyzkální vědy. Obsah 0 přednášek dtvaných p 60 hdnách je zalžen na expermentální čnnst, která ční více než čtvrtnu celkvéh bsahu. D blku přednášek první úrvně patří první tř přednášky, které jsu sučasně bsahem fyzkální vědy vlené jak vedlejší br. První přednáška s názvem Svět kl nás" bsahuje tyt tematcké celky:. Prstr a jeh rzměry měření velm velkých a velm malých rzměrů využtí fyzkálních záknů př měření. Čas a jeh měření zdknalené technky měření času. Aplkace na archelg. Chyby měření. Měření spjující prstr a čas: radarvá technka. Základní knstanty a jejch vlv na fyzkální měření. 2. Měření stáří různých materálů pmcí ztpu %C 20. Druhá přednáška s názvem Mdely hmty" bsahuje:. Základní mdely hmty, relatvní atmvá hmtnst, Avgadrva knstanta, kml. 2. Stechmetre. 3. Čsté a znečštěné materály, způsby separace. 4. Knetcký mdel deálníh plynu a jeh aplkace na reálný plyn. 5. Mdel atmvé struktury. 6. Chemcké vazby a energetcké změny. ntvá, kvalentní, kvvá a hydrgenní vazba. 7. Krystaly a statní struktury; chvání krystalů v mezních stuacích. Třetí přednáška nterakce a reakce", která uzavírá přednášku základníh blku, má tat témata:. Zákn zachvání hybnst a energe. Aplkace na rázvé prcesy včetně mlekulárních srážek. Bltzmanův faktr (závslst reakční rychlst na tepltě a kncentrac). Aktvzvané látky. Katalyzátry, dynamcká rvnváha. Le Chatelerův prncp. 2. Galleva relatvta. nvarantnst rychlst světla. Relatvnst měření délky a času. Gravtace a gravtační ple. 3. Perdcký phyb. Vlastní a vynucené sclace, spřažené sclátry a přens energe. Ukázky různých aplkací. Vlny a vlnvé jevy, znázrnění na mdelu. 223

4 Na tyt přednášky základní úrvně navazují čtyř přednášky druhéh stupně, které sledují puze student, kteří s vybral fyzkální vědy jak hlavní br. První z nch má název Uspřádanst a chas" Obsahem tét přednášky jsu tat témata:. Náhdné prcesy, dfúze. Termdynamcká rvnváha, Bltzmanv expnencální rzlžení, Kelvnva tepltní stupnce. 2. Entrpe, entalpe a druhý termdynamcký zákn. 3. Aplkace myšlenek termdynamky př řešení některých chemckých a fyzkálních prblémů tlak par, rychlst chemckých reakcí, změny entrpe a stavvé změny, dscace, rvnváha směsí, chemcká energe, buněčná energe převdní mechansmus, tepelné strje. 4. Perdcké vlastnst prvků, Mendělejevva perdcká sustava, transurany. 5. Uspřádanst v krystalvé struktuře pps symetre. Suvslst mez strukturu a vlastnstm vybraných prvků # slučenn. Pátu přednášku je Elektřna" s těmt tematckým celky:. Obvd ustálenéh prudu. 2. Elektrcký nábj, elektrcké ple. Kndenzátr a jeh chvání v elektrckém bvdu. 3. Elektrmagnetcká ndukce, elektrmagnetcké ple, generátry střídavéh napětí a elektrmtry. 4. Výrba a přeměna elektrcké energe. 5.. Elektrnvá tere mdel elektrckéh prudu. 6. Elektrncká zařízení. V přadí šestu přednášku je Atmvá struktura a nty v rztcích" bsahující tat dvě témata:. Atmvá struktura; síly půsbící v atmu. Vývj mdelu atmu d Rutherfrdva a Bhrva až k sučasnému kvantvě mechanckému mdelu. Hmtné vlny. Vlny v krabc. Jednduchý vlnvě mechancký mdel atmu vdíku a atmů mu pdbných. 2. nty v rztcích prvnání s atmvým mdelem. Elektrcká vdvst rztků. Kefcent aktvty. Plargrafe, měření ph faktru. Závěrečnu přednášku v blku druhé úrvně je Cheme uhlíku", která bsahuje tat témata: Elektrnvá struktura atmů hybrdzace a řetězení. Důsledky delkalzace. Adce, substtuce a kndenzační reakce. Jednduchý reakční mechansmus. Funkční skupny. Organcká struktura nfračervené spektrskpe. Pdmínky chemcké rvnváhy. Plymerzace. Uhlík a křemík, základy plymerů a jejch vlastnst. Určvání plymerů. Přírdní výskyt velkých mlekul mechansmus genetckéh kódu. Ve skupně třetí úrvně jsu zařazeny další tř přednášky: Fyzka atmvéh jádra. Fyzka Země a vesmíru. Kvy a jejch slučenny. V první z nch se velm pdrbně prbírá přrzená a umělá radaktvta. Různé mdely jádra. Štěpení jádra a využtí uvlněné energe. Závěrečnu část přednášky tvří termjaderné reakce. Značná pzrnst se věnuje základním expermentům jaderné fyzky, metdlg a aplkac fyzkálních pznatků v chem, blg a medcíně. Druhá přednáška je pjata jak úvdní kurs gefyzky a astrfyzky. Závěrečnu část tvří seznámení s hlavním tevřeným prblémy, sučasným hyptézam a směrem dalšíh výzkumu. Závěrečná třetí přednáška světluje základní prblémy fyzky pevných látek se zaměřením na kvy. Výrazně se prjevuje prlínání s chemckým pznatky. Krmě bsahu zaujme na první phled nebvyklý ddaktcký pstup. Každá přednáška má předepsané vyučvací frmy a metdy, z nchž některé jsu pr 224

