... Přírodovědné a technické vzdělávání Ústeckého kraje SBORNÍK DOBRÉ PRAXE. Projekt CZ.1.07/1.1.00/

Transkript

1 Přírodovědné a technické vzdělávání Ústeckého kraje SBORNÍK DOBRÉ PRAXE Projekt CZ.1.07/1.1.00/

2 Obsah... SBORNÍK DOBRÉ PRAXE 1. ÚVOD 3 2. METODIKA ZPRACOVÁNÍ 3 3. ZKUŠENOSTI Z REALIZACE KLÍČOVÝCH AKTIVIT SOUBORY AKTIVIT, KTERÉ LZE REALIZOVAT SAMOSTATNĚ 6 Celek 1: Vybavení škol a s tím související vzdělávání pedagogických pracovníků 6 Celek 2: Komunikace, přenos zkušeností, nový přístup k výuce 8 Celek 3: Spojení teorie a praxe 12 Celek 4: Společně při povinné výuce i při volnočasových aktivitách 15 Celek 5: Využití metody CLIL k podpoře výuky technických a přírodovědných předmětů na SŠ 19 Celek 6: Stavební úpravy škol NEJOBLÍBENĚJŠÍ AKTIVITY DOPORUČENÉ MOTIVAČNÍ AKTIVITY PŘÍKLADY DOBRÉ PRAXE METODY A FORMY VZOROVÉ VYUŽITÍ METOD A FOREM VÝUKY MATEMATIKA Osová souměrnost PŘÍRODOVĚDA Sluneční soustava FYZIKA Feynmanovo pojetí kvantové teorie MATEMATIKA Znáš své město Trocha statistiky neuškodí aneb jak je to se silniční dopravou DOPORUČENÉ, VZOROVÉ HODINY, POKUSY A EXKURZE PŘÍRODOPIS - Želvy v ohrožení FYZIKA - Energie kolem nás CHEMIE- Rostliny se červenají PŘÍRODOPIS - Pokus s peřím Vzorová exkurze - Chemie/Přírodopis/Ekologie SEZNAM ZKRATEK OBSÁHLÉ PŘÍLOHY Úvod Sborník dobré praxe je shrnutím činností, které se osvědčily v rámci realizace projektu Přírodovědné a technické vzdělávání Ústeckého kraje s reg. č. CZ.1.07/1.1.00/ Cílem projektu byla podpora, rozvoj a zvyšování kvality podmínek počátečního vzdělávání v oblasti přírodovědných a technicky zaměřených oborů. Pokud patříte mezi ty, kteří chtějí u dětí podporovat kladný vztah k přírodním vědám a technice, je tento Sborník určen právě pro vás. Sborník najde uplatnění jak ve školách a školských zařízeních, tak v mimoškolní výchově u neziskových organizací. Naleznete zde návody na zatraktivnění výuky přírodovědných a technických předmětů, příklady realizovaných pokusů, pracovní listy, které pedagogům usnadní výuku a zaujmou žáky, ukázkové hodiny, příklady osvědčených exkurzí, ale také náměty na mimoškolní aktivity žáků základních a středních škol, které podporují vztah dětí k přírodním vědám a technice. Prostřednictvím aktivit projektu byli žáci základních a středních škol v období od 09/2013 do 07/2015 motivováni ke studiu a profesní volbě směrem k technickým a přírodovědně zaměřeným oborům, a to napříč vzdělávací soustavou. V průběhu projektu bylo příjemcem, Ústeckým krajem a jeho 14 projektovými partnery realizováno 21 klíčových aktivit. Sborník dobré praxe se zabývá aktivitami příjemce i projektových partnerů a výstupy jednotlivých klíčových aktivit, které se osvědčily, a jsou využitelné i na ostatních školách. 2. Metodika zpracování Pro přehlednost je Sborník zpracován do celků, které jsou tvořeny jednotlivými klíčovými aktivitami realizovanými v rámci projektu. Vzhledem k tomu, že některé klíčové aktivity na sebe úzce navazovaly nebo se prolínaly, jsou zpracovány společně právě do těchto funkčních celků. Celky jsou vytvořeny tak, aby mohly být realizovány samostatně nebo společně s propojením na další celky či aktivity, přičemž jejich realizace směřovala k danému cíli, kterým je motivace žáků ke studiu technických a přírodovědných oborů. Jednotlivé celky jsou součástí třetí kapitoly. Další část třetí kapitoly je věnována klíčovým aktivitám, které jsme společně s partnerskými školami vybrali jako nejúspěšnější z pohledu motivace žáků a realizovatelnosti. Partnerské školy vybrali tři nejoblíbenější aktivity, ke kterým přidali svá doporučení a vyjádření. Čtvrtou kapitolu tvoří příklady dobré praxe, osvědčené metody a formy výuky, pokusy a návody na zpestření výuky, vzorové hodiny i exkurze. Součástí jsou také nejoblíbenější pomůcky, které byly jako výstupy z jiných projektů realizovaných z OP VK využívány v tomto projektu. Následující celky tvoří základní osu projektu. 2 3

3 Tabulka 1 Seznam celků Celek Celek 1 Celek 2 Vybavení škol a s tím související vzdělávání pedagogických pracovníků Komunikace, přenos zkušeností, nový přístup k výuce Klíčová aktivita Vybavení pro laboratoře, odborné učebny, školní hospodářství a střediska praktického vyučování Vybavení prostor pro výuku hmotným neinvestičním majetkem a spotřebním materiálem pro přírodovědné a technické vzdělávání Vzdělávání pedagogických pracovníků k obsluze strojů a zařízení, které byly zakoupené v rámci projektu Vzdělávání pedagogických pracovníků v metodách a formách práce vedoucích k využití výstupů projektu OPVK Vytvoření sítí spolupracujících škol na principu burzy středoškolských služeb s cílem vzájemné výměny zkušeností Využití výstupů vzniklých v rámci IPo a IPn na podporu orientovaného vzdělávání s přírodovědných a technickým zaměřením Krajská setkání metodiků, vedoucích předmětových komisí a pedagogických pracovníků v oblasti přírodovědného a technického vzdělávání společná pro ZŠ a SŠ Stáže pedagogických pracovníků SŠ a ZŠ Dlouhodobá spolupráce SŠ a VŠ vedoucí k udržení/ zvýšení zájmu žáků středních škol o studium technických a přírodovědných oborů Celek Klíčová aktivita Celek 3 Spojení teorie a praxe Zapojení odborníků z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů Využívání technických památek a interaktivních expozic technického a přírodovědného charakteru k přípravě školních/žákovských projektů zaměřených na popularizaci tohoto typu vzdělávání Spolupráce středních a základních škol se zaměstnavateli v rámci komunitního rozvoje Celek 4 Společně při povinné výuce i při volnočasových aktivitách Sdílení učeben/dílen/laboratoří SŠ pro povinnou výuku žáků ZŠ Programy vzájemného učení, kde žáci SŠ připravují a realizují pro žáky ZŠ vzdělávací aktivity/projekty zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity, zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání žáků SŠ Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání pro žáky ZŠ s využitím moderních učeben/ dílen/laboratoří SŠ Celek 5 Využití metody CLIL k podpoře výuky technických a přírodovědných předmětů na SŠ Podpora výuky přírodovědných a technických předmětů na SŠ metodou CLIL, včetně tvorby učebnic a vzdělávacích materiálů pro žáky Tvorba cizojazyčných slovníků, které budou následně využity ve výuce technických a přírodovědných předmětů na SŠ Zapojení rodilého mluvčího/odborníka z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů na SŠ jako druhého pedagoga ve výuce Celek 6 Stavební úpravy škol Stavební úpravy škol, které budou nezbytné pro rozvoj přírodovědného a technického vzdělávání 1 Klíčová aktivita soubor činností, které směřují ke konkrétnímu výsledku a k naplnění cíle projektu, ale jejich samostatnou realizací nebudou dosaženy očekávané přínosy Celek soubor klíčových aktivit, jejichž realizací budou dosaženy očekávaní přínosy Pozn.: Jedna klíčová aktivita může být součástí různých celků 4 5

4 3. Zkušenosti z realizace klíčových aktivit 3.1. Soubory aktivit, které lze realizovat samostatně Celek 1: Vybavení škol a s tím související vzdělávání pedagogických pracovníků Skládá se z těchto KA: Vybavení pro laboratoře, odborné učebny, školní hospodářství a střediska praktického vyučování Vybavení prostor pro výuku hmotným neinvestičním majetkem a spotřebním materiálem pro přírodovědné a technické vzdělávání Vzdělávání pedagogických pracovníků k obsluze strojů a zařízení, které byly zakoupené v rámci projektu V rámci výše uvedených klíčových aktivit byly vybaveny odborné učebny, laboratoře a střediska praktického vyučování příslušnými stroji, přístroji, materiálem a dalším potřebným zařízením. Nově vybavené učebny, jejich zařízení a vybavení je dále využíváno v rámci povinné výuky a pro činnost kroužků. Rovněž jsou využívány v rámci sdílení učeben pro žáky základních škol a pro vzájemné učení žáků základních škol žáky středních škol. Vzhledem ke složité koordinaci rozvrhů středních a základních škol pro využití nových učeben k povinné výuce žáků základních škol v rámci ŠVP, doporučujeme tyto učebny využít především pro volnočasové aktivity žáků základních škol nebo jednorázově například v rámci projektových dnů. V souvislosti se zakoupenými stroji a přístroji proběhla proškolení pedagogických pracovníků s jejich obsluhou a prací s dotčeným zařízením. Realizovaná školení považují pedagogové za přínosné a získané dovednosti a znalosti využijí při výuce žáků. Nová odborná učebna Inovované vybavení přispívá k naplňování ŠVP oborů školy, zejména zvyšováním podílu technických činností žáků. Zhodnocení: Každé nové, moderní zařízení, vybavení a pomůcky tvoří motivační prvek pro výuku žáků. Výuka je pro žáka pestřejší, zábavnější a díky moderním informačním technologiím i přirozenější. Realizace tohoto celku je pro naplnění cíle projektu ve vztahu k žákům vhodná a vítaná. Pro učitele toto již nelze konstatovat na 100 %. Každá změna vyvolává u pedagogických pracovníků ne vždy kladné reakce. Pokud se jedná pouze o modernizaci stávajícího zařízení, pak jej všichni učitelé vítají. Pokud se však jedná o využívání pomůcek či zařízení, které dosud ve škole nebyly a vyžadují složitější obsluhu, pak to často vítáno není a je třeba více pracovat s pedagogickými pracovníky, aby si tuto změnu osvojili a nové vybavení skutečně využívali. Toto riziko, že zařízení a vybavení nebude dostatečně využíváno, lze eliminovat navazujícím vzdělávání pedagogických pracovníků, které je součástí celku a dále zahrnutím přímo do ŠVP. Klady: atraktivnější výuka, lepší pochopení žáků vyučované problematiky, vytváření kladného vztahu k technice a přírodním vědám Zápory: finanční náročnost, větší zatížení PP Nově vybudovaná laboratoř 6 7

5 Celek 2: Komunikace, přenos zkušeností, nový přístup k výuce Skládá se z těchto KA: Vzdělávání pedagogických pracovníků v metodách a formách práce vedoucích k využití výstupů projektu OPVK Vytvoření sítí spolupracujících škol na principu burzy středoškolských služeb s cílem vzájemné výměny zkušeností Využití výstupů vzniklých v rámci IPo a IPn na podporu orientovaného vzdělávání s přírodovědných a technickým zaměřením Krajská setkání metodiků, vedoucích předmětových komisí a pedagogických pracovníků v oblasti přírodovědného a technického vzdělávání společná pro ZŠ a SŠ HEUREKA! aneb podpora badatelsky orientovaných aktivit žáků ZŠ v přírodovědných předmětech Tento projekt podporuje výuku zaměřenou na fyziku, chemii a biologii. Na webových stránkách jsou po zaregistrování k dispozici fotografie, videa, pracovní listy i obsáhlá metodika. Daný materiál pomáhá pedagogům vzbudit větší zájem o přírodovědné předměty, umožňuje praktické vyzkoušení teorie, která se vyučuje na školách, doplňuje naučené penzum v Komenského škole hrou. Z metodického hlediska projekt pracuje s metodami badatelsky orientovaného vyučování a kritického myšlení. Věda není žádná věda Tento projekt vytvořil a prakticky ověřil výukové a metodické materiály na bázi BOV také zde je na webových stránkách možnost stažení výukových materiálů, metodických návodů a pracovních listů, kterých je velké množství a většina z nich je po drobných úpravách velice dobře uplatnitelná k mnoha přírodovědným tématům. Výukové materiály se týkají I., II. stupně základních škol (přírodověda, přírodopis, fyzika, chemie) a středních škol (fyzika, biologie, chemie). Trojlístek - podpora výuky přírodopisu, biologie, fyziky a chemie žáků ve věku 11 až 15 let Tento projekt si klade za cíl prohloubit zájem žáků a žákyň 6. až 9. tříd ZŠ a nižších stupňů osmiletých gymnázií o přírodovědné předměty, zvýšení kvality počátečního vzdělávání 11ti až 15tiletých žáků v přírodovědných předmětech a posílení praktické a laboratorní výuky. Na stránkách naleznete jednotlivé metodiky a metodický film. Stáže pedagogických pracovníků SŠ a ZŠ Dlouhodobá spolupráce SŠ a VŠ vedoucí k udržení/zvýšení zájmu žáků středních škol o studium technických a přírodovědných oborů Všichni zapojení pedagogové uvítali krajská setkání metodiků i předmětových specialistů, pedagogů přírodovědných a technických předmětů, která se v rámci realizace projektu pravidelně konala. Setkání metodiků se zúčastňovali průřezově zástupci 1. a 2. stupně základních škol a zástupci středních škol, zástupci z VŠ z pedagogické fakulty UJEP a jako hosté i PP, kteří využili možnosti získat nové informace. Součástí aktivit byla také školení PP v nových přístupech ve výuce, která byla realizována v modulech (matematika, přírodověda, řemesla, technika) tak, aby bylo lépe zacíleno na potřeby jednotlivých předmětů. Konkrétní informace, ukázky a praktické návody jsou přílohou Sborníku. Metodikům byly prezentovány výsledky a výstupy z jiných projektů, podpořených z OP VK nebo zaměřených na motivaci žáků ke studiu přírodovědných a technických oborů. Ti pak prováděli jejich segregaci a navrhovali jejich využití pro praxi zejména podle své aprobace a stupně, na kterém vyučují. Nejúspěšnější výstupy (pracovní listy, pomůcky, metodiky, metody atd.) z prezentovaných projektů jsou uvedeny v příloze tak, aby bylo možné jejich co možná nejjednodušší a nejefektivnější využití. S vybranými výstupy a výsledky následně pracovali předmětoví specialisté, učitelé ze ZŠ a SŠ předmětů fyzika, biologie a chemie. Dále byli zapojeni učitelé prvního stupně a karieroví poradci, bez kterých by nedošlo k potřebnému přenosu zkušeností z projektu přímo k žákům. Přínosem setkávání bylo především získání nových informací a výměna zkušeností. Diskutovány byly formy výuky, aplikace badatelsky orientovaného vyučování, problematika kariérového poradenství. Specialisté rovněž uvítali myšlenku obnovení okresních setkávání metodiků jednotlivých předmětů. Nejvyužívanější výstupy, které se v rámci projektu osvědčily, jsou z těchto projektů: Ukázka výuky chemie Generace Y Webové stránky jsou určeny všem zájemcům o technické a přírodovědné obory. Snaží se zábavnou, originální a srozumitelnou formou přinášet novinky a informace ze světa vědy, techniky a přírodovědy. Cílem projektu je popularizovat tyto obory pro zájemce o studium a všechny ostatní fanoušky. Na webových stránkách naleznete širokou škálu informací o akcích v oblastech biologie, fyziky, chemie, geologie, matematiky a vesmíru, jako jsou např. dětské vědecké konference, konference pro nadané žáky, příměstské vědecké tábory, neformální vědecké večery, vzdělávací zážitkové víkendy, soutěže, letní soustředění, vědecké olympiády, přednášky, články, prezentace odborných prací atd. 8 9

