CENTRUM TALENTŮ M&F&I

Transkript

1 UNIVERZITA HRADEC KRÁLOVÉ PEDAGOGICKÁ FAKULTA CENTRUM TALENTŮ M&F&I NABÍDKA AKCÍ 2009/10 SPOLEČNÉ PRACOVIŠTĚ KATEDRY FYZIKY, KATEDRY MATEMATIKY, KATEDRY INFORMATIKY

2 UHK - CENTRUM TALENTŮ - M&F&I Manager: Prof. RNDr. Ivo Volf, CSc., Ivana Hudcová Garanti: Doc. PhDr. Marta Volfová, CSc. matematika Ing. Karol Radocha, PhD. fyzika RNDr. Štěpán Hubálovský, PhD. informatika Pracovníci Katedry fyziky Pedagogické fakulty na Univerzitě Hradec Králové již několik desítek let pracují s talentovanou mládeží, která reprezentuje Českou republiku na světových fyzikálních předmětových soutěžích. Na Katedře fyziky již patnáct let pracuje Poradna pro fyzikální talenty. Výsledky? Každým rokem organizujeme dvě soustředění zájemců o fyziku z řad středoškoláků. Během posledních tří let vycestovalo na mezinárodní fyzikální olympiády celkem 15 soutěžících, kteří se připravovali pod vedením pracovníků Katedry fyziky. Vrátili se celkem s 5 zlatými, 4 stříbrnými a 5 bronzovými medailemi a jeden účastník přivezl čestné uznání za svůj výkon při řešení tří náročných teoretických problémů a dvou experimentálních úloh, které svým obsahem i náročností daleko přesahují rozměr školské fyziky. Tedy každý účastník byl na této prestižní mezinárodní soutěži, které se každoročně účastní družstva z 80 i více států ze čtyř kontinentů, úspěšným řešitelem, a to navzdory tomu, že o našem školství se tvrdí, že nepěstuje dostatečně dobře talenty. Pracovníci Katedry fyziky UHK jsou si vědomi, že vrcholy českých talentovaných středoškoláků musejí vycházet z dostatečně veliké základny zájemců o fyziku (a těch zrovna příliš mnoho není), kteří musejí dobře ovládat matematiku a současně musejí dobře operovat s počítači. Pro myšlenku všestranné péče o talenty jsme získali i kolegy z Katedry matematiky a Katedry informatiky a požádali jsme Královéhradecký krajský úřad o zařazení do konkurzu o evropské projekty. Výsledkem je zřízení Centra pro talenty, ve zkratce CENTAL M&F&I, které bude vyhledávat mezi žáky posledních dvou ročníků základních škol a středoškoláky zájemce o matematiku, fyziku a praktické využívání počítačů, rozvíjet zájem a jejich nadání, prohlubovat jejich vzdělání a vést je k řešení náročnějších problémů, vyplývajících ze života. Samozřejmě mnoho účastníků akcí, které budeme pořádat pro žáky i pro jejich učitele během školního roku, připraví tyto zájemce pro jejich další působení na střední, případně i vysoké škole. Cesty navrhované pro zájemce jsou různé od jednorázových přednášek na zajímavá témata, pořádaných na UHK, přes přednášky, kdy vyjedeme přímo do vaší školy, přes cykly přednášek na katedrách a laboratorních praktik, na něž zájemce pozveme do našich laboratoří, až ke korespondenčním školám a školičkám, organizovaným přes internet. Vybere si každý i ten, kdo chce navštívit posluchárny a laboratoře na univerzitě, i ten, kdo raději počká na přednášejícího ve své škole nebo bude řešit problémy, zadané na internetu a konzultovat s virtuálním učitelem matematiky, fyziky nebo informatiky. Ale i pro učitele máme řadu námětů, jak pracovat se zájemci a talentovanými jedinci, kterých se na každé škole vyskytne každým rokem jen několik.jsou pro účastníky všechny akce zdarma, uhradí si jen cestovné, případně si počkají na přednášky ve své škole. A na závěr vypíšeme soutěže v tvorbě projektů, jichž se mohou zúčastnit další zájemci.