5 vyskšklsku výuku značně nebvyklé. Krmě bvyklých přednášek, cvčení a semnářů se hjně využívá práce pdle prgramvaných textů, mdelvých her, nekmentvaných flmů, které jsu pdkladem pr dskus, a četba dbrných článků (vz přílha č. ). Na závěr každé přednášky se kná hdncení, které se skládá z předem určených částí. Pdíl jedntlvých částí na celkvém výsledku je udán v prcentech. Např. v první přednášce se celkvé hdncení skládá z hdncení a) prtklů z praktk (5%), b) dvu semnárních prací (60%), c) závěrečnéh testu (25%). Krmě frem uvedených v tmt příkladu se vyskytují další, např. řešení teretckéh prblému, řešení praktckéh prblému a zkuška. V závěru studa je hdncení slžen z hdncení a) dplmvé práce (25%), b) závěrečné zkušky (50%), c) zprávy průběhu zkumání zadanéh úklu (25%). Závěrem lze říc, že příprava učtelů přírdních věd na wrcesterské klej ukazuje jednu z mnha mžných cest mdernzace učtelskéh vzdělání. Příkladem pr nás by mhla být ve dvu směrech. Jednak v rzšíření přírdvědných znalstí učtelů fyzky základní mezné bry a za druhé v hledání netradčních frem výuky, které s student dnáší d své učtelské praxe jak vzr. Lteratura Educatn-Prspe Wrcester Cllege f Hgher ctus, 982 Přílha č.. Ukázka sylabu přednášky (elektřna) Cíle přednášky:. Przumět chvání elektrckéh prudu. 2. Ocent důležtst využívání elektřny. 3. Získat dvednst ptřebné pr měření v elektrckých a elektrnckých bvdech. Tematcký bsah: je uveden v článku. Vyučvací metdy: Přednášky, studum na vyučvacím strj - prgramvaný text; řešení teretckých a praktckých prblémvých úlh. Časvé rzvržení: Přednášky a jné klektvní čnnst Labratrní práce Samstatné studum 40 hd. 20 hd. 60 hd. Základní učebnce: GBSON, W. M. (969): Základy Dpručená lteratura: elektřny FEATHER, N. (968): Hmta a elektřna FEYNMAN, R. P. (964): Přednášky z fyzky HUGHES, J., JOHNSTON, T. M. (970): Pužtí kndenzátrů MORGAN, D. V., HOWES, M. J. (972): Krystalvá elektrnka Hdncení: Prtkly z praktckých cvčení 5% Řešení praktckých prblémů 20% Řešení teretckých prblémů 20% Semn. práce v rzsahu 000 slv 20% Zkuška 25% 225

6 Є 33 д, Ь s мя g.2 І"S 8 j! <* cтj Й -3 N > E <ë 8 ò S ГS CЯ Q. cð u * яt l U э 33. Є.- V -S Ю eð t ca *-. P. D - vd >S з -c &'.ss 3 э cз a TJ tй s._-.. * > w õ *«? Ş Л -» O *S. ta, íэ Ą в' ä 6 * Ö 3 cej Š O B >» 3 CЧ c-j -C ť~ ö *Й Ш тз ll sê"s e 226