6 Badatelé.cz Tento projekt je výsledkem spolupráce Sdružení TEREZA a týmu učitelů, kteří pracovali 2 roky na metodě umožňující zařazovat badatelsky orientované vyučování do běžné výuky na ZŠ. Cílem této metody je pěstovat v žácích přirozenou zvídavost. Metodické materiály, jejichž páteří je metoda 4 badatelských kroků, jsou ke stažení na Výuka matematiky pomocí aplikací z reálného života a neb matematika není věda Na naleznete: Vzdělávací publikace: Praktické náměty a inspirace pro výuku pro 1. a 2. stupeň. Uživatelská testovací aplikace k výuce matematiky Publikaci tvoří Praktická část a Teoretická část. Praktická část obsahuje zpracované příklady zaměřené na využití matematiky v praxi ve formě matematických karet, které může učitel bez velké přípravy ihned implementovat do výuky. Publikace obsahuje 194 karet. V rámci projektu vznikla také Uživatelská testovací aplikace k výuce matematiky. Zde je možné vybrat a dále využít různé testy z matematiky. Portál je volně dostupný na Po registraci je aplikace dostupná na Stáže probíhaly formou hospitací a náslechů na základních školách a formou výměny zkušeností pedagogů základních a středních škol. O realizaci této aktivity nebyl ze strany učitelů velký zájem. Jednalo se o časově náročnou činnost, realizovanou v rámci povinného vyučování a bez významnějšího přínosu. Spolupráce středních a vysokých škol měla především formu: - besed s vysokoškolskými pedagogy, - exkurzí a komentovaných prohlídek vysokých škol, - seminářů a přednášek. Zapojeny byly následující vysoké školy: - UJEP - VŠB Ostrava - ČVUZ Zhodnocení: Tato setkávání přispěla nejen k výměně zkušeností mezi dotčenými odborníky, ale byla rovněž provázána s dalšími aktivitami realizovanými v rámci projektu jako například, vzájemné učení, exkurze, sdílení učeben apod. Zúčastnění PP tato setkání hodnotili kladně jako aktivitu, která přispívá ke zvýšení úrovně výuky technických a přírodovědných předmětů na ZŠ a SŠ. Přínosem byl rovněž vznik sítí škol, a to jak sítí SŠ, tak sítí SŠ a spolupracujících ZŠ. Tyto sítě se dále osvědčily při plánování a realizaci sdílení učeben, vzájemného učení, volnočasových aktivit apod. Úzká spolupráce s vysokými školami je vhodná především pro gymnázia či lycea, kde je předpokladem další studium žáků na VŠ. Spolupráci SŠ a VŠ doporučujeme provázat s dalšími aktivitami, jako je zapojení odborníků z praxe nebo exkurze u zaměstnavatelů tak, aby byla propojena teorie s praxí. Stáže PP na jiných školách formu hospitací nedoporučujeme k realizaci. Klady: vytvořená diskuzní platforma, přenosy dobré praxe, sdílení informací a zkušeností PP a tím eliminace chyb a efektivní využití výuky Zápory: výrazné časové zatížení PP v rámci přípravy na hodinu. Z externích zdrojů nelze hradit PP přípravu na hodiny, aby získané poznatky mohli implementovat. Technický klub Litoměřice jak trávit s dětmi volný čas Nebojte se matematiky! Výstupem projektu je Metodika matematiky zaměřená na inovativní výukové metody na středních školách. Publikace je rozčleněna na Teoretickou část a Praktickou část, která obsahuje matematické karty pro školní praxi. V rámci projektu byl kromě matematických karet a pracovních listů ke kartám v listinné podobě zpracován určitý počet příkladů určených pro interaktivní prezentaci s cílem ještě více žákům přiblížit a zpestřit výuku matematiky. Metodika obsahuje celkem 201 karet, z toho 45 interaktivních karet pro SMART využití. Informace o projektu naleznete na Kompletní publikaci naleznete na Formu výuky pomocí pokusů metodou BOV uplatnila většina zapojených učitelů. Součástí komunikace mezi zapojenými subjekty byly stáže PP základních a středních škol a spolupráce středních a vysokých škol

7 Celek 3: Spojení teorie a praxe Skládá se z těchto KA: Zapojení odborníků z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů Využívání technických památek a interaktivních expozic technického a pří rodovědného charakteru k přípravě školních/žákovských projektů zaměřených na popularizaci tohoto typu vzdělávání Spolupráce středních a základních škol se zaměstnavateli v rámci komunitního rozvoje Zapojení odborníků z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů probíhalo formou dvou základních aktivit, a to: - výukou odborných předmětů v jedné třídě konkrétním pozvaným odborníkem, - odbornými přednáškami a besedami za účasti většího množství žáků. Specialisté z různých oblastí navštívili základní i střední školy, kde těmito způsoby výuky obohatili znalosti žáků. Realizované odborné přednášky a besedy prohloubily zájem žáků o daný obor, jejich znalosti a vhodným způsobem doplnily obsah výuky daný ŠVP. Díky zapojení odborníků z praxe do výuky došlo k integraci odborných znalostí a dovedností z praxe do běžné výuky a propojení středoškolského vzdělání s praxí. Zvýšil se také zájem odborníků z praxe o spolupráci se školami. Řada firem vítá, že se může prezentovat prostřednictvím odborných přednášek a tak i případně získávat potencionální zaměstnance z řad žáků škol. Osvědčilo se, pokud jsou realizovány vzápětí po exkurzi v dané firmě. Cílem exkurzí a návštěv u zaměstnavatelů, technických památek a interaktivních expozic bylo podnícení zájmu žáků středních i základních škol o technické i přírodovědné obory a jejich popularizaci. Aby činnosti měly požadovaný efekt, je vhodné je zahrnout do ŠVP a implementovat je do konkrétního předmětu a učiva. Připravit zejména exkurze ve třech základních fázích, které se prolínají výukou. Jedná se o přípravnou fázi, realizovanou před konkrétní návštěvou. Samotnou návštěvu v cíli exkurze a fázi závěrečnou, kde se verifikují získané poznatky. V místech návštěvy je pak třeba, aby byl zajištěn odborný výklad a žáci byli aktivně zapojeni do všech fází. Aby tyto požadavky mohly být splněny, byly v rámci realizace projektu připraveny balíčky, které mají návaznost na RVP a na konkrétní učivo jednotlivých předmětů. Součástí balíčků jsou rovněž pracovní listy, což usnadní pedagogům přípravu. Balíček se vzorovou exkurzí je součástí čtvrté kapitoly. Tabulka 2 Fáze realizace exkurzí Fáze Způsoby výuky Cíl Přípravná Vyhledávání informací na internetu Hry a kvízy Promítání filmu Motivovat žáky k návštěvě, Podnítit jejich zájem o návštěvu Realizační Verifikační Skupinové práce Otázky a odpovědi Osobní zkušenost Zpracování referátů Diskuze Testy Získat maximum informací, Pochopit souvislosti mezi teorií a praxí Ověřit, že pro žáky měla exkurze konkrétní význam Význam exkurzí: Exkurze prohlubují znalosti žáků ve vyučovaných oborech a mohou je motivovat k většímu zájmu o studium přírodovědných a technických předmětů. Exkurze svou obsahovou náplní navazují na ŠVP školy. Během exkurzí mají žáci možnost zjistit více informací o svém případném budoucím uplatnění prostřednictvím reálných informací o konkrétním zaměstnavateli a jeho pracovních aktivitách. Prostřednictvím exkurzí do firem pedagogičtí pracovníci získávají mimo jiné znalosti v oblasti nových technologií. Rovněž získávají informace o požadavcích na znalosti a dovednosti potenciálního zaměstnance, které mohou dále uplatnit ve výuce. Žáci pozitivně hodnotí především možnost vidět místo pracovního výkonu, podívat se na konkrétní úkony, které pracovníci provádějí a zjistit požadavky, které jsou na ně kladeny. Exkurze jsou přínosem rovněž pro kariérové poradce, kteří získávají přehled o zaměstnavatelích v regionu, jejich požadavcích směrem k novým zaměstnancům a situaci na trhu práce v regionu. Zapojení odborníka z praxe do výuky 12 13

8 Zhodnocení: Aktivity, které tvoří tento celek, patří mezi aktivity s největším motivačním potenciálem a osvědčily se na všech stupních škol. Jedná se o jednu z nejefektivnějších, vysoce motivujících forem výuky. Mají velký pozitivní dopad na žáka, a to jak v rámci výuky, tak jako motivační prvek ve vytváření vztahu k přírodovědným a technickým předmětům. Tato forma výuky školu ani žáka mimořádně finančně nezatíží a výuku výrazně zatraktivní. Je třeba mít na paměti, že exkurze a návštěvy je třeba dlouhodobě plánovat. Celek 4: Společně při povinné výuce i při volnočasových aktivitách Skládá se z těchto KA: Sdílení učeben/dílen/laboratoří SŠ pro povinnou výuku žáků ZŠ a spolupráce se zaměstnavateli nebo jejich zástupci v oblasti přírodovědného a technického vzdělávání Programy vzájemného učení, kde žáci SŠ připravují a realizují pro žáky ZŠ vzdělávací aktivity/projekty zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity, zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání žáků SŠ Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání pro žáky ZŠ s využitím moderních učeben/dílen/laboratoří SŠ Návštěva v jedné ze spolupracujících firem Sdílení učeben i programy vzájemného učení v rámci povinné výuky jsou aktivity, které kladou velký důraz na koordinaci a přípravu. Jejich dopad a efekt je však okamžitý. Žáci ze základní školy pravidelně navštěvovali učebny na střední škole, kde navazovali na svou povinnou výuku daného předmětu. K tomu využívali nově zrekonstruované učebny, moderní pomůcky, nástroje i přístroje, kterými střední školy disponují. Z časových i pedagogických důvodů se osvědčila návštěva 1x měsíčně na 2-3 hodinové celky. Tento způsob výuky je ideální aplikovat v rámci vzdělávací oblasti Člověk a příroda (laboratoře) a Člověk a svět práce (dílny). Nelze vyloučit ani oblast Informačních a komunikačních technologií (IT učebny). Potřeba sdílení učeben v oblasti informačních a komunikačních technologií však není pro žáky základních škol již tak atraktivní, protože IT učebny jsou na základních školách již dostatečně vybaveny. Sdílení učeben je vhodný způsob jak žákům zpestřit a oživit výuku. Změny prostor a možnost vyzkoušet si jiné vybavení a pomůcky, které používají žáci na střední škole je pro žáky ZŠ velkou motivací. Žáci středních škol byli prostřednictvím programu vzájemného učení aktivně zapojeni do realizace projektu, po určitou dobu se stali učiteli mladších žáků, se kterými společně, a to jak při vyučování tak na kroužcích, pracovali. Tato činnost byla realizována formou projektových dnů, exkurzí, skupinových prací, ukázkových hodin, které měly úzkou návaznost na sdílení učeben. Tato forma učení je velmi efektivní, protože není nutné překonávat bariéru nerovnosti učitel x žák. Mezi žáky základních a středních škol nejsou velké rozdíly, mají podobné zkušenosti, řeší podobné problémy a nemají problém se ptát. Klady: Návštěva interaktivní expozice iqlandie Liberec účinný nástroj motivace, prohloubení znalostí žáků, získání představy o možnostech pracovního uplatnění, přínos pro kariérové poradce získání přehledu o zaměstnavatelích v regionu a jejich požadavcích směrem k novým zaměstnancům Zápory: časové zatížení PP při přípravě a realizaci exkurze, finanční náročnost Přínosným prvkem, který se v rámci vzájemného učení osvědčil, jsou společné několikadenní kempy pro žáky základních a středních škol. Jedním z programů vzájemného učení byl Fyzikální a Přírodovědný kemp v povodí Berounky. V rámci společného pobytu žáků základních a středních škol se proces společného učení multiplikuje a u obou skupin žáků se zvyšuje zájem o studium přírodovědných nebo technických oborů. Při programu Zkus to sám byla žáky SŠ představena řemesla, která se na SŠ vyučují. Žáci ZŠ si pak mohli jednotlivé činnosti sami vyzkoušet. Aktivita probíhala formou projektového dne. Tyto dny byly realizovány v inovované odborné učebně s novým nářadím a pomůckami s předvedením nově nakoupených hrotových soustruhů Harisson

9 Další formou aplikace programu vzájemného učení jsou Ukázkové hodiny s praktickým cvičením. Zde je nezbytné aktivní zapojení žáků základních škol. Spolupráce žáků středních a základních škol při praktických cvičení je neocenitelná v jejich následném dojmu. Je vhodné, aby dle možností byl z praktických cvičení konkrétní výstup. Žáci získají nezapomenutelnou zkušenost, což úzce souvisí s jejich motivací. V rámci realizace projektu se dle účasti a naplněnosti nejvíce osvědčily kroužky: A) pro rozvoj technických dovedností - zaměřené na práci s IT technikou a technologiemi - zaměřené na elektroniku a elektrotechniku - kovářství a práce s kovem B) pro podporu přírodních věd - zaměřené na chemii a biologii - zaměřené na geografii a zeměpis - zaměřené na práci se zvířaty (např. myslivost, včelařství, veterinární kroužek) Pedagogové do činnosti kroužků jak pro ZŠ, tak pro SŠ často zařazovali badatelsky orientované metody, což žáky velmi zaujalo a bavilo. V přírodovědných kroužcích to byly především různé pokusy a setkání s živou přírodou. V technických kroužcích to pak byla stavba robotů a práce elektronikou. Oblibu si získaly také kroužky, které byly spojené s rukodělnou činností a výrobou, jako je práce s kovem. Nejmenší zájem ze strany žáků vykazovaly kroužky zaměřené na fyziku jako předmět. Primární zaměření kroužků na fyziku nedoporučujeme. V technických kroužcích se pak fyzika objevovala v různých podobách, zde již nebyl s její výukou problém. Ukázková hodina s praktickou výukou Kroužky, realizované jako volnočasové aktivity navazují na vybavení odborných učeben a laboratoří na zapojených středních školách. V rámci těchto klíčových aktivit se konaly na středních školách nejen v nově vybavených učebnách kroužky zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání žáků základních i středních škol. V kroužcích zaměřených na techniku a technické dovednosti byly nejoblíbenější stavebnice Voltík, Merkur, Lego (a další stavebnice podporující technické dovednosti žáků) a návštěvy v odborných dílnách a učebnách. U kroužků zaměřených na přírodní vědy pak byly nejoblíbenější pobyty v přírodě, výzkumné práce přímo v terénu. I zde je však kladen důraz alespoň na základní laboratorní vybavení. Na středních školách navazovaly kroužky na vyučované předměty a byly přímo zaměřeny na žáky své školy. Ne vždy jsou aplikovatelné na školách s jiným zaměřením. Pozitivně bylo vnímáno zjištění, že žáci navštěvující kroužky pro SŠ nemají absence v rámci povinného vyučování. Kroužky pro žáky základních škol byly motivací k dalšímu zájmu o technické a přírodovědné obory a jejich dalšímu studiu. Zájem ze strany žáků ZŠ byl různý. Často byl přímo úměrný aktivitě konkrétního učitele. Větší zájem a s tím související větší návštěvnost vykazovaly kroužky, kam dojížděli žáci z venkovských škol. Jejich návštěvy byly organizovány v místě bydliště a žáci byli hromadně převáženi na místo výuky. Toto bylo možné díky dotacím. V případě, že střední škola, kde kroužek probíhal, byla v docházkové vzdálenosti žáků, nebyla účast tak vysoká. Technický kroužek 16 17