3 Bližší informaci získají zájemci na webových stránkách, kde také uvedeme podrobnější rozpis přednášek a dalších vzdělávacích cyklů. Informace vám podáme i elektronicky, pokud si napíšete na adresu. PRO ZÁJEMCE O FYZIKU Projektový tým Centra talentů M&F&I připravil pro školní rok 2009/10 pro zájemce o fyziku z řad středoškolské mládeže a pro vyučující fyziky přednášky, pracovní semináře (dílny, semináře, laboratoře, práci s osobním počítačem) a řadu dalších činností, o kterých informujeme v tomto materiálu. Do nabídky byly zařazeny přednášky zpravidla v rozsahu 2-3 vyučovací hodiny (po dohodě lze některé přednášky prodloužit) a fyzikální laboratorní praktikum (jedno nebo více dvouhodinových setkání v laboratoři na Katedře fyziky PdF UHK) Prof. RNDr. Ivo Volf, CSc.: Fyzika a zeměpis co se musí učitel a žák naučit ze zeměpisu nazpaměť, ve fyzice si to vypočítá. Základní měření rozměrů naší planety, řešení dalších zajímavých problémů. Kosmonautika a život běžného člověka co přinášejí výsledky kosmického výzkumu pro praktický život moderního člověka, který je někdy nevědomky každodenně používá. Grafické metody při řešení fyzikálních problémových situací ukazuje se, jak lze použít různých grafických metod při řešení situací, které jsou nad možnosti matematických dovedností žáka základní nebo střední školy Prof. Ing. Bohumil Vybíral, CSc.: Historie měření a měřicích přístrojů na vybraných oblastech fyziky s praktickými aplikacemi se ukazují metody měření a přístrojového vybavení v běžném životě a v technické praxi Zrod a rozvoj speciální teorie relativity vznik speciální teorie relativity a důsledky zejména pro mechaniku, smysl Lorentzových transformací a důsledky (dilatace času, kontrakce délek, skládání rychlostí). Doc. RNDr. Zdeněk Kluiber, CSc., PhD.: Byl jsem v letním táboře NASA každým rokem organizuje organizace NASA letní školu pro vybrané zájemce z řad středoškoláků a jejich učitelů fyziky; této akce se několikrát zúčastnili i čeští studenti. Biomechanika fyzikální pohledy na sport tělesná výchova a sport obsahují řadu činností, které lze fyzikálně popsat a určit nejen nebezpečí, jež sportovcům hrozí, ale zabývat se i hranicemi lidských možností

4 Ing. Karol Radocha, PhD.: Laboratorní praktikum z elektřiny a elektroniky vybrané experimenty z laboratorního praktika transformované do středoškolské úrovně jako praktikum z fyziky pro zájemce o studium fyziky Miroslav Ouhrabka, CSc.: Jak meteorologové předpovídají počasí a proč se při tom někdy zmýlí - fyzikální charakteristiky zemské atmosféry a některé fyzikální modely jejích změn, prognóza vývoje počasí složitosti v terénu České republiky Fyzikální zajímavosti v živé přírodě základy biofyziky a vytváření fyzikálních modelů z oblasti rostlin a živočichů (konkrétní situace a jejich analýza) Doc. RNDr. Josef Hubeňák, CSc.: Historie elektrického osvětlení od Edisonovy uhlíkové žárovky až k modernímu osvětlení přednáška doprovázená konkrétními ukázkami a fyzikálními pokusy Stojaté elektromagnetické vlnění experimentální souprava a pokusy, vedoucí k pochopení základních vlastností stojatých elektromagnetických vln a jejich aplikací RNDr. Daniel Jezera: Laboratorní praktikum experimenty řízené a vyhodnocované počítačem vybrané fyzikální experimenty transformované do středoškolské úrovně jako praktikum pro zájemce o studium fyziky a o praktické aplikace informatiky. RNDr. Jan Kříž, PhD.: Byli jsme na EUSO EUSO European Union of Science Olympiad = Evropská unie přírodovědných olympiád) pořádá každým rokem soutěž pro žáky ve věku let z evropských zemí, kde se soutěží v řešení komplexních úloh, obsahujících poznatky z fyziky, chemie a biologie. PhDr. Michal Musílek, PhD.: Fyzikální pojem energie a jeho použití nejen ve výuce fyziky vysvětluje se pojem energie, jeho druhy, odvození vztahů, které jsou přijatelné pro žáky základních a středních škol a ukazují se možná využití energetické metody pro řešení obtížnějších úloh a praktických situací Doc. RNDr. Pavel Heřman, Dr.: Matematické a fyzikální modely ukazuje se prakticky, jak použít matematických poznatků pro řešení situací, kde selhávají metody středoškolské matematiky a fyziky a musí nastoupit derivace a integrály Náměty pro práci v laboratoři elektromagnetismu: 1. Úvod do měření 2. Základní měřicí přístroje