10 Celek 5: Využití metody CLIL k podpoře výuky technických a přírodovědných předmětů na SŠ Skládá se z těchto KA: Podpora výuky přírodovědných a technických předmětů na SŠ metodou CLIL, včetně tvorby učebnic a vzdělávacích materiálů pro žáky Tvorba cizojazyčných slovníků, které budou následně využity ve výuce technických a přírodovědných předmětů na SŠ Zapojení rodilého mluvčího/odborníka z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů na SŠ jako druhého pedagoga ve výuce Kroužek automatizace Zhodnocení: Předpokladem pro úspěšnou realizaci je komunikace mezi ZŠ a SŠ. Jak bylo uvedeno, sdílení učeben i programy vzájemného učení je třeba plánovat s dostatečným předstihem. Je nutné, aby se vedení střední a základní školy dohodlo na četnosti návštěv, a tyto termíny byly zohledněny v rozvrhu jednotlivých škol. Dále je vhodné pravidelné setkávání vyučujících konkrétních předmětů, kteří musí dohodnout obsahovou stránku výuky, zejména návaznost na ŠVP a konkrétní učivo a přizpůsobit výuku, případně volnočasovou aktivitu danému věku žáků. Využití volnočasových aktivit jako motivačního prvku pro studium technických a přírodovědných oborů je jedním z neúčinnějších nástrojů. Je žádoucí, aby technické a přírodovědné zaměření bylo rozvíjeno a podporováno již od nižších ročníků ZŠ. Je třeba zaměřit pozornost i na žáky 1. stupně, ne jenom na žáky 2. stupně posledních ročníků. Osvědčily se především kroužky, kdy výsledkem je vlastní výrobek žáků, kde žáci provádějí pokusy nebo se setkávají s živou přírodou. Rovněž kroužky, kde se prolínali žáci různých věkových skupin, vzájemně si pomáhali a společně tvořili. Upozorňujeme, že v případě pořizování živých zvířat je třeba zohlednit pravidla účetnictví. Důležitou roli zde hraje dojezdová vzdálenost, a to především u venkovských škol, které často nemají dostatečné finanční zdroje na zajišťování těchto aktivit. Klady: účinný nástroj motivace, získání aktuálních informací o konkrétní škole a nabízených studijních oborech, vyzkoušení konkrétních činností přímo v odborných učebnách, ověřený a účinný nástroj motivace, aktivní využití volného času, rozvoj zručnosti Zápory: časové zatížení PP, nutné včasné plánování a koordinace činností ZŠ a SŠ, časové zatížení PP, nedostatek finančních prostředků na úhradu mezd vedoucích kroužků, finanční náročnost na vstupní pořízení pomůcek Metoda CLIL je jednou z možných strategií dvojjazyčného vyučování. CLIL integruje výuku učiva jak v daném předmětu, tak i cizího jazyka. Dochází tak k propojení jazykové výuky a vyučovaného předmětu. S metodou CLIL zatím školy v regionu mnoho zkušeností nemají. Výstupy klíčových aktivit jsou dobrým startem k implementaci metody CLIL na středních školách v Ústeckém kraji. Zhodnocení: S metodou CLIL školy v regionu zatím nemají příliš zkušeností. Výstupy projektu by měly být dále precizovány a postupně využity na středních školách v Ústeckém kraji. Klady: Zápory: zapojení rodilého mluvčího do výuky nedostatek zkušeností s implementací metody CLIL do výuky Celek 6: Stavební úpravy škol Skládá se z těchto KA: Stavební úpravy škol, které budou nezbytné pro rozvoj přírodovědného a technického vzdělávání Zapojené školy přivítaly možnost financování stavebních úprav ve škole. V této souvislosti je třeba upozornit na to, že jedná-li se o stavební úpravy, je nutné zohlednit časové hledisko. Pro stavební úpravy je třeba připravit potřebnou dokumentaci a získat potřebná povolení. Zhodnocení Zřizovatelé škol a tím i školy samotné mají jen omezené finanční prostředky na stavební úpravy. V rámci realizace projektu se podařilo uskutečnit stavební úpravy týkající se především odborných učeben, které jsou využívány pro výuku technických a přírodovědných předmětů. Všechny stavební úpravy je nutné plánovat s potřebným předstihem, aby bylo možné včas zajistit potřebnou dokumentaci a povolení, které jsou pro stavební úpravy potřebná. Klady: financování stavebních úprav, modernizace odborných učeben Zápory: časová náročnost pro přípravu potřebné dokumentace, finanční náročnost 18 19

11 3.2. Nejoblíbenější aktivity V této kapitole jsou uvedeny aktivity, které patřily mezi školami k nejoblíbenějším a nejprospěšnějším ve vztahu k naplnění cílů projektu. Součástí je také jejich hodnocení a doporučení právě od zástupců z jednotlivých škol, které tyto činnosti přímo realizovali. Partnerské školy byly osloveny s žádostí, aby vybraly 3 klíčové aktivity z projektu, které podle nich nejvíce motivují žáky a pomáhají tak k podpoře studia přírodovědných a technických oborů. První místa obsadily aktivity, do kterých byli aktivně zapojeni žáci základních škol. Až v další skupině jsou uváděny KA zaměřené zejména na žáky středních škol. Důvod je zřejmý. Pro střední školy jsou mnohem zajímavější, z budoucího hlediska existence školy, žáci ze ZŠ. Ve velké konkurenci středních škol a díky demografickému vývoji, poklesu počtu dětí, je každá spolupráce se základní školou pro střední školu vítaná a nezbytně nutná pro následný nábor žáků. Každá činnost, kterou se může SŠ prezentovat je pak významnou motivační aktivitou. Na pomyslné stupně vítězů patří aktivity v tomto pořadí: 1. Spolupráce středních a základních škol se zaměstnavateli v rámci komunitního rozvoje 2. Programy vzájemného učení, kde žáci SŠ připravují a realizují pro žáky ZŠ vzdělávací aktivity/projekty zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání 3. Využívání technických památek a interaktivních expozic technického a přírodovědného charakteru k přípravě školních/žákovských projektů zaměřených na popularizaci tohoto typu vzdělávání 4. Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání pro žáky ZŠ s využitím moderních učeben/dílen/laboratoří SŠ 5. Sdílení učeben/dílen/laboratoří SŠ pro povinnou výuku žáků ZŠ a spolupráce se zaměstnavateli nebo jejich zástupci v oblasti přírodovědného a technického vzděláván Další skupinu lze nazvat jako průměrně oblíbenou. Sem byly zařazeny: Vybavení pro laboratoře, odborné učebny, hospodářství a střediska praktického vyučování Vybavení prostor pro výuku hmotným neinvestičním majetkem a spotřebním materiálem pro přírodovědné a technické vzdělávání Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity, zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání žáků SŠ Mezi aktivity vybrané jako motivační s méně se opakujícím poměrovém zastoupení pak patří: Zapojení odborníků z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů Zapojení rodilého mluvčího/ odborníka z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů na SŠ jako druhého pedagoga ve výuce Vytvoření sítí spolupracujících škol na principu burzy středoškolských služeb s cílem vzájemné výměny zkušeností Vzdělávání pedagogických pracovníků v metodách a formách práce vedoucích k využití výstupů projektu OPVK Realizované aktivity, které nebyly školami vyjmenovány. Vzdělávání pedagogických pracovníků k obsluze strojů a zařízení, které byly zakoupené v rámci projektu (11) Dlouhodobá spolupráce SŠ a VŠ vedoucí k udržení/zvýšení zájmu žáků středních škol o studium technických a přírodovědných oborů (3) Stavební úpravy škol, které budou nezbytné pro rozvoj přírodovědného a technického vzdělávání (7) Využití výstupů vzniklých v rámci IPo a IPn na podporu orientovaného vzdělávání s přírodovědných a technickým zaměřením (2) Stáže pedagogických pracovníků SŠ a ZŠ (3) Exkurze - Uhelné safari 2 V závorce je uveden počet partnerských škol, které danou klíčovou aktivitu realizovaly 20 21

12 Tabulka 3 Nejoblíbenější klíčové aktivity Klíčová aktivita - NÁZEV Počet opakování B1d - Spolupráce středních a základních škol se zaměstnavateli v rámci komunitního rozvoje.. 10 x zastoupena Počet škol % Podíl realizace (počet škol = 100 %) Přínos Doporučení 14 71,4 % Aktivita s přínosem hlavně pro žáky SŠ a ZŠ. Exkurze žákům ZŠ představují kompletní portfolio oborů technického a přírodovědného zaměření. Přínosem jsou neformální debaty o studiu na škole a zázemí školy s kolegy ostatních SŠ s odpovídajícím zaměřením a kontaktními osobami spolupracujících zaměstnavatelů. Jsou nastavena pravidla pro aktivity jednotlivých účastníků podle potřeb škol i zaměstnavatelů. Žáci ZŠ a jejich rodiče komunikují se SŠ, navštěvují ji v případě zájmu a navštěvují jednotlivé zaměstnavatele v rámci exkurzí. Žáci posledního ročníku SŠ provádějí mnohdy veškerou odbornou praxi přímo ve firmách. Každou exkurzi uvozuje přednáška o výrobním programu firmy a zároveň bývá přítomen personalista, který žákům SŠ nastiňuje personální politiku firmy - což je pro většinu žáků silně motivační. Žáci SŠ si prohlubují své poznatky získané v teoretické výuce. Žáci ZŠ objevují propojení daného oboru vyučovaného na SŠ s praktickým životem. Výchovní a kariéroví poradci ZŠ získávají přehled o současných trendech výroby ve firmách, v jakém prostředí, a s jakým zařízením, zaměstnanci pracují a získávají přehled o budoucnosti výrobního a zpracovatelského průmyslu. Na exkurzích se žáci dostávají na místa pod odborným vedením lidí z praxe, která by mnohdy byla pro mě nedostupná zejména z finančních důvodů. Ani škola není schopna tak náročné exkurze uhradit ze svého rozpočtu. Přínosné je spojení se žáky a pedagogy ZŠ není takto moc příležitostí setkat se žáky, kteří míří na SŠ. Pedagogové mají možnost z pohledu odborníků z praxe více provázat teoretickou výuku s využitím v praxi, což žákům v technických předmětech často schází. Jde o formu zvýšení zájmu o technické a přírodovědné obory zásluhou zvýšené aktivity mezi žáky ZŠ a představení technických oborů v praxi. Výběr firem se zájmem o dlouhodobou spolupráci, nejen co se týká exkurzí, ale i následných odborných praxí žáků, a následné uplatnění absolventů SŠ na lokálním trhu práce. Z hlediska bezpečnosti jsou pro žáky ZŠ nevhodné exkurze ve firmách chemického průmyslu (stanoviska firem). Výstupem z projektového dne by měl být nějaký výrobek, který si žák odnese domů a ukáže rodičům. B1c - Programy vzájemného učení, kde žáci SŠ připravují a realizují pro žáky ZŠ vzdělávací aktivity/projekty zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání 8 x zastoupena 12 66,7 % Tato aktivita přivedla do SŠ velké množství žáků ZŠ, některé děti ovlivnila natolik, že opakovaně přišly se svými rodiči a po získaných informacích následně změnily původní záměr a podaly nakonec přihlášku na školu, s níž původně nepočítali. Rozhodující byly informace o spolupráci s firmami, uplatnění oboru na trhu práce. Řada žáků ZŠ (spolu s rodiči) své předchozí rozhodnutí o dalším studiu nakonec mění v prospěch technicky nebo přírodovědně zaměřené SŠ. Realizace aktivity probíhala mezi žáky SŠ a ZŠ v rámci návštěv nově inovovaných učeben. Žáci SŠ se tak blíže seznámili se specifickými přístroji, jejich funkcemi a využitím v patřičných předmětech. Zejména napomáhali při mikroskopování, ukázce pokusů, vyhodnocení dat aj. Žáci ZŠ vnímali přítomnost studentů (asistentů pedagoga) jako oživení výuky a bez problému s nimi spolupracovali - získávali informace o studiu technických a přírodovědných oborů. Žáci SŠ se sami přihlásili v rámci školních projektových dnů do projektu, který je zaujal. Připravili si pokusy, vyzkoušeli a dokázali aktivně své poznatky předat mladším spolužákům. Často přicházeli s vlastními nápady dalších zajímavých pokusů, které byly zařazeny do vzájemného učení. Žáci SŠ aktivně vysvětlovali a pomáhali žákům ZŠ se zpracováním zadaného úkolu, vyzkoušeli si, že není někdy jednoduché něco někomu vysvětlit. Žáci ZŠ (zejména žáci 8. a 9. ročníků) poznali mnoho zajímavostí o školách přímo od jejích žáků. Vyzkoušeli si zajímavé pokusy, které ve svých školách neměli možnost vidět, protože řada ZŠ nevlastní laboratoř ani potřebné pomůcky nebo tento pokus viděli pouze demonstračně. Dále měli možnost si vyzkoušet manuální práci, u které museli přemýšlet, zapojit svou fantazii a logické myšlení. V praxi si vyzkoušeli teoretické znalosti z výuky. Doporučení vybírat ZŠ z blízkého okolí a s dostatečným předstihem je informovat o další možné spolupráci. Tuto aktivitu je vhodné nabízet i v období, kdy je problematické vymýšlet nějaké aktivity pro žáky (Vánoce, konec školního roku). Osvědčilo se členění studentů do menších skupin (5 10 žáků), které je při výuce v přírodě nezbytnou podmínkou úspěchu. Mladší žáci byli ze vzájemného učení nadšení, (od 5. ročníku ZŠ) ale ze strany SŠ to vyžaduje mnohem náročnější přípravu, zejména z hlediska bezpečnosti. Osvědčila se úzká spolupráce s výchovnými poradci a učiteli fyziky na základních školách, kteří mají přehled o žácích zajímajících se o technické nebo přírodovědné obory. Doporučujeme zaměřit program vzájemného učení na konkrétní předmět/obor a vytvořit tak několik výukových center pro jednotlivé obory/ oblasti, ve kterých si mohou žáci ZŠ vyzkoušet výuku. B1b - Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání pro žáky ZŠ s využitím moderních učeben/ dílen/laboratoří SŠ 7 x zastoupena 11 63,6 % Pro učitele ZŠ je přínosem využití a zpestření výuky v zařízených laboratořích a dílnách, ke kterým nemají běžně přístup. Žáci si lépe dovedou představit, co je čeká na SŠ (vzhledem k odlišnému přístupu pedagogů). Žáci získali hlavně mnoho praktických dovedností a ověřili si v laboratoři poznatky získané v teoretických hodinách ve škole. Všechny úlohy byly zvoleny tak, aby rozvíjely i technickou zručnost žáků. Žáci většinou pracovali samostatně, případně ve dvojicích, takže každý měl možnost si úlohu sám vyzkoušet. Lektoři pomáhali žákům zejména s praktickým provedením některých úloh a zároveň s nimi diskutovali o příčinách a zákonitostech daných chemicko- -fyzikálních a biologických jevů. V závěru každé úlohy proběhla společná diskuze, při které se řešily úspěchy a příčiny neúspěchu zadaného úkolu. Tato klíčová aktivita přispěla i k většímu povědomí žáků o dané škole, což se projevilo větším zájmem žáků studovat tento obor. Přínosem je prohloubení dovednosti získaných ve výuce či náročnější činnost (vzhledem k menšímu počtu žáků). Zapojení učitele ZŠ do vedení technického kroužku pro ZŠ, kteří také vedou žáky v rámci běžné výuky v dílnách - jednodušší návaznost na ŠVP ZŠ. U kroužku přírodovědných dovedností (jen pro žáky SŠ) se osvědčil závěrečný výjezd, kdy žáci uplatnili v přírodě vše co se za rok naučili a s čím se seznámili v prostorách laboratoře. Vhodné je realizovat kroužek pro žáky ZŠ společně s žáky prvních ročníků SŠ (žáci ZŠ zde mohou potkat starší spolužáky, kteří dříve navštěvovali ZŠ a pro žáky SŠ je to vhodná varianta adaptace na jednotlivé technické předměty). Zájem žáků ze ZŠ o přírodovědné obory je, ale nabídka kroužků v těchto v našem regionu není tak velká. Veliká výhoda byla, že jsme mohli přivést žáky ZŠ na naší školu. B1a - Sdílení učeben/dílen/ laboratoří SŠ pro povinnou výuku žáků ZŠ a spolupráce se zaměstnavateli nebo jejich zástupci v oblasti přírodovědného a technického vzdělávání 6 x zastoupena % Vzhledem k tomu, že ZŠ už nebývají vybavené učebnami pro pracovní výchovu, mohli si žáci ZŠ v inovovaných učebnách SŠ během výuky vyzkoušet pracovní činnosti a práci s přístroji a nástroji, s nimiž se dosud nesetkali (např. práci s materiály a jejich opracováním, v laboratořích si prakticky vyzkoušet zkoušky těchto materiálů, seznámit se s přístroji, které rozšířili jejich znalosti atd.). Pro pedagogy ZŠ je přínosem využití a zpestření výuky v zařízených laboratořích a dílnách, ke kterým nemají běžně přístup. Žáci si lépe dovedou představit, co je čeká na SŠ (vzhledem k odlišnému přístupu pedagogů). SŠ mohou ZŠ prezentovat a nabídnout svá odborná pracoviště a laboratoře pro realizaci výuky. V rámci sdílení učeben měli žáci možnost vyzkoušet si výrobní postupy a techniky používané v daném oboru za pomoci reálných přístrojů a nástrojů. Žáci ZŠ tak získali konkrétní představu o technickém oboru formou osobní zkušenosti. Žákům ZŠ byly nejen poskytnuty informace o možnostech středoškolského vzdělávání v technických oborech, ale snahou bylo působit na jejich smysly prezentací techniky a pracovních postupů a dát jim možnost získat přímou zkušenost s řemeslnou prací. Sdílení učeben rozvíjí zručnost žáků ZŠ, kteří poznají základní druhy nářadí a materiálu a práci s nimi Udržet kontakty se stávajícími ZŠ a nabízet učebny pro výuku pracovních činností i dalším ZŠ. Výuka předmětů ZŠ (předměty typu technické vyučování či dílny) může probíhat přímo v učebnách SŠ - varianta vhodná pro sousedící ZŠ. Spolupracovat s menším počtem ZŠ a mít nejlépe pouze jednu skupinu žáků ZŠ, vybrat jen jednu učebnu pro jednu skupinu žáků. Efektivní je účast pouze žáků se zájmem o technické / přírodovědné vzdělávání. Se ZŠ je vhodné spolupracovat ještě před zahájením školního roku a ujasnit si harmonogram vytíženosti dané dílny a toto již zahrnout do rozvrhu SŠ. Být se ZŠ v kontaktu (navázat a udržet spolupráci), neustále informovat o plánovaných akcích a možnostech na SŠ. Participace pedagoga zúčastněné ZŠ na výuce, učitelé SŠ musí výuku připravit na jedné straně tak, aby pro žáky ZŠ byla zajímavá, a na druhé straně tak, aby byli schopni ji i pochopit a užít si jí - spolupráce pedagogů obou typů škol. Pedagoga ZŠ zapojit do výuky, aby rozuměl výuce daného technického oboru a mohl případně výuku převzít. Správná volba projektového dne, jeho náplň, výstup a hlavní záměr. Z tohoto důvodu byly pro tuto aktivitu zpracovány podklady projektového dne, které byly předány na základní školy před jejich konáním

13 A2d - Celoroční, pravidelně se opakující volnočasové aktivity, zaměřené na přírodovědné a technické vzdělávání žáků SŠ 4 x zastoupena 11 36,4 % Přínosem je, že kroužky probíhaly v nově vybudovaných učebnách a laboratořích a účastnili se jich většinou již vyprofilovaní žáci (možnost s nimi pracovat na vyšší odborné úrovni). Přínosem bylo upevnění a prohloubení vztahu žáka ke konkrétní vědě, Přínosem je vysoká efektivita výuky (kvalitní úroveň výstupů), aktivita skutečně založená na bázi dobrovolnosti, a tím je velmi přínosná jak pro žáky ZŠ, tak také především pro žáky SŠ. Mnoho žáků ZŠ, kteří navštěvovali kroužky, se v příštím školním roce stanou žáky daných SŠ. Aktivní spolupráce vedoucího kroužku, který žáky informuje před každým kroužkem o jeho tématu a vybraným žákům doporučuje účast na tomto kroužku (může se jednat i o žáky, kteří kroužek nenavštěvují pravidelně, ale pouze s cílem určitého tématu). Přínosem je rozvoj zručnosti a znalostí nářadí a materiálů. Žáci ZŠ se zde setkávali a spolupracovali s žáky SŠ z různých tříd i oborů, kteří poté společně řešili problémy, museli si organizovat práci a spolupracovat, naučili se pracovat v týmu. Vytvářeli se skupiny žáků schopných a ochotných pracovat na mimo školních činnostech a dělat věci nad rámec povinných školních aktivit. Přínosem je také udržení motivace a zájmu setrvat ve studiu technických/přírodovědných předmětů A2i - Využívání technických památek a interaktivních expozic technického a přírodovědného charakter k přípravě školních/žákovských projektů zaměřených na popularizaci tohoto typu vzdělávání 4 x zastoupena 6 66,7 % Exkurzemi do výrobních společností je žákům představena současnost podniku, návštěvou interaktivních expozic a muzeí jejich minulost a v podstatě minulost československého průmyslu, který patřil k nejvyspělejším na světě. Žáci mohou na vlastní oči posoudit, jak obrovský pokrok udělala technika, technologické postupy a výrobní procesy jde o významný doplněk výuky, který jí zatraktivňuje; U žáků SŠ dochází zásluhou této aktivity k rozšíření a upevnění znalostí a k jejich navázání na reálné prostředí. Při vhodném výběru má tato aktivita význam i pro žáky ZŠ. Jde o žáky se zájmem o technické obory, a také o žáky, kteří prošli např. aktivitou sdílení učeben nebo navštěvují nějaký technický kroužek. Přínosná je návaznost na konkrétní téma výuky (na vytváření žákovských projektů) - žáci předkládají očekávaný výstup, je nutný jejich aktivní podíl na exkurzi. A1a - Vybavení pro laboratoře, odborné učebny, hospodářství a střediska praktického vyučování 4 x zastoupena 11 33,3 % Přínosem je přiblížení škol realitě a dostupnost vybavení, na které by jen z příspěvku zřizovatele dosáhly jen obtížně. Klíčová aktivita pomohla obnovit strojový park, nakoupit nářadí a také pořídit potřebný materiál. Je zabezpečeno dostatečné zázemí pro zkvalitnění výuky technických oborů. Nejefektivnější jsou takto pořízená ukázková pracoviště simulující reálnou praxi s neocenitelným přínosem hlavně pro žáky studující odpovídající obor. Dalším přínosem je modernizace výukových prostor s vybavením odpovídajícím nárokům patřičného předmětu. Nové vybavení a pomůcky stimulují prostřednictvím interaktivní výuky zájem o přírodní vědy a technické obory. Bez dobrého zázemí učebních oborů a možností žáků osvojit si nové výrobní postupy a technologie již na SŠ není velká šance dostat se jako absolvent do firem, které si své zaměstnance pečlivě vybírají. 2a - Vybavení prostor pro výuku hmotným neinvestičním majetkem a spotřebním materiálem pro přírodovědné a technické vzdělávání 4 x zastoupena 14 28,6 % Viz přínos klíčové aktivity A1a. A2g - Zapojení odborníků z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů 2 x zastoupena 8 25 % Zapojení odborníků z praxe nejenom do odborné přípravy, ale hlavně do teoretické přípravy žáků je nejrychlejším přenosem nejnovějších poznatků z praxe přímo do školních lavic. Výukové prezentace odborníků z praxe přímo ve škole jsou mezi žáky oblíbené. Také škola tak postupně získává odborné zázemí, které jí průběžně poskytuje jak informace o nových materiálech a technologiích, tak také pomůcky, modely a ukázky materiálů. Zapojení odborníků z praxe pomáhá odborným učitelům udržovat krok s rozvojem nových technologií. Škola poskytuje firmě své absolventy, kteří jsou pak dobře připraveni pro reálnou praxi. Obzvlášť tam, kde žáci tráví celý odborný výcvik posledního ročníku přímo ve firmě C1c - Zapojení rodilého mluvčího/ odborníka z praxe do výuky technických a přírodovědných předmětů na SŠ jako druhého pedagoga ve výuce 1 x zastoupena % Přínosem je širší povědomí o využití technických i obecných výrazů v běžné cizojazyčné komunikaci u žáků i pedagogických pracovníků. Vzhledem k atraktivnosti aktivity se zapojilo mnohem víc žáků do konverzace, což bylo přínosem i pro učitele cizích jazyků. A2c - Vzdělávání pedagogických pracovníků v metodách a formách práce vedoucích k využití výstupů projektu OPVK 1 x zastoupena 6 16,7 % Vzdělávání pedagogických pracovníků s použitím výstupů projektů, zaměřené na odborně technické portfolio předmětů. Přínosem je komunikace pedagogických pracovníků ZŠ a SŠ, cílená na motivaci žáka k technickému a přírodovědnému vzdělávání. Dále také znalost pedagogických pracovníků ZŠ o vzdělávacích programech SŠ a jejich naplňování a znalost pedagogických pracovníků SŠ o vzdělávacích programech ZŠ a jejich naplňování. A2e - Vytvoření sítí spolupracujících škol na principu burzy středoškolských služeb s cílem vzájemné výměny zkušeností 1 x zastoupena 5 20 % Spolupráce škol je pro pedagogy přínosná především ve formě vzájemné výměny informací i zkušeností. Realizované klíčové aktivity projektu Přírodovědné a technické vzdělávání ústeckého kraje, které nebyly školami vyjmenovány (v závorce je uveden počet partnerských škol, které danou klíčovou aktivitu realizovaly): A2b Vzdělávání pedagogických pracovníků k obsluze strojů a zařízení, které byly zakoupené v rámci projektu (11) A2f Dlouhodobá spolupráce SŠ a VŠ vedoucí k udržení/zvýšení zájmu žáků středních škol o studium technických a přírodovědných oborů (3) A2j Stavební úpravy škol, které budou nezbytné pro rozvoj přírodovědného a technického vzdělávání (7) B1e Využití výstupů vzniklých v rámci IPo a IPn na podporu orientovaného vzdělávání s přírodovědných a technickým zaměřením (2) B1f Stáže pedagogických pracovníků SŠ a ZŠ (3) C1a Podpora výuky přírodovědných a technických předmětů na SŠ metodou CLIL, včetně tvorby učebnic a vzdělávacích materiálů pro žáky (1) C1b Tvorba cizojazyčných slovníků, které budou následně využity ve výuce technických a přírodovědných předmětů na SŠ (1) Nabízet kroužky prostřednictvím ZŠ i přímým oslovováním rodičů a tím se dostat do podvědomí. Vybrat žáky ZŠ se zájmem, kteří si chtěli udělat představu, co se na té škole vlastně lze naučit a zda by to mohlo být jejich budoucí povolání. V případě volnočasových aktivit a sdílení učeben se osvědčilo, když kromě pedagoga SŠ jsou ještě přítomni žáci SŠ, kteří dokážou podat způsobem blízkým oběma cílovým skupinám možnost a obsah studia technických a přírodovědných disciplín na dané škole. Výběr osoby vedoucího kroužku je stěžejní - na něm je celá aktivita postavená, umožňuje vytvářet vztah mezi žákem ZŠ a SŠ a adaptovat žáky ZŠ na budoucí nástup na SŠ. Téma kroužku zvolit v návaznosti na předmět, který se pro mnoho žáků jeví jako složitý. Mnoho žáků/účastníků jej pojímá jako vhodnou variantu doučování., zahrnující praktické ukázky, zapojování různých mechanismů, soutěže, na které během výuky není čas, dril v oblasti praktické výuky. Plánování aktivity z odborného hlediska a s jasným cílem žáky něco nového naučit a ukázat v praxi. Exkurze nevhodné pro skupiny, které se o technické obory nezajímají nutná spolupráce s výchovnými poradci a učiteli ZŠ. Aktivní spolupráce se ZŠ ještě před zahájením akce zejména v oblasti přípravy a plánování žákovského projektu je vhodné, pokud je projekt zadán delší dobu před exkurzí a ve výuce se věnuje čas na jeho přípravnou fázi - ujasnění si toho, co budu jako žák vytvářet, co se ode mě očekává a především jaký to má smysl. Není vhodné spojit na exkurze smíšené skupiny žáků SŠ a ZŠ, neboť každá skupina jde na exkurzi s jiným cílem. Věnovat pozornost složité administrativě výběrových řízení a jakési neochotě firem zapojovat se do jakéhokoliv projektu ESF (nepřijatelná administrativní zátěž, o kterou nestojí). Zadání výběrových řízení jsou nastavena velmi obecné, rozhoduje prakticky pouze cena, stává se, že kvalita a i životnost získaného strojového parku nemusí být ideální. Škola pak pracuje s jiným vybavením než zaměstnavatelé, kteří si kvalitu strojů hlídají naopak velmi pečlivě. Problém zapojení těchto odborníků je v oblasti velmi nízkého finančního ohodnocení. Soustavná komunikace a spolupráce s firmami je jedním z nejdůležitějších pilířů projektu. Zapojení odborníků z praxe zlepšuje image školy tím, že také přináší významné úspěchy žáků v regionálních a celostátních kolech soutěží

14 3.3. Doporučené motivační aktivity Níže uvedené motivační aktivity lze uplatnit při výuce jak technických, tak přírodovědných předmětů. V rámci realizace projektu se osvědčily a byly kladně hodnoceny pedagogy i žáky. exkurze zapojení odborníků z praxe badatelsky orientovaná výuka sdílení učeben vzájemné učení využití moderních IT technologií využití současných trendů ve výuce (využití napětí a zvědavost žáků) Pravidelné zveřejňování počtu absolventů jednotlivých oborů SŠ zaregistrovaných na úřadech práce. Žáci ZŠ budou tak mít představu o možné uplatnitelnosti na trhu práce. Organizování soutěží v přírodovědných a technických oborech pro slabší žáky. Srovná se tak úroveň znalostí a dovedností žáků, kteří se soutěže zúčastní, žáci mohou zažít úspěch a pochvalu a ti budou dále motivováni k dalšímu studiu dle svých schopností a dovedností. Obnovení sítě předmětových metodiků. V rámci realizace projektu se setkávání předmětových metodiků velmi osvědčilo. Využití moderní IT techniky při výuce. Moderní IT technika zatraktivňuje vyučování a přispívá k motivaci žáků k dalšímu studiu. Na základních školách zvýšit v učebním plánu (RVP ZV) hodinovou dotaci pracovní výchovy (především práce s technickými materiály). Školám, které nemají vlastní dílny nebo jsou dílny nedostatečně vybavené, doporučujeme spojit se s nejbližší střední školou s technickým zaměřením a domluvit se na možném využití dílny SŠ. Vybavení základních škol odbornými učebnami (dílny a laboratoře) včetně pomůcek a materiálu. Realizovat s tím související další vzdělávání učitelů. Více zapojovat odborníky z praxe do výuky, a to jak formou besed a přednášet, tak jako učitele odborných především technických předmětů. K motivaci žáků základních škol ke studiu technických a přírodovědných oborů více využívat exkurze do výrobních podniků. I nadále využívat odborné učebny na SŠ pro povinnou výuku i volnočasové aktivity žáků ZŠ a k vzájemnému učení. S budováním kladného vztahu k technice a přírodním vědám začít již v mateřských školách a dále pokračovat na 1. stupni základních škol. kroužky pro žáky základních škol Na závěr můžeme konstatovat, že realizace projektu a jeho aktivit významnou měrou pomohla k propagaci technických a přírodovědných oborů, k motivaci žáků základních a středních škol tyto obory dále studovat a vytvoření kladného vztahu žáků k technice a přírodovědným předmětům. Dle vyjádření některých projektových partnerů se přijímacího řízení pro školní rok 2015/2016 do technických oborů SŠ zúčastnilo více žáků ZŠ než v předchozích letech. Na podporu technického a přírodovědného vzdělávání zpracovatelé na základě výstupů projektu doporučují: Realizovat Dny řemesel, kde budou řemesla představena a žáci ZŠ budou mít možnost sami si jednotlivá řemesla vyzkoušet. Vhodné by bylo začít již u žáků mateřských škol a představovat a propagovat řemesla v době, kdy děti rozvíjejí své základní manuální zručnosti a formují svůj vztah k manuální práci