5 3. Měření odporu rezistoru 4. Měření kapacity kondenzátoru 5. Měření indukčnosti cívky 6. Ověření Kirchhoffových zákonů 7. Měření Meidingerova článku 8. Zákony elektrického proudu v obvodech se stejnosměrnými zdroji 9. Navržení přístroje pro měření základních elektrických veličin 10. Zatěžovací charakteristika zdrojů 11. Měření výkonu 12. Vlastnosti transformátoru a galvanického článku 13. Měření na RLC obvodu 14. Osciloskop, jeho vlastnosti a použití 15. Měření fázového posunu 16. Charakteristiky polovodičových diody 17. Měření tranzistorů Kromě přednášek najdete mnoho zajímavých informací na webové stránce CENTAL M&F&I. Připravili jsme pro vás od 10. listopadu: Korespondenční seminář z fyziky pro žáky 9. ročníků základních škol, resp. pro žáky 1. ročníků středních škol Každý týden zajímavá úloha z dějin fyziky a techniky Každý týden zajímavá úloha k výuce mechaniky na střední škole V lednu a v květnu projekty k řešení

6 PRO ZÁJEMCE O MATEMATIKU Projektový tým Centra talentů MFI připravil pro školní rok 2009/10 pro zájemce o matematiku z řad středoškolské mládeže i pro vyučující matematiky přednášky a pracovní semináře (dílny, workshopy) a další činnosti. Doc. PhDr. Marta Volfová, CSc.: Matematika na šachovnici Velká čísla na šachovnici (pověst o vynálezu hry šachové; počet tahů figurkou) Dělení šachovnice na shodné části Pokrývání šachovnice různými tvary Počty pravoúhelníků na šachovnici Strategické hry na šachovnici aj. Kalendářové úlohy, věčný kalendář Různé úlohy o kalendáři, datech apod. Konstrukce věčného kalendáře. Uplatnění kombinačního myšlení a experimentování. Kdo chová zebru? Různé způsoby řešení úloh typu zebra. Jak princezna trápila nápadníky logikou Řešení nejrůznějších logických hádanek Tajemná postava Pythagora Povídání o Pythagorovi, řecké matematice, hledání pythagorejských trojic čísel

7 Proč a jak byly vynalezeny logaritmy? Jak mohly být spočítány (bez kalkulaček a PC) tabulky logaritmů. Určeno pro: talentované žáky SŠ, učitele Některá překvapivá pravidla dělitelnosti Např. čísly 7, 19, 31 aj. (Odvodí sami posluchači.) Určeno pro: talentované žáky SŠ, učitele Úlohy řešené pomocí Dirichletova principu Kolik musí být lidí ve skupině, aby určitě aspoň 2 byli narozeni ve stejném měsíci (stejném dni týdne) a další zajímavé otázky. Určeno pro: talentované žáky SŠ, učitele Tajuplné zlaté číslo Jak ho objevit, jak sestrojit. Výskyt v přírodě, obrazech, architektuře, lidském těle. Co byla Faustova muří noha. RNDr. Ladislava Francová, Ph.D. Vývoj zápisů přirozených čísel a zlomků a početních operací s nimi Od starého Egypta, přes staré Maye, Babyloňany.. až do současnosti Hledání čísla π v průběhu věků Jak již Staří Egypťané, bible, Archimedes a další hledali číslo π Rovnice v proměnách věků Lineární, kvadratické a kubické rovnice a hledání jejich řešení v průběhu věků