15 4. Příklady dobré praxe 4.1. Metody a formy Na základě realizace projektu doporučujeme následující metody a formy výuky pro přírodovědné a technické předměty, které se osvědčily. Badatelsky orientovaná výuka Badatelsky orientovaná výuka v technických a přírodovědných oborech rozvíjí znalosti a dovednosti žáků na základě aktivního a samostatného poznávání skutečnosti, kterou sám objevuje. Badatelsky orientovaná výuky se skládá z jednotlivých kroků, z nichž každý má svoji důležitost a význam. Jednotlivé kroky BOV 3 : Krok 1 Zjišťuji, co všechno už vím Ptám se druhých Kladu otázky Přemýšlím, co chci zjistit Získávám informace Krok 2 Jsem zvědavý, jak to asi dopadne Sestavím hypotézu Krok 3 Plánuji ověření hypotéz Zkoumám Připravím pokus Provedu pokus Pozoruji Zaznamenávám data, kreslím, zapisuji Bádám nad výsledky Vysvětluji data Zjišťuji, co to znamená Diskutuji, hledám argumenty Krok 4 Vracím se k hypotéze Sestavuji závěry Vysvětlím, co to všechno znamená Přemýšlím, jak svůj výzkum využiji dál Metoda problémového výkladu Výuka může probíhat i způsobem, kdy na počátku vyučovací jednotky učitel vytyčí problém, který pak společně s žáky řeší. Společně problém definují a následně řeší. Výsledkem je hypotéza, kterou ověřují. Některé fáze může učitel ponechat k samostatné činnosti žáků. Tato metoda je výhodná z hlediska zafixování postupu řešení. Řešení problémového úkolu vedoucí k tvorbě hypotézy (hypotéz) vyžaduje od žáků uplatnění rozumové analýzy, zkušenosti, metody pokusu a omylu, postřehu (vhledu, intuice) či kombinace těchto způsobů řešení. Úspěšné využití této metody vyžaduje závěrečnou rekapitulaci, při které se zdůrazní správné řešení (zvláště v případě vyvrácení některých hypotéz). U některých úloh je pak rovněž nutné poukázat na obecnou platnost dosaženého správného výsledku. 4 Postup: 1. Vyjasnění, v čem problém spočívá a určení neznámých hledaných veličin. 2. Rozbor problému, hledání i studium argumentů a informací použitých pro řešení. 3. Vytyčení možného postupu řešení (i více). 4. Výběr nejpravděpodobnějšího řešení a jeho postupné uskutečňování. 5. Ověření realizovaného řešení, jeho potvrzení či vyvrácení a následně modifikace řešení. 5 Heuristická metoda řešení problémů Heuristická metoda je úzce spjatá s metodou problémového výkladu. Heuristika je věda, která zkoumá tvůrčí myšlení. Základním nástrojem heuristického myšlení je intuice, výsledkem tohoto myšlení je nápad, vhled. Ten se rodí na základě zkušeností a předchozích informací. 6 Kroky heuristické metody realizované žáky 1. analyzuj obecně formulovaný problém (např. na objektu definuj prvky, které znáš, seřaď je a urči vazby mezi nimi), 2. urči cílový problém, 3. stanov jednotlivé kroky řešení, 4. urči seznam informací, které budeš pro řešení potřebovat a systematicky je uspořádej, 5. při řešení postupuj s ohledem na rozlišování úrovně krok za krokem, vracej se k formulaci problému, případně ji oprav, zpřesňuj řešení a pak teprve přejdi k dalšímu kroku, 6. přezkoumej, zda tvůj postup byl postačující NE zhodnoť nově získané zkušenosti, rozčleň je a specifikuj a vrať se k bodu 2. ANO- zapamatuj si řešení 7 Skupinová a kooperativní výuka tato výuka zahrnuje různé metody skupinové práce, které jsou založeny na spolupráci žáků v malých skupinách. Kooperace nespočívá jen ve spolupráci na řešení daného problému, ale i v plánování a řízení procesu učení, v rozdělení rolí, způsobu řešení neshodných názorů, způsobu kontroly a hodnocení. Učitel sleduje a usměrňuje práci všech skupin, dohlíží na efektivitu a zásady kooperace skupiny, naznačuje směr úvah, pokud se odlišují od vytčeného cíle. Velice důležité je rozdělení do skupin. Mělo by být heterogenní a pestré. V rámci realizace projektu se osvědčily různé pokusy a experimenty. Pokusy a experimenty vedou žáky rovněž k rozvíjení technického myšlení, zručnosti a jemné motoriky. Pokusy tvoří základ BOV. Pedagogové nevyužívali pouze pokusy, které byly výstupy již realizovaných projektů, ale vymýšleli i vlastní pokusy, které byly realizovány především v rámci přírodovědných předmětů. 3 Zdroj: projekt Badatelé.cz 4 Zdroj: Klasifikace výukových metod podle J. I. Lernera ( 5 Zdroj: 6 Zdroj: Praktické náměty a inspirace pro výuku, projekt CZ.1.07/1.134/ Zdroj: Ing. Jan Novotný, Hodnotící zpráva metodiků, prosinec

16 Projektová výuka Rysy kooperativní výuky: 1. Vzájemná závislost členů skupiny úspěch záleží na všech jednotlivcích skupiny, musí si vzájemně pomáhat a spoléhat na sebe. 2. Neustálá interakce jednotlivých členů skupiny, ale i skupin navzájem. 3. Individuální odpovědnost každého člena skupiny. Žák se snaží pro úspěch skupiny udělat maximum, každý nedostatek v práci je poznatelný a autorizovatelný. 4. Formování sociálních vztahů ve skupině od odpovědnosti k toleranci a vzájemné pomoci. 5. Zpětná vazba skupiny. Každý jedinec vnímá, jak skupina bere a hodnotí jeho práci. 8 Charakteristickým znakem projektové výuky je cíl, který je představován určitým konkrétním výstupem, tj. výrobkem, praktickým řešení apod. Projekty mají často podobu integrovaných témat, využívají mezipředmětových vztahů. Základní kroky projektu: 1. Stanovení záměru projektu, který je představován formulací cílů, stanovení výsledku činnosti. 2. Plánování, tj. vytyčení základních otázek, tématu, typu činnosti. 3. Provedení, samostatná realizace projektu. 4. Zhodnocení práce na projektu, které by mělo probíhat jednak tak, že učitel a žáci ve vzájemném dialogu před třídou zhodnotí práci na projektu, hodnotí se rovněž žáci vzájemně MATEMATIKA Osová souměrnost Aplikovaná metoda: Didaktický konstruktivismus Vhodné pro věk/třídu Potřebný čas Potřebný prostor a uspořádání Matematika Pomůcky Autor Potřebný čas 1 vyučovací hodina, jedná se o individuální záležitost, někdy je nutné počítat i s více hodinami Běžná třída s projektorem/interaktivní tabulí GEOMETRIE PC, internet, projektor/interaktivní tabule s internetem na promítnutí interaktivních prezentací a videí psací potřeby na tvorbu výstupů Mgr. Vlastimil Chytrý Ph.D. Úvod a cíle lekce: Žák pozná osově souměrné objekty. Žák dokreslí osově souměrné objekty. Žák zná základní principy osové souměrnosti. Mechanismus poznávacího procesu jedince Projektová výuka může mít rovněž formu projektových dnů. Projektové dny vyžadují týmovou práci, učí kooperativním dovednostem. Je třeba dbát na volbu témat a činností, které dávají žákům smysl, jsou přiměřené, motivující a pestré. Přinášejí jim prožitek a uspokojení z výsledku. Žáci ve skupině mají spoluzodpovědnost za řešení a celkový výsledek. Výuka podporovaná IT práce s tablety, PC, internetem V praxi se pedagogům osvědčily především doteková zařízení (interaktivní tabule, tablety, po úpravě lze využít i notebooky). Například v matematice je možné využít speciální matematický software, který je pomocníkem např. při modelování funkcí, kdy je pomocí parametrů možné pozorovat změny hodnot funkcí v rychlém sledu a samotnou modelaci žáci zvládnou. Je vhodné využívat jako doplňkový způsob výuky, učitelé musí být na tuto práci proškoleni a dobře techniku ovládat. Klady: zábavná forma, žákům blízký způsob výuky podobný zábavě Zápory: neklade důraz na fixaci znalostí, lze se setkat s odporem učitelů 4.2. Vzorové využití metod a forem výuky Pedagogičtí pracovníci, kteří byli zapojeni do aktivit projektu jako metodici, spolupracovali při výběru motivačních aktivit a metod, které mají přispět k naplnění cíle projektu. Nejzajímavější náměty jsou uvedeny v této kapitole. Snahou při zpracování kapitoly bylo co nejvíce ponechat texty v podobě, kterou zpracovali sami pedagogové, aby byla zachována jejich autentičnost a co nejpřesněji prezentovány jejich náměty a zkušenosti. 1. Vyučovací hodina Úvodní část hodiny - Motivace 10 čas: 5 minut Motivací je rozpor mezi neznám a chci znát. V případě osové souměrnosti je tak vhodné motivovat jejím využitím v běžném životě, kdy jedinec zjistí, že v podstatě zná princip osové souměrnosti. Motivovat lze žáky také tím, že rovnou přejdeme k separovaným modelům a položíme dětem dotaz, který je uvedený v další části. Střední část hodiny Separované modely 11 čas: 5 20 min minut Jedná se o konkrétní ukázky budovaného pojmu. V případě osové souměrnosti je separovaným modelem každý objekt, který toto zobrazení splňuje. Na následujících obrázcích je ukázka několika z nich. Pro Ilustraci zde jako model uvedu objekty, které mají jednu, dvě nebo nekonečně mnoho os souměrnosti. V přírodě těchto modelů najdeme nespočet. Zobrazte jednotlivé modely na tabuli (je vhodné jich udělat větší množství) a žákům položte otázku, co mají jednotlivé obrázky společného? 8 Zdroj: Praktické náměty a inspirace pro výuku, projekt CZ.1.07/1.134/ Zdroj: 10 Proces vzbuzení nebo podnícení chování, udržení činnosti v běhu a jejího usměrňování do určité dráhy. (Mrkvička, 1971, 13). 11 Separovaným modelem číslice 3 jsou tři stromy, tři auta apod

17 Pro příklad tří jablek a tří hrušek se může jednat například o tři prsty. Je nutné si však uvědomit, že žáci nemusí používat pouze jeden model a každé z dětí si může vytvořit vlastní model, který může být odlišný. V tomto případě je jedinec schopný do obrázku (objektu) zakreslit osu souměrnosti a na ní pak demonstrovat, že se jedná o osově souměrný objekt (první představa o univerzálním modelu). Je také případně schopen celý objekt přeložit tak, že přehybem vznikne osa souměrnosti (druhá představa o univerzálním modelu). Ukázka univerzálního modelu pak může vypadat následovně: Poznámka na základě zkušeností z praxe: Žáci často začnou hádat a společný rys pro ně bude nejdříve barva, velikost, tvar, počet barev apod. Z tohoto důvodu je nutné volit ukázky tak, aby nebylo možné se tímto způsobem mýlit. Jakmile žáci zjistí/najdou danou podobnost, je toto nalezení doprovázeno tzv. AHA efektem, což je pozorovatelný jev, kdy učitel pozná, že žákovi vše došlo. Hladinou separovaných modelů prochází také tzv. zdánlivé modely, překvapivé modely a nemodely, které nadále demonstrujeme pro případ osové souměrnosti. S těmito modely je vhodné pracovat až ve chvíli, kdy již žáci znají základní principy osové souměrnosti (již jsou na úrovni univerzálních modelů). Překvapivý model jedná se o model, který se nezdá být ukázkou nového pojmu, ale nakonec se ukáže, že jím je. Necháme žáky, ať sami odhalí, na základě čeho jsou si všechny obrázky podobné. Ve chvíli, co se tak stane, jim okamžitě zadáme další úkol, který bude spočívat v nalezení dalších osově souměrných předmětů po třídě. Úkol by pak zněl: Namalujte další obrázky, které by patřily mezi ty, co jsou na tabuli. Vybírejte z předmětů, které jsou po třídě. Úloh podobného typu je samozřejmě možné vymyslet značné množství. Žák je na úrovni univerzálního modelu také ve chvíli, kdy je schopen dokreslovat osově souměrné objekty. Zde je však nutné vymyslet zadání tak, aby výsledek nemohl být dokreslen pouze na základě vlastní zkušenosti. Možné zadání je následující: Zdánlivý model jedná se o model, který naopak působí, že je ukázkou daného pojmu, ale nakonec se ukáže, že není. Nemodel jedná se o protipříklad. Ukázka toho, co není modelem budovaného pojmu. Je však nutné si uvědomit, že pokud bude osa souměrnosti vždy ve svislé poloze, stane se z toho pro žáka určitý precedenc a nebude pak schopný zpracovat příklady, kde bude tato osa v jiných polohách. Doporučujeme tedy vždy umístit osu souměrnosti do jiné polohy. Poznámka na základě zkušeností z praxe: Žáci mají často potřebu si daný objekt z papíru vystřihnout. Doporučujeme mít připravené nůžky a tuto činnost jim umožnit, jelikož manipulace je významným aspektem při motivaci žáků (Chytrý, Malinová, 2012). Střední část hodiny Abstraktní znalosti 13 čas: Jedná se o dlouhodobou záležitost, zpravidla je nutné příklady s žáky procvičovat několik hodin Střední část hodiny Univerzální model 12 čas: Jedná se o dlouhodobou záležitost, zpravidla je nutné příklady s žáky procvičovat několik hodin. Univerzální model představuje obecný návod, jak problematiku řešit. Univerzální model je prototypem všech separovaných modelů. Jinými slovy se jedná o takový model, který nahrazuje všechny separované modely. Abstraktní znalost v případě osové souměrnosti tvoří vhled do problematiky. Jedinec již nepotřebuje dokreslovat osu souměrnosti do objektu nebo si ji zde představovat. Na první pohled pozná, zda je objekt osově souměrný nebo ne. V případě přechodu z univerzálního modelu na abstraktní znalosti hovoříme o tzv. druhém abstrakčním zdvihu. Tento abstrakční zdvih je možné charakterizovat třemi vlastnosti: - Jedná se o dlouhodobou záležitost (někdo se přes tuto hranici nikdy nedostane) - Je doprovázený symbolizací (například u práce s čísly dítě pochopí význam číslice) Jedná se o přechod z abstrakčně nižší na abstrakčně vyšší úroveň. 12 Univerzální modelem například pro číslici tři jsou tři prsty (pomocí nich spočítám jak stromy, tak auta apod.) 13 Povýšení předchozích poznání na abstrakční úroveň, kdy již není potřeba konkrétních ukázek ze světa věcí a známých předmětů

18 V případě abstraktních znalostí již neexistuje jednoznačný návod, který nám poví, jak žáka na tuto úroveň dostat. Jedná se o časově náročné období, kdy je nutné s žáky zpracovávat úlohy různého charakteru (osa souměrnosti nesmí být stále pouze ve svislé poloze) a typu (osa souměrnosti nesmí být vždy patrná, hledá se osa souměrnosti apod.) Úlohy, které je možné řešit za předpokladu, že žák je na úrovni abstraktních znalostí, mohou vypadat například následovně: 1. Zjisti, které z následujících obrázků jsou osově souměrné, a napiš, kolik mají os souměrnosti 3. Mějme rovnoramenný trojúhelník KLM, kde KL je základna. Dokažte, že součet vzdáleností každého bodu X základny KL od přímek KM a LM je stejný. 1. Na kulečníkovém stole jsou dvě koule, modrá a červená. Jak musí hráč zahrát modrou kouli, aby se nejdříve dotkla mantinelu a pak trefila červenou kouli? Jak by vypadal úder, kdyby měl těchto mantinelů trefit hned několik? Herní situace odpovídá obrázku. Poznámka na základě zkušeností z praxe: Pokud chceme docílit toho, že žáka posuneme na úroveň abstrakčních znalostí, je nutné mu předkládat takové úlohy, které této oblasti odpovídají. Pokud bude žák neustále dokola překreslovat objekty podle osy souměrnosti či dokreslovat osově souměrné objekty, bude setrvávat na úrovni univerzálního modelu. Krystalizace Zařazení nové myšlenky (nového poznání) do již existující kognitivní struktury jedince. Jedná se o zapojení nových myšlenek mezi všechny ostatní myšlenek y vytvoření příslušných spojů. Krystalizace probíhá po celou dobu poznání a nikoliv až na konci mechanismu poznávacího procesu jedince. Vzor 14 Vzorem se stane vědomost, která je žákovi předána učitelem a nepřišel na ni žák sám. Z tohoto důvodu je vzor na obrázku posazen níže, jak univerzální model, jelikož nedosahuje jeho síly. 2. Jsou dány dvě různé přímky p a p a kružnice k(s,r), která nemá žádný společný bod s těmito přímkami. Sestrojte úsečku / AB /tak, aby bod A byl na kružnici k, bod B byl na přímce p a přímka p tvořila osu této úsečky. Řešení je demonstrováno na následujícím obrázku. Použité publikace HEJNÝ, Milan a Naďa STEHLÍKOVÁ. Číselné představy dětí. Praha: Univerzita Karlova v Praze - Pedagogická fakulta, 1999, s. 123, ISBN JIROTKOVÁ, Darina. Cesty ke zkvalitňování výuky geometrie. Vyd. 1. Praha: Univerzita Karlova, Pedagogická fakulta, 2010, s. 330, ISBN MOLNÁR, J; SCHUBERTOVÁ, S; VANĚK, V; Konstruktivismus ve vyučování matematice, Olomouc: PřF UP, Mrkvička, J.: Člověk v akci: motivace lidského jednání. 1. vyd. Praha: Avicenum, s. 184, ISBN: Malinová, D., Chytrý, V. Manipulace jako významný aspekt při motivaci žáků k matematice. In. Motivace nadaných žáků a studentů v matematice a přírodních vědách, Typické slovní spojení učitele: Ty než na to přijdeš, to je doba. Má to být takto

19 PŘÍRODOVĚDA Sluneční soustava Aplikovaná metoda: Projektová výuka Vhodné pro věk/třídu Potřebný čas Potřebný prostor a uspořádání Přírodověda /ČJ/AJ/Výtvarná výchova/pracovní činnosti/ Matematika/ Pomůcky Výstupy projektu Autor První stupeň - 5. ročník 2 hodiny Běžná třída s projektorem/interaktivní tabulí Jedná se o projekt Přírodověda - Pracovní listy (příloha) Pracovní činnosti - materiál dle vlastního výběru papír, špejle a lepidla, gumičky, stavebnici Lego, Merkur a další, co si sami přinesou. Výtvarná výchova obrázky, fotky jako předlohy Český jazyk - Čítanka pro 5. Ročník, NŠ Brno, str Matematika karty názvy planet a kosmických těles - pojmová mapa počáteční i konečná - křížovka s tajenkou - sluníčka práce žáků (výpisky) - Vesmírné koráby práce žáků - plakáty k prezentacím planet - pětilístek Čj lit. práce žáků - pracovní list Bingo - práce žáků z výtvarné výchovy, pracovních činností Mgr. Marie Šrajberová Úvod a cíle lekce: Vysvětlit základní poznatky o Zemi jako součásti vesmíru a souvislost s rozdělením času a střídáním ročních období, seznámit se s planetami, kosmickými tělesy, s přírodními družicemi ve sluneční soustavě. Forma projektu: Třikrát dvoudenní vstupy v týdnech během jednoho měsíce upravený rozvrh tak, aby zůstal zachován počet hodin v jednotlivých předmětech v týdenní dávce, exkurze do planetária v Mostě. Mezipředmětové vztahy: český jazyk zaujmout postoj k chování člověka, zformulovat jeho vlastnosti, formulovat písemně i ústně dojem z četby výtvarná výchova malba a kresba planet, podle skutečnosti (obrázky, fotky), souhvězdí anglický jazyk tvorba slovníčku s výrazy k tématu ve spolupráci s vyučujícími Aj matematika práce s velkými čísly, tvorba slovních úloh s danou tematikou a odpovídající náročnosti žáci žákům, vyučující žákům pracovní činnosti výroba trojrozměrných modelů kosmických těles z různých materiálů kosmické koráby Klíčové kompetence: K učení ví, že se lze učit různými způsoby, s pomocí učitele zkouší a vyhodnocuje, které mu vyhovují. Přizpůsobí se různým výukovým aktivitám dle zadání učitele, ve spolupráci s učitelem navrhuje svůj způsob učení. Vypracuje jednoduchý úkol s využitím nabídnutých informačních zdrojů. K řešení problému formuluje jednoduchou hypotézu lze BOV při učení o střídání dne a noci, ročních období. Komunikativní v různých zdrojích, které má k dispozici, najde informace, které souvisejí s tématem, o němž s učitelem a spolužáky diskutují. Používá správné termíny a výstižné výrazy, dokončuje věty. Shrne nejdůležitější informace, které se dočetl. Mluví nahlas a zřetelně, přímo k adresátům. Vyslechne druhého, aniž by ho zbytečně přerušoval, udržuje s mluvčím oční kontakt. Sociální a personální rozdělí si ve skupině role, s ostatními kritéria dobře odvedené práce, spolupodílí se na vytvoření pravidel spolupráce. Pracovní naplánuje s pomocí učitele dílčí činnosti nutné ke splnění úkolu a s pomocí učitele stanoví čas na jejich realizaci. Pracuje podle osvědčeného postupu či jednoduchého návodu, pokud si neví rady, požádá o pomoc spolužáka či učitele. Dodržuje bezpečnostní pravidla při práci. Rozpozná kvalitní práci a dobře splněný úkol. Časový harmonogram projektu Sluneční soustava - návrh 1. blok hod. 2. blok hod. 3. blok hod. Den 1 Evokace, slova, první 1 Myšl. mapa 1 Exkurze planetárium 3-4 pracovní list Den 2 Křížovka, sluníčko, otázky do testu, shrnutí 2 Aj tvorba slovníčku k projektu 1 Prč vesmírné koráby 2 Den 3 Den 4 Den 5 Den 6 Průběh projektu: Výroba plakátů planet Prezentace Tvorba otázek shrnutí Znalostní kooperativní bingo Střídání dne a noci, ročních období, hádanky Prezentace výsledků, reflexe činnosti 4 Čj literatura A přece se točí! 1 Matematika práce s velkými čísly Měsíce, pohyby Měsíce 2 VV - Souhvězdí 2 Otázky do testu 1 2? První pracovní list 1 1. den 1. blok - Přírodověda Řízený rozhovor čas: 10 minut Na tabuli jsou napsaná slova, která mají navodit téma celého projektu (souhvězdí, měsíce, planety, dráha, meteorit, zmrzlina, zeměkoule). Žáci si je sami přečtou a sami uhodnou, o čem se budou učit. Zamyslí se, jestli jsou všechna slova správně, jestli mezi nimi není takové, které tam nepatří jakmile je objeví, odůvodňují, proč je ve skupině špatně (zmrzlina nesouvisí s vesmírem). Samostatná práce čas: 20 minut Dostávají první pracovní list 15 sami si čtou otázky a pouze zaškrtávají, jestli vědí odpověď nebo nevědí. Poslední otázka zjišťuje spíš naladění motivaci k práci. Tyto PL si žáci podepíší a odevzdávají vyučujícímu, ten v žádném případě nezveřejňuje, kdo co ví neví, pouze po přečtení pro sebe vyhodnotí, jaké mají žáci o tématu povědomí, čemu se víc věnovat, na co se zaměřit. 15 PL je sestavený podle učebnice Přírodověda 5 čtení s porozuměním z nakladatelství Nová škola Brno

20 Brainstorming čas: 15 minut Následuje tvorba myšlenkové mapy na velkém formátu balicího papíru je uprostřed napsané sousloví- sluneční soustava. Žáci postupně připisují k tématu vše, co jim vybaví co znají. Na začátku projektu bude mapa neuspořádaná, obsahově chudá, možná se objeví i pojmy, které nesouvisejí s tématem. Vyučující neopravuje chyby, žáci potřebují ke sdělování pocit bezpečí všechno, co napíší na papír, tam patří a nikdo se mi nebude smát. Na konci projektu žáci sami zjistí, co není úplně správně. Tuto první mapu může vyučující vyvěsit ve třídě na viditelném místě a nechat ji po celou dobu projektu žákům na očích. 2. blok Exkurze čas: dle možnosti Následuje návštěva planetária, např. v Mostě. Zde je možnost objednat program pro 5. ročník. - Planety sluneční soustavy. Mám zkušenost, že občas je výborné, když žáci slyší odborníka, který umí výklad přizpůsobit jejich věku, navíc to bývají muži a to děti přijímají úplně bez výhrad. 2. den 1. blok - Přírodověda Řízený rozhovor čas: 5 minut V úvodu dne navazuje vyučující na zážitky z planetária v rozhovoru se žáky si vybavují, co všechno viděli, slyšeli. Samostatná práce čas: 10 minut Pro další práci všichni žáci dostanou křížovku s tajenkou a snaží se ji samostatně vyplnit. Jednotlivá hesla navozují dané téma, tajenkou je slovo hvězda ve větě Slunce nejbližší hvězda planety Země. Skupinová práce čas: 5 minut Křížovka je připravená i na tabuli, žáci ji společně vyplní, doplní výrazy, na které sami nepřišli činnost řídí vyučující. blok č. 2 - Metoda sluníčko čas: 25 minut Žáci se rozdělí do 6 skupin vždy dvě skupiny zpracovávají stejné téma. Témata: hvězda Slunce, souhvězdí a hvězdy, sluneční soustava. Žáci zpracovávají témata na papír A3, používají svoji učebnici. V kruhu sluníčka je napsané jejich téma a na paprsky vpisují nejzákladnější informace učí se rozlišit podstatné a důležité. Počet paprsků určí vyučující podle tématu zde bych dala 6 paprsků. Jakmile jsou sluníčka zpracovaná, sesednou si k sobě skupiny se stejným tématem a porovnají svoje práce, dohodnou se případně na kompromisu a připraví se na prezentaci práce ve třídě. Prezentují dva žáci každé téma (z každé skupiny 1 žák). Psané informace doplňují ústně vědomostmi z učebnice mluví zpaměti sluníčko je jakási osnova. Za pomoci vyučující a učebnice zformulují žáci 4 otázky do opakovacího testu a do binga, čímž si shrnou učivo z celého bloku. Sluníčka umístí vyučující všechny k sobě ve třídě na viditelné místo. blok č. 3 - Cizí jazyk - průřezové téma čas: 20 minut Zajistí vyučující Aj sestaví se žáky slovníček týkající sluneční soustavy, se žáky zvládnou mluvenou i psanou podobu slov. blok č. 4 - Člověk a svět práce, pracovní činnosti - průřezové téma čas: 2 x 45 minut - Tvorba vesmírných korábů V rámci pracovních činností si žáci vytvoří kosmické lodě, družice, družice, raketoplány, kosmické sondy. Mohou použít materiál dle vlastního výběru papír, špejle a lepidla, gumičky, stavebnici Lego, Merkur a další, co si sami přinesou. Mohou tvořit podle návodů nebo podle fantazie. Činnost odpovídá výstupům: provádí při práci se stavebnicemi jednoduchou montáž, pracuje podle předlohy, náčrtu. Hotové práce budou vystaveny po ohodnocení a pochvale ve třídě nebo na chodbě na viditelném místě. 3. den blok č. 1 - Přírodověda Skupinová práce čas: 20 minut Žáci se rozdělí do šesti skupin podle témat Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter a Saturn, Uran a Neptun. Budou pracovat ve skupinách, jak si je sami vytvořili, vyučující taktně usměrní tam, kde by vznikla např. slabá skupina. Skupiny mají za úkol zpracovat plakát k prezentaci o dané planetě, planetách. Vytvoří souhrn informací, které čerpají z učebnice i z encyklopedií, doplní malbou dané planety, příp. některých měsíců. Práci ve skupině si musí rozdělit dohodnou se, kdo bude vyhledávat informace, kdo psát text, kreslit nadpisy, malovat. Prezentace čas: 20 minut Skupiny potom jednotlivě prezentují své práce všem žákům, vyučující i žáci hodnotí obsah množství nformací a jejich zajímavost, grafickou úpravu i způsob prezentace střídají se všichni členové skupiny, mluví dostatečně nahlas, plynule. Plakáty zůstávají umístěné ve třídě, aby si v nich mohli žáci číst a sami vyhledávat. Každá skupina má za úkol sama zformulovat jednu otázku do testu pro spolužáky odevzdávají vyučujícímu. Skupina, která zpracovává téma Země, zformuluje otázky po prezentaci společně se spolužáky. Práce ve dvojici čas: 20 minut Ve dvojicích si všichni přečtou text v učebnici, navrhnou písemně otázku a odevzdají na stůl v souhrnu bude asi 12 otázek vyučující anonymně předčítá a případně hned přeformuluje, aby byly jednoznačné a uzavřené. Žáci odpovídají mohou s pomocí učebnice, spolu vyberou šest otázek (Země). Celkem je do opakování už 16 otázek. Ve třídě proběhlo shrnutí učiva z celého bloku. Blok č. 2 Čj literatura - Motivace, rozhovor, dialog 16 čas: 15 minut Obrázek v čítance na str. 84 učitelka navodí atmosféru otázkou Co vyjadřuje obrázek? (Země je středem vesmíru a vše se točí kolem ní ) Žáci už vědí, že skutečnost je jiná a uvádějí tento historický omyl na pravou míru. Seznamují se s osobností Mikuláše Koperníka krátký článek na str. 83. Frontální výuka čas: 20 minut Četba článku nahlas, žáci se střídají. Před četbou vyhledávají v textu podle pokynů učitelky jména a trénují jejich výslovnost, objasní si význam rčení stáhnout kůži z těla, pupík vesmíru, věchýtek slámy,- význam spojení půl páta století. Článek je psaný jazykem, který se snaží přiblížit věku žáků, ale používá rčení, která žáci nemusí už dnes chápat. Během četby lze na vybraných místech zastavit, přivřít knihu a se žáky předvídat děj: tipněte si, jak děj pokračuje? předvídat (slouží k aktivizaci). Je vhodné vybírat na místech, kde vrcholí napětí a žáci naplno rozvíjejí fantazii. Ihned po přečtení žáci zapisují do sešitu svůj dojem z četby napiš, co si teď myslíš Nekonkretizuji, následující rozhovor stejně nasměřuji na charakterizování vlastností G. Galilei tomu pomáhá i nakreslený panák na tabuli, který symbolizuje danou postavu a žáci k němu připisují vlastnosti zde by se objevily výrazy: odvážný, statečný, chytrý. Shrnutím četby - Pětilístek čas: 10 minut By bylo vytvoření pětilístku žáci píší k danému slovu, viz níž. Pětilístek žáci po nácviku zvládnou vytvořit sami. 4. den blok č. 1 - Přírodověda Opakování - znalostní kooperativní bingo soutěž čas: 45 minut Před vypuknutím je třeba připomenout pravidla pro žáky žáci chodí s pracovním listem po třídě a oslovují spolužáky, aby jim řekli odpověď na danou otázku. Lze omezit 1 spolužák = 1 odpověď. Odpovídající žák sám vpisuje odpověď a potvrdí svým podpisem aby si nevpisovali žáci sami na svůj list. Do binga sestavuje nejprve otázky učitel, ve vyspělých skupinách mohou i žáci otázky musí být jednoznačné, uzavřené. Otázky jsou různě náročné, aby měli šanci i slabší žáci, ve slabých třídách je dobré otázky před začátkem přečíst porozumění. Bingo slouží i jako zápis učiva. Soutěž končí, jakmile někdo získá poslední odpověď a zvolá BINGO. Po soutěži si žáci počítají splněné řady, sloupce, úhlopříčky. Vyučující pak se žáky probírá odpovědi, sjednocují se na správných, domlouvají se o taktice. Soutěž má více variant, po vyzkoušení lze upravit, např. zrušit závěrečný výkřik a tím potlačit soutěživost. 16 K činnosti je vybraný text z čítanky pro 5. ročník (NŠ Brno) na str. 84, 85 A přece se točí (Hana Doskočilová) 38 39