8 Určeno pro: talentované žáky SŠ, učitele Klasické problémy řecké matematiky a současné stanovisko k nim Trisekce úhlu, kvadratura kruhu, zdvojení krychle. Konstrukce pravidelných mnohoúhelníků Určeno pro: talentované žáky SŠ, učitele RNDr. Marie Kupčáková, Ph.D. Nabídka seminářů: Délka: 2 vyučovací hodiny Umístění: Možno výjezd Určeno: Žáci a studenti se zájmem o daná témata, jejich učitelé Požadavky na techniku: Dataprojektor, školní tabule, barevné křídy Dlaždičky známé i neznámé Geometrický ornament. Historie pokrývání roviny pravidelnými mnohoúhelníky, ukázky z díla Albrechta Dőrera. Pokrývání roviny obecnými trojúhelníky, čtyřúhelníky, některými typy pětiúhelníků, šestiúhelníků a dalších n-úhelníků. Konstrukce a vystřihování z papíru. M. C. Escher jako zdroj inspirace nezvyklých tapetových vzorů Sedmnáct grup symetrií v grafickém díle Mauritse Cornelise Eschera konstrukce a geometrické kresby vybraných typů rovinných mozaik pomocí sítí, šablon a průsvitek. (Procvičení a upevnění tématu shodná zobrazení v rovině.) Co to jsou a jak se sestrojují kaleidocykly Historie papírových prstenců, které se protáčejí středem. Konstrukce sítí (procvičování pojmů týkajících se trojúhelníku). Vlastní sestavení modelů. Dekorování povrchu užitím escherovské grafiky. Pravidelné mnohostěny a jejich krášlení Historie a definice pravidelných mnohostěnů. Různé modely pětice mnohostěnů. Vlastnosti mnohostěnů, zvláště pravidelného dvanáctistěnu. Dekorování povrchů sestrojenými ornamenty. Je obtížné definovat mnohostěn? Eulerova věta, její historie a důkaz. Nejenom dvacetičtyřstěn má dvacet čtyři stěn modely prostorových útvarů. Hledání definice mnohostěnu. Kouzlo virtuálního tělesa v prázdné krabičce Iluzivní kresby Juliana Beevera na chodnících. Vlastní konstrukce iluze těles v duté krabičce (nutné rýsovací náčiní).

9 Padesátka geometrických modelů za dvě hodiny V rychlém sledu procházíme řadu geometrických těles, které modelujeme pomocí špejlí a modelíny. Opakujeme názvy známé, přidáváme mnohostěny a prostorové útvary méně známé. Na webové stránce najdete zajímavé úlohy, které vás budou provázet po celý školní rok. PRO ZÁJEMCE O INFORMATIKU Projektový tým Centra talentů MFI připravil pro školní rok 2009/10 pro zájemce o informatiku z řad středoškolské mládeže i pro vyučující informatiky přednášky a pracovní semináře (dílny, workshopy) a další činnosti. RNDr. Štěpán Hubálovský, Ph.D. Programování v Excelu snadno, rychle, užitečně Představuje programovací jazyk Visual Basic for Application implementovaný v tabulkovém editoru MS Excel jako vhodný nástroj pro výuku algoritmizace a programování od úplného začátku až po tvorbu formulářů a jednoduchých aplikací. Na řadě příkladů doprovázejících přednášku si posluchači sami vyzkouší jednoduchost, praktičnost a užitečnost umění programování v Excelu. Trvání: Cyklus 2 3 přednášek, každá přednáška 2 vyučovací hodiny Technické vybavení: Počítačová učebna s dataprojektorem, MS Office Místo: UHK, kdekoliv jinde v počítačové učebně Určeno pro: talentované žáky a studenty se zájmem o programování, učitele (zejména informatiky) Excel nástroj pro matematické a fyzikální modelování Přednáška posluchačům ukáže, jak lze MS Excel využít jako nástroj vhodný pro zpracování matematických a fyzikálních modelů. Během přednášky, doplněné praktickými cvičeními na počítači, budou představeny méně známé funkce a vlastnosti tohoto tabulkového editoru. Trvání: 1 přednáška 3 vyučovací hodiny