21 Blok č. 2 - Matematika Frontální výuka čas: 20 minut Pro žáky jsou v tomto období velká čísla novým učivem, seznamují se s nimi. Učitelka rozdá všem žákům třídy karty dvě stejné sady názvy planet a dalších kosmických těles. Dá pokyn, aby se podle karet mlčky rozdělili na dvě skupiny sami musí přijít na to, že vytvoří dvě poloviny v každé je 1 sada karet. Žáci jsou v pohybu po celé třídě a před sebou drží viditelně kartu s popisem žáci pojmenují svou skupinu jako polovinu. Vyučující připraví počet karet podle počtu žáků, aby vyšly opravdu poloviny. Vzniklé poloviny se musí znovu rozdělit tentokrát musí zjistit, že se dělí na planety a další kosmická tělesa skupiny nejsou poloviny zjistí porovnáním. Žáci s kartami s názvy planet se řadí podle pokynů od největší k nejmenší, př. obráceně kontrola podle učebnice, př. náhledu na mapě sluneční soustavy. Práce ve dvojicích čas: 15 minut Žáci ve dvojicích zapisují podle pokynů vyučující Zapiš průměr největší nejmenší planety, jak se jmenuje? a další obdobné pokyny slouží k zápisu velkých čísel. Žáci je vyhledávají na prezentovaných plakátech, v učebnicích mezi zajímavostmi, v encyklopediích. Evaluace čas: 10 minut Na závěr si žáci společně čtou velká čísla a přitom si kontrolují správně splněná zadání, zhodnotí svou práci. V dalších hodinách i mimo projekt - mohou žáci tvořit sami slovní úlohy tematicky zaměřené na sluneční soustavu největší, nejmenší, nejdál, nejblíž, o kolik méně, více, sčítat, odčítat. Blok č. 3 Český jazyk Měsíc planety Země, pohyby měsíce Motivace čas: 10 minut Učení lze navodit četbou ukázkou z Čítanky pro 5. ročník z nakl. Nová škola Brno str. 88,89 První lidé na Měsíci (Pavel Klušancev), O prvních krocích na Měsíci (Zdeněk Horský, Zdeněk Mikulášek). Metoda I.N.S.E.R.T. fajfka čas: 25 minut Žáci pracují s nakopírovaným listem papíru z učebnice Přírodověda 5, učebnice pro 5. ročník ZŠ, Člověk a jeho svět, NŠ Brno starší verze není tak podrobná, zahlcená informacemi, zajímavostmi str. 29, 30. Na papír si vpisují 4 značky podle toho, zda informace znají, jsou nové a přijímají je, jsou v rozporu s tím, co znají a nepřijímají, informaci nerozumí. Mezitím vyučující připraví do 4 rohů třídy flipový papír, na každém je 1 značka a žáci po uplynutí dohodnutého času vpisují své informace na příslušný papír, pokud je jejich informace už napsaná, přidají k ní čárku. Učitelka okomentuje informace s fajfkou a +, vysvětlí mínusy a otazníky v diskuzi s pisateli, s třídou. V tomto případě potřebuje i náhled na fáze měsíce, na měsíc využije mapy nebo v případě přístupu na internet vhodné stránky. Shrnutí - pětilístek čas: 10 minut Ke shrnutí nových poznatků může dát pokyn k vytvoření pětilístku, jehož prvním slovem je Měsíc. 5. den blok č. 1 Přírodověda výklad, pokus - Střídání dne a noci, ročních období čas: 45 minut Toto učivo je náročnější na pochopení, proto je lepší, aby jej vysvětlila vyučující str. 26, 27. K pokusu si může připravit lampu, glóbus, pokus je názorně vysvětlený v učebnici na straně 27. Celou výuku může učitelka zahájit vesmírnými hádankami: Ubývá a pak zas roste, řekni, kdo jsi, noční hoste? Kvítím posetá černá zahrada, v noci rozkvétá, ve dne uvadá. Mlsouni ji zamraženou rádi lízají, námořníci podle ní sever hledají. Blok č. 2 Výtvarná výchova Samostatná tvorba žáků - souhvězdí čas: 45 minut Cíl: uplatňuje vlastnosti barev při malbě, tvoří koláž. Činnost může být motivována na začátku četbou z Čítanky pro 5. ročník, nakl. NŠ Brno, str. 80, 81 Proč jsou hvězdy tak krásné? (Pavel Klušancev), Večernice (Stanislav Moša) rozhovor o řeckých bájích, bozích, o příběhu Kallistó. Žáci tvoří obraz noční oblohy se souhvězdím malba temperami, hvězdy (dotvoření obrázku) mohou být z papíru Souhvězdí vytváří podle skutečnosti mají před sebou mapu souhvězdí, jednotlivá souhvězdí případně vytváří podle vlastní fantazie své souhvězdí. Souhvězdí mohou sami pojmenovat. Prezentace prací Na závěr žáci uspořádají výstavu všech prací, komentují své výtvory. Nabízí se zde možnost vymyslet vlastní příběh, který by vysvětlil souhvězdí tak jako poznali příběh Velké medvědice. Blok č. 3 Test - shrnutí učiva z projektu Sluneční soustava Z prezentace prací Sestavování vhodných otázek do testu nejprve každý žák sám může obsáhnout celý blok učiva se spolužákem ve dvojici si vyzkouší, zda umí odpovědět na otázku, zda je odpověď ta správná, očekávaná formulace jasných a uzavřených otázek. Žáci odevzdají otázky vyučující, společně vyberou vhodné vyučující přitom respektuje základní učivo podle cíle, učebnice. Vyřadí otázky, které se opakují, jsou nesrozumitelné vše se žáky. Vyučující potom může sestavit vědomostní test a dát žákům. 6. den uzavření projektu, prezentace výsledků, reflexe činnosti Reflexe Nedokončené věty Práce všech žáků jsou prezentovány během celého projektu, žáci je mají na očích a mohou si je prohlížet i používat k další práci během projektu. Po projektu je lze vystavit ve škole na místě, které je přístupné i ostatním žákům, vyučujícím. Vyučující může zajistit i prezentaci prací a výrobků na www stránkách školy (místní tisk) spolu s fotografiemi žáků při práci v projektu. Může připojit i zprávu z projektu rodiče si rádi přečtou, podívají se. Reflexe činnosti se žáky může proběhnout různým způsobem, líbí se mi pro tuto věkovou skupinu pracovní list s nedokončenými větami dávají informaci o celém průběhu projektu, mohou být anonymní. Nejlepší dneska bylo to Chtěla bych poděkovat (jméno) za Jedna věc, která se mi na projektu nelíbila Nejlepší na práci ve skupině bylo, že Kdybych se mohla vrátit na začátek projektu, tak Z toho, co jsem udělala, mě nejvíc těšilo Nejlepší na tomto projektu by bylo, kdyby Jedna věc, které lituji, že jsem udělala Nejdůležitější věc, kterou jsem se zatím naučila Tím, co mi opravdu v učení pomáhá, je (převzato z Průvodce pro projektové vyučování, nakl. Egredior, 2004) V tento čas je vhodné dát žákům znovu první pracovní list č. 1 byl by pro ně první zpětnou vazbou porovnáním, co se v projektu Sluneční soustava naučili

22 První pracovní list 1 diagnostický vstup do projektu slouží žákům i vyučujícímu Otázka Vím 1. Jak nazýváme skupiny hvězd na obloze? 2. Víš, kolik se nachází planet ve sluneční soustavě? 3. Slunce je planeta nebo hvězda? 4. Za kolik dní se otočí Země kolem Slunce? 5. Víš, co způsobuje střídání ročních období na severní polokouli Země? 6. Je pravda, že Země vykonává dva pohyby současně? 7. Víš, kdy nastává letní a zimní slunovrat? 8. Čím je tvořen vzduch? 9. Uměl bys vysvětlit rozdíl mezi podnebím a počasím? 10. Těšíš se na to, co se dozvíš, zjistíš v projektu Sluneční soustava? Ano nevím ne Správné řešení Pracovní list 2 1. O B L O H A 2. Ž I V O T 3. Z E M E 4. P O D Z I M 5. D E N 6. V O D A Tajenka: Slunce nejbližší hvězda planety Země. Jak se jmenuje nejmenší planeta sluneční soustavy? Přelož do angličtiny: Vesmír: universe Kterou planetu obtáčí prstenec shora dolů? Je Slunce hvězda nebo planeta? První pracovní list 2 - Křížovka s tajenkou pro 2. den: Merkur Země: Earth Uran Hvězda Jak říkáme seskupením hvězd, které vidíme na obloze? Kolik planet je ve sluneční soustavě? Která planeta sluneční soustavy je největší? Jak se jmenuje hvězda, kolem které obíhá Země? NEBE 4. ROČNÍ OBDOBÍ 2. OPAK SMRTI 5. RÁNO ZAČÍNÁ 3. ZEMĚKOULE 6. NUTNÁ K ŽIVOTU BINGO SLUNEČNÍ SOUSTAVA Jak se jmenuje nejmenší planeta sluneční soustavy? Jak říkáme seskupením hvězd, které vidíme na obloze? Na které planetě ve vesmíru existuje život? Kterou planetu sluneční soustavy obklopuje soustava prstenců? Přelož do angličtiny: Vesmír: Země: Kolik planet je ve sluneční soustavě? Co je zdrojem energie pro život na Zemi? Co je to globus? Kterou planetu obtáčí prstenec shora dolů? Která planeta sluneční soustavy je největší? Co tvoří největší část povrchu Země? Která planeta je naší soustavy je nejdál od Slunce? Je Slunce hvězda nebo planeta? Jak se jmenuje hvězda, kolem které obíhá Země? Která planeta sluneční soustavy má nejvyšší teplotu? Co tvoří sluneční soustavu? souhvězdí Na které planetě ve vesmíru existuje život? Země Kterou planetu sluneční soustavy obklopuje soustava prstenců? Saturn 8 Co je zdrojem energie pro život na Zemi? Slunce Co je to globus? zmenšený model Země Jupiter Co tvoří největší část povrchu Země? oceány Která planeta je naší soustavy je nejdál od Slunce? Neptun Slunce Která planeta sluneční soustavy má nejvyšší teplotu? Venuše Co tvoří sluneční soustavu? Slunce planety, planetky měsíce, komety meteority 42 43

23 FYZIKA Feynmanovo pojetí kvantové teorie Aplikovaná metoda: Metodou problémového vyučování Vhodné pro věk/třídu Žáci 1. Ročníku SŠ Potřebný čas 1. Vyučovacích hodin (individuální) Potřebný prostor a uspořádání Třída s počítačovou a zobrazovací technikou Fyzika Kvantová teorie Pomůcky Běžné psací potřeby Pracovní list - žák příloha č. 1 Pracovní list - učitel příloha č. 2 Autor Mgr. Daniel Jetel Potřebné znalosti před zahájením Žáci byli po absolvování předchozích kapitol fyziky seznámeni v kapitole optika s vlnovou teorií světla a také s pojmem korpuskulárně-vlnový dualismus. Dále byli v kapitole kvantová fyzika seznámeni s pravděpodobnostní povahou mikroskopického světa a fyzikou elementárních částic. Vzhledem k nízké hodinové dotaci předmětu jsem každé kapitole fyziky mohl věnovat pouze nezbytné minimum látky zahrnuté ve školních vzdělávacích programech s minimálním počtem opakování probraného učiva. Cíl: Představit žákům netradiční pojetí učiva kvantové fyziky. Hlavním cílem zařazení Feynmanova pohledu na kvantovou teorii do kapitol probíraného učiva bylo ukázat možné přístupy k řešení fyzikálních problémů, které přispívají k hlubšímu pochopení novým pohledem, nevšedním uchopením dané problematiky a snaha zdůraznit existenci a prospěšnost nestandardních přístupů i v dalších, nejen fyzikálních oblastech. U většiny žáků je předmět fyzika brán jako doplňkový a z jejich strany většinou nedochází k vlastní iniciativě ani se o tento předmět nezajímají. Kapitola moderní fyziky je malou výjimkou mezi ostatními kapitolami fyziky, při níž jsem u žáků pozoroval během vyučování zvýšený zájem, který je zřejmě spojen s výskytem těchto fyzikálních témat ve filmu a literatuře (často mi žáci uváděli příklady aplikace kvantové fyziky z různých televizních pořadů, jako Hvězdná brána nebo Červený trpaslík či z literatury sci-fi). Popis vyučovacích hodin: Didaktické postupy, metody a formy výuky: 1. hodina: Zjištění prekonceptů, problémový výklad 2. hodina: Klasický výklad, frontální výuka 3. hodina: Konflikt stávajících konceptů a nových poznatků, problémový výklad 4. hodina: Experiment prostřednictvím interaktivního appletu 5. hodina: Didaktický test ověření účinnosti metod Strukturu prvních tří vyučovacích hodin jsem volil velmi podobnou, a to v pořadí: opakování probrané látky, výklad nové látky ilustrace a procvičení na konkrétních příkladech Kvůli časové tísni jsem po všechny hodiny vynechal zkoušení písemné i ústní. Čtvrtou vyučovací hodinu jsem kromě velmi krátkého opakování celou věnoval ilustraci probrané látky na fyzikálních appletech a po instruktáži i samostatné obsluze těchto programů z řad žáků. Poslední pátá hodina byla věnována didaktickému testu, kterým jsem hodnotil míru osvojení poznatků z učiva předkládaného a procvičovaného v předchozích čtyřech hodinách. První vyučovací hodina: 1) Opakování dříve probrané látky čas: 5 minut a) částicová povaha světla opakování základních fyzikálních vlastností světla z kapitoly částicová fyzika (náboj, energie, stabilita ), význam fotonů při interakci hmoty a výměny energie, b) klasické a kvantové představy o částici. Na začátku hodiny jsem s žáky opakoval dosud probranou látku týkající se světla. Zeptal jsem se jich: Co je to světlo?, na což část studentů odpověděla ve smyslu vlnění elektromagnetického pole a část ve smyslu proudu fotonů. Oba tyto poznatky si žáci přinesli z předchozích vyučovacích hodin. Následně jsem se zaměřil na částicovou povahu světla a zopakoval tento pohled opět formou otázek a odpovědí, např.: Jaké má částice foton vlastnosti? Opět zopakovali, že foton je částice bez elektrického náboje, která je stabilní a má nulovou klidovou hmotnost. Žáci byli v dřívějších hodinách seznámeni s poznatkem, že světlo se častěji popisuje jako vlna, pokud toto záření má dlouhou vlnovou délku a jako částice, pokud toto záření má krátkou vlnovou délku. Během opakování jsem zjistil, že někteří žáci mají představu tohoto dvojího charakteru světla jako částice, která se v prostoru pohybuje po sinusové křivce a tím zároveň vykonává i vlnění (tento názor vzešel z komentáře k nákresu pohybu fotonu na tabuli zhotoveného jedním z žáků). Na tento poznatek reagoval jiný žák argumentem, že fotony se přece stále pohybují rovně. 2) Výklad nové látky čas: 30 minut a) krátké seznámení s postavou Richarda Feynmana V následující části jsem zdůraznil možnost různých pohledů na jakoukoliv problematiku, a to nejen fyzikální. Konkrétně jsem jim pak ilustroval, jak dva na první pohled zcela rozdílné přístupy či názory mohou vést ke stejným závěrům. Navázal jsem potom krátkým životopisem Richarda Feynmana a kromě krátké faktografie jsem popsal jeho talent dívat se na věci kolem sebe novým a často svérázným způsobem. b) neočekávané chování světla při jeho pohybu prostorem možnost pouze pravděpodobnostně určit registraci fotonu v určitém místě prostoru (s ilustrací na příkladu venkovního okna, kdy není možné dopředu určit, zda se daný foton odrazí, projde, nebo se pohltí), Ve druhé části hodiny jsem zaměřil jejich pozornost na skleněnou okenní tabuli ve třídě, a sice na všemi přijímaný jev, že část slunečních paprsků projde oknem do třídy, část paprsků se odrazí a část se pohltí. Na otázku proč tomu tak je, jsem dostal odpověď v tom smyslu, že světlo je vlastně energie a skleněná hmota má schopnost tuto energii přerozdělovat, a proto dojde k pozorovaným jevům. Reagoval jsem tím, že jsem připomněl Planckův vztah kdyby došlo k odebrání části energie sklem prolétajícího světla, musela by se změnit jeho frekvence a tedy i jeho barva, což ve skutečnosti nepozorujeme (například před oknem by byly listy stromů zelené, ale za oknem žluté). Následně jsem žákům sdělil, že kdyby si představili pouze jednu světelnou částici, v jejíž dráze by stála skleněná tabule, tak by nikdo nemohl s přesností dopředu určit, zda tato částice skleněnou tabulí projde, odrazí se, anebo bude pohlcena. A není to možné určit ze samotného principu fungování přírody (upozornil jsem, že na podobný problém jsme narazili už v kapitole kvantové fyziky). Něco ale přece jen možné určit lze, a to jaká je pravděpodobnost toho, zda světlo skleněnou tabulí například projde. (Následovalo opět upozornění na pojem pravděpodobnost z probrané kapitoly kvantové fyziky). Výklad pokračoval o tom, že částice světla se při pohybu prostorem chová ještě daleko podivněji a že částice světla se z jednoho bodu prostoru do druhého bodu pohybuje po všech možných myslitelných trajektoriích, které si můžeme představit. Tato představa sice ve třídě vyvolala rozpaky, ale vzhledem k tomu, že v předchozích hodinách bylo často zdůrazňováno, že v mikrosvětě se vše odehrává naprosto odlišným způsobem, než na který jsme zvyklí z našeho okolí, přijali žáci pro tuto chvíli tento poznatek jako fakt