10 Technické vybavení: Počítačová učebna s dataprojektorem, MS Office Místo: UHK, kdekoliv jinde v počítačové učebně Určeno pro: talentované žáky a studenty se zájmem o počítače a svět kolem nás, učitele (zejména matematiky, fyziky, informatiky) PhDr. Michal Musílek, Ph.D. Hlavolamy a hry řešené pomocí orientovaných grafů Dílna věnovaná hlavolamům a hrám různého stupně obtížnosti, které jsou řešitelné pomocí zobrazení orientovaným grafem, nebo jejichž vyhrávající strategie lze určit pomocí orientovaného grafu. Cílem setkání je jednak připomenout si některé klasické hlavolamy (převozník, koza, vlk a zelí) či hry (NIM) a naučit se několik nových, jednak aplikovat teorii grafů jako moderní součást středoškolské matematiky na řešení a v neposlední řadě naučit se používat vizualizační nástroj GraphViz pro tvorbu orientovaných grafů různého vzhledu. Vizualizační nástroj GraphViz zpracovává textový popis grafu, kde jsou pomocí klíčových slov a parametrů určeny nejen uzly a hrany orientovaného grafu, ale také upřesněn jejich vzhled (tvar, barva, výplň, popis). Trvání: 2 vyučovací hodiny Technické vybavení: Počítač a dataprojektor, ideálním případě s připojením k Internetu Místo: UHK, kdekoliv jinde Určeno pro: talentované žáky a studenty se zájmem o logické myšlení, učitele. Geometrie, aritmetika a zobrazení grafů funkcí v prostředí dynamické interaktivní geometrie GEONExT Dílna věnovaná využití Open Source softwaru GEONExT. Prostředí dynamické geometrie lze využít nejen k rýsování klasických geometrických konstrukcí (např. kružnice trojúhelníku vepsaná a opsaná), řešení problémových úloh, ale také např. k animovaným konstrukcím květů a hvězd, které vedou na otázky spojené s dělitelností přirozených čísel (prvočísla, soudělnost). Současně je GEONExT vhodným nástrojem k vykreslování grafů funkcí jedné reálné proměnné, funkcí daných parametricky (Archimédova spirála) či kinematických křivek (cykloida). Cílem dílny je seznámit s účastníky s možnostmi a zajímavými aplikacemi prostředí dynamické interaktivní geometrie GEONExT. Trvání: 2 vyučovací hodiny Technické vybavení: Počítač a dataprojektor, ideálním případě s připojením k Internetu Místo: UHK, kdekoliv jinde

11 Určeno pro: talentované žáky a studenty se zájmem o logické myšlení, učitele. Piškvorky stokrát jinak, vždy chutné a lehce stravitelné Dílna věnovaná moderním společenským hrám, které přes svoji různou podobu (hry tužka papír, deskové, karetní) a různý stupeň obtížnost mají určitou podobnost s klasickými piškvorkami. Začneme 3D minipiškvorkami, určitě nevynecháme hry Quatro a Gobblet, ukážemi si japonské hry Gomoku a Ninuki, které se hrají na hrací desce pro Go. Připomeneme si hru Othello a nakonec přejdeme ke krásné karetní hře Set, kde vytvoření řady jedním směrem (v řadě, nebo šikmo napříč řadami) nahrazuje nalezení sady karet, které mají každou ze čtyř vlastností (barva, tvar, výplň, počet) buď stejnou (analogie piškvorky v řadě), nebo každá z trojice jinou (analogie piškvorky šikmo napříč řadami). Cílem dílny je ukázat, že i zdánlivě jednoduché hry mohou výrazně rozvíjet logické myšlení, postřeh, někdy i paměť, či prostorovou představivost hráčů. Trvání: 2 vyučovací hodiny Technické vybavení: Počítač a dataprojektor, ideálním případě s připojením k Internetu Místo: UHK, či kdekoliv jinde Určeno pro: talentované žáky a studenty se zájmem o logické myšlení a jejich učitele.. Mgr. Ing. Josef Šedivý, Ph.D. Praktická výuka počítačové grafiky a práce s počítačovou grafikou pomocí open source softwarů Představují několik typů open source software pro práci s bitmapovou a vektorovou grafikou. Počítačová grafika je jednou z oblíbených, užitečných a praktických aplikací informatiky. Programové vybavení pro školy však často představuje velkou finanční zátěž. Zejména pro neinformaticky zaměřené typy škol. Cílem je představit soubor programů dosažitelných zcela zdarma a plně pokrývajících potřeby až do stupně středoškolské výuky. Obsahem setkání budou ukázky projektů a práce ve volně dostupných programech open source jako například PhotoFiltre, Blender nebo SketchUp, tvorba stránek nebo prezentací bez znalosti html v Microsoft Publisher, zpracování videotvorby v programu Movie Maker. Trvání: Cyklus 2 3 přednášek, každá přednáška 2 vyučovací hodiny Technické vybavení: Počítačová učebna LFY2 (nutně) UHK s dataprojektorem, Místo: PdF UHK, Určeno pro: talentované žáky a studenty se zájmem o aplikovanou informatiku- počítačovou grafiku, učitele (zejména informatiky).