24 c) libovolnost tvaru a nemožnost určit přesnou trajektorii fotonu registrovanou v bodě B letící ze zdroje A (s důrazem na to, že pokud přijmeme toto podivné chování světla, nebude to s dosavadními poznatky v rozporu, ale že tyto poznatky z tohoto chování vyplynou, a navíc bude možné odvodit i jiné dosavadními prostředky nedostupné fyzikální závěry). 3) Ilustrace probrané látky (prolínání s výkladem nové látky) čas: 10 minut a) průchod paprsků světla okenní tabulí ve třídě. Druhá vyučovací hodina Na začátku hodiny byli žáci motivováni informací, že k odvození spousty zajímavých fyzikálních závěrů nebude třeba nic jiného, než kreslit šipky a různě s nimi manipulovat. 1) Opakování dříve probrané látky čas: 10 minut a) pojem vektor co je vektor, geometrické znázornění, geometrické sčítání vektorů, b) význam vektorů ve fyzice, c) pravděpodobnostní charakter měření. Dále bylo provedeno opakování pojmu vektor. S tímto pojmem se žáci setkali během první kapitoly v předmětu fyziky, ale protože vzhledem k charakteru a pojetí fyziky na SOŠ bez technického zaměření nebyl tento pojem v dalších kapitolách příliš užíván a procvičován, byla opakování tohoto pojmu a zvláště provádění operací s vektory věnována značná část vyučovací hodiny. Dále byl zopakován obsah minulé hodiny, zvláště to, že dojde-li k určitému fyzikálnímu jevu, například, že foton vyslaný z bodu A je registrován v bodě B, nelze s jistotou předpovědět. Pouze lze určit pravděpodobnost, se kterou k tomuto jevu dojde. Bylo zopakováno, že tuto pravděpodobnost lze znázornit pomocí šipky a že pravděpodobnost toho, že k určitému jevu dojde, udává druhá mocnina délky šipky, která je tomuto jevu přiřazená. Následovala řada příkladů na určení pravděpodobnosti z délky šipky a naopak z délky šipky určit pravděpodobnost daného jevu. 2) Výklad nové látky čas: 25 minut a) vysvětlení principu přiřazování šipky pro situaci, částice světla pohybující se po určité dráze, b) význam druhé mocniny délky šipky jako pravděpodobnosti, c) slučování šipek, výsledná pravděpodobnost. Dále byl vysloven problém týkající se toho, co se stane, pokud k danému jevu lze dospět různými cestami. Byl nakreslen obrázek popisující let fotonu z bodu A do bodu B s třemi zakreslenými trajektoriemi jeho pohybu. Byla vyslovena informace, že každé možnosti, jak se foton může dostat z bodu A do bodu B je přiřazena šipka, ale že tyto šipky nemusí být obecně stejné. To, jak zjistíme, jak kterou šipku nakreslit, jsem ponechal jako výklad do další hodiny a dál se věnoval pouze tomu, co udělat, pokud k danému jevu může dojít více nerozlišitelnými způsoby a těmto způsobům jsou přiřazeny různé šipky. Žákům bylo sděleno, že tyto šipky je nutno sloučit a konkrétně je sečíst, a to stejně, jako se sčítají vektory a že pro názornost budeme vše provádět graficky. Dále jsem vyslovil, že šipka, která vznikne součtem jednotlivých šipek, má důležitý fyzikální význam. Druhá mocnina její velikosti má význam pravděpodobnosti, že k danému jevu dojde; například, že částice vypuštěná z bodu A je registrována v bodě B. Následovala řada příkladů, kdy žáci slučovali skupinu zadaných šipek a určovali pravděpodobnost, kterou výsledná šipka udává. 3) Ilustrace probrané látky čas: 15 minut a) sada příkladů na sloučení souboru dílčích šipek v šipku výslednou Třetí vyučovací hodina 1) Opakování dříve probrané látky čas: 10 minut a) princip přiřazení šipky k danému jevu, b) určení pravděpodobnosti, určení výsledné šipky pomocí součtu dílčích šipek. V první části hodiny jsem zopakoval princip přiřazení šipky k danému jevu a to, že pokud k danému jevu může dojít více způsoby, je nutné každému způsobu přiřadit šipku s důrazem, že tyto šipky nejsou obecně stejné. Dále žáci v příkladech opakovali určení pravděpodobnosti představované danou šipkou a určení výsledné šipky pomocí součtu dílčích šipek. 2) Výklad nové látky čas: 25 minut a) zavedení pojmu kvantové stopky, b) určení směru šipky. V druhé části hodiny jsem žákům sdělil, že pokud budeme zkoumat nějaký konkrétní jev (např. registraci částice světla vyslaného ze zdroje v bodě A v bodě B), kde budeme různým možnostem realizace tohoto jevu (např. každé možné trajektorii spojující A a B) přiřazovat šipky, pak velikost těchto šipek bude pro konkrétní příklad vždy stejná, avšak co se bude pro každou šipku přiřazené určité možnosti obecně lišit, bude její směr. Dále jsem žákům přiblížil způsob, kterým zjistíme, jak je která šipka orientovaná. Ilustroval jsem tento problém opět na příkladu fotonu vyslaného z bodu A do bodu B pohybujícího se po třech možných trajektoriích. Seznámil jsem je s tím, že v okamžiku, kdy foton opustí zdroj v bodě A, začne se šipka otáčet, jako by byla ručičkou v hodinovém strojku. V momentě, kdy foton opustí zdroj, začne se ručička ve strojku otáčet a v okamžiku registrace v bodě B se ručička zastaví. Celou situaci jsem ilustroval na ručních stopkách s poznámkou, že pro částici světla by se ručička pohybovala daleko rychleji a to v závislosti na energii zkoumané částice světla. Následovalo vylíčení problému odrazu světla vyslaného z bodu A od zrcadla s určením pravděpodobnosti registrace v bodě B. Nejprve jsem mezi body A a B na tabuli zakreslil trajektorii, která odpovídá zákonu odrazu a dopadu. Na této trajektorii jsem demonstroval postupné otáčení ručiček kvantových stopek po dobu letu fotonu z bodu A do bodu B. Následně jsem zakreslil na tabuli šipku se směrem shodným s ručičkou kvantových stopek. Připomněl jsem, že mezi dvěma body prostoru se částice pohybuje po jakékoliv myslitelné trajektorii a do obrázku zakreslil další dvě. Dále jsem upozornil na to, že délka těchto dvou trajektorií bude jistě jiná než délka trajektorie, kterou jsme se původně zabývali a tudíž, že čas, po který se ručička kvantových stopek pohybovala, je delší a tedy, že šipka přiřazená těmto dvěma možnostem bude mít jiný směr. Zakreslil jsem pak dané šipky na tabuli. Zeptal jsem se žáků, zda by mohli sami navrhnout nějaké další možnosti, jak by se foton z bodu A do bodu B mohl pohybovat. Žáci pak navrhovali mnoho různých trajektorií fotonu. Žákům jsem poté sdělil, že z důvodu zjednodušení a názorné ilustrace problému se omezíme na trajektorie, které jsou tvořeny dvěma úsečkami s lomením na zrcadle, a to ještě na velmi omezené množství, protože těchto trajektorií bychom mohli jistě namalovat na tabuli velmi mnoho, což by ovšem celou situaci znepřehlednilo. Žáci vzápětí správně poznamenali, že ve skutečnosti bych mohl nakreslit neomezené množství různých trajektorií a pro určení přesné konečné pravděpodobnosti bych musel sečíst všech nekonečně mnoho šipek. Vysvětlil jsem, že v tomto konkrétním příkladu jde pouze o pochopení principu této metody a že s použitím těch málo šipek na tabuli opravdu dojdu k pravděpodobnosti sice pouze přibližné, ovšem pro ilustraci principu problému podstatné. A motivoval jsem je na příští hodinu, že se podíváme, jak bude situace vypadat, přenecháme-li práci výpočetní technice, která si s množstvím šipek, jejich podobou i sčítáním poradí mnohem lépe a rychleji. Po vzoru postupu z Feynmanovy knihy Neobyčejná teorie světla jsem desku zrcadla nakreslenou na tabuli rozdělil na několik stejných úseků a každým jsem vedl jednu trajektorii zkoumaného fotonu. Délku jednotlivých trajektorií jsem zanesl do grafu a zakreslil příslušné šipky. Sami žáci poté měli za úkol dané šipky sečíst, a získat tak šipku určující výslednou pravděpodobnost toho, že foton letící z bodu A zaregistrujeme v bodě B. Po zákresu šipek jsem žákům sdělil poznatek, že k délce výsledné šipky a tudíž i pravděpodobnosti nejvíce přispívají šipky příslušné těm možnostem, kdy se foton pohyboval blízko po trajektorii odpovídající zákonu dopadu a odrazu z klasické 46 47

25 optiky. Tyto trajektorie jsou tudíž nejdůležitější. Ukázali jsme si shodu s poznatkem z klasické fyziky a to, že se světlo pohybuje po trajektorii odpovídající zákonu dopadu a odrazu. Ke konci hodiny jsem ještě jednou zdůraznil, že pro určení přesné pravděpodobnosti bychom opravdu museli sečíst nekonečné množství šipek odpovídající všem myslitelným drahám a že ani počítač by to tímto způsobem nedokázal, ale že existují pokročilé matematické metody, kterými tuto pravděpodobnost určit lze, nicméně jejich podstata spočívá na principu, o kterém jsme se tuto hodinu bavili. 3) Ilustrace probrané látky čas: 10 minut a) ilustrace metody šipek na problému odrazu světla od rovinného zrcadla. Čtvrtá vyučovací hodina Škola je poměrně slušně vybavena počítačovou i zobrazovací technikou, k dispozici jsou školní notebooky, přenosné projektory a učebny s plazmovými televizory. Učitelé tuto techniku často využívají a žáci jsou na používání této techniky zvyklí. Vzhledem k téměř nulové vybavenosti školy pomůckami na výuku fyziky je výpočetní technika velmi dobrým prostředkem, jak žákům fyzikální problémy přiblížit díky například java appletům. Struktura hodiny 1) Opakování dříve probrané látky čas: 10 minut a) opakování principu přiřazení šipek, slučování šipek, b) problém odrazu světla od zrcadla. Na začátku hodiny jsme si stručně zopakovali látku předchozích tří hodin. Ve zbylé části hodiny byly žákům představeny fyzikální applety, které demonstrovaly slučování šipek příslušné různým trajektoriím fotonu pohybujícího se z bodu A do bodu B a problém odrazu fotonu od rovinného zrcadla. 2) Demonstrace probrané látky na fyzikálních appletech čas: 35 minut a) demonstrace prováděná na appletech učitelem, b) vyzkoušení obsluhy programů žáky. Stručně jsem žáky seznámil s prostředím a obsluhou appletů, s jeho fyzikálním významem a sami měli možnost si obsluhu appletů vyzkoušet. Při samotné demonstraci jsem žákům opět zdůraznil, že ani výpočetní technika nedokáže určit výslednou pravděpodobnost daného fyzikálního jevu přesně, ale že se danému výsledku dokáže dobře přiblížit a hlavně názorně objasnit princip získání daného výsledku. Jako první jsem představil program ilustrující přiřazování a slučování šipek příslušejících různým trajektoriím fotonu pohybujícího se z bodu A do bodu B. Prostředí a obsluhu programu jsem žákům přiblížil na dvou příkladech: Nejprve jsem zvolil možnost vykreslení tras bez jakéhokoliv bodu zlomu. Byla vykreslena pouze jedna trajektorie, přímá spojnice zdroje a detektoru a dílčí šipky splývající s výslednou. Žákům jsem předvedl, že tento výsledek se nezmění, pokud bych volil různé šíře koridoru. V druhém příkladu jsem zvolil jeden bod zlomu a široký koridor. Opět byly vykresleny trajektorie, dílčí šipky a šipka výsledná. Při volbě úzkého a tenkého koridoru jsem demonstroval, že čím jsou zvolené trasy bližší přímé spojnici obou bodů, tím je výsledná šipka a tím i pravděpodobnost registrace fotonu v detektoru vyšší. Dále jsem žákům nechal prostor, aby si sami vyzkoušeli navolit počet bodů zlomu a šíři koridoru tras fotonu. Žáci postupně zkoušeli všechny možné kombinace a ověřovali si poznatek, že čím jsou délky těchto trajektorií blíže trajektorii klasické, tím více přispívají k výsledné šipce. Jako nedostatek programu shledali žáci to, že nelze volit počet vykreslovaných trajektorií, protože počet byl trvale nastaven na pět tras. Jako druhý jsem žákům představil program ilustrující problém odrazu světla od rovinného zrcadla. Prostředí a obsluhu programu jsem žákům přiblížil na dvou příkladech: Nejprve jsem využil výchozího nastavení programu a ilustroval jsem situaci, kdy body odrazu jsou rovnoměr- ně rozmístěné v rovině zrcadla. Při spuštění programu se vykreslené šipky i znázornění jejich slučování otáčejí, což jsem žákům vysvětlil tím, že program sleduje vývoj situace v čase, kdy se ručičky kvantových stopek stále otáčejí a že pro zastavení otáčení je nutné použít volbu stop, čímž se znázorněná situace zastaví, a stane se přehlednější. V druhém příkladu jsem ukázal, co by se stalo, kdybychom rovinu zrcadla upravili tím, že bychom například některé jeho části odstranili. Žáci zpozorovali, že výsledná šipka vzniklá sloučením dílčích šipek není nezanedbatelná, a že tedy bude i nezanedbatelná pravděpodobnost toho, že registrujeme světelnou částici při odrazu od zrcadla při znemožnění odrazu od prostřední části. Žákům jsem připomněl pojem difrakční mřížka a spojil ho s výše zmíněnou situací. Dále jsem předvedl žákům volbu, kdy se pracovní plocha vyčistí a uživatel má sám možnost volit trajektorie světla a sledovat jaký vliv má jeho volba na výslednou pravděpodobnost. Tato možnost byla žáky přijímána velmi vřele a taktéž byla vřele přijímána skutečnost, že zvolené trajektorie jsou barevně odlišné, stejně jako příslušné šipky, a je tak dobře patrné, jak která trasa má na výslednou pravděpodobnost při slučování šipek vliv. Nevýhodu tohoto programu žáci shledávali v starším grafickém rozhraní a v umístění animace součtu šipek do bodu registrace, které ji činí méně přehlednou. Jako třetí program jsem žákům předvedl program ilustrující opět problém odrazu světla od rovinného zrcadla. Prostředí a obsluhu programu jsem žákům přiblížil na dvou příkladech: Nejprve jsem využil výchozího nastavení programu a ilustroval jsem situaci, kdy body odrazu jsou rovnoměrně rozmístěné v rovině zrcadla. Program kromě trajektorií grafického součtu šipek také vykreslí časový graf, v němž je zaznamenán čas, který potřebuje foton k překonání konkrétní trajektorie. K druhému příkladu jsem využil volbu Posun 250, čímž došlo k posunu osy zrcadla a byl demonstrován fakt, že šipky přiřazené trajektoriím s bodem odrazu na krajích zrcadla mají při slučování navzájem destruktivní charakter, což se projevilo na zobrazení součtu šipek. Dále si mohli obsluhu programu vyzkoušet žáci, a využít tak například i volbu kmitočet světla, který ovlivnil rychlost otáčení šipek, což žáci zaregistrovali v zobrazení součtu dílčích šipek. Jako výhodu tohoto programu žáci shledali jeho větší grafickou přehlednost, ovšem velmi jim chyběla možnost zkoumat, jak jednotlivé trajektorie k výsledné pravděpodobnosti přispívají (což bylo u výše zmíněného programu řešeno možností jednotlivé trajektorie přidávat či ubírat, navíc s barevným rozlišením). Pátá vyučovací hodina 1) Didaktický test čas: 20 minut V této hodině byl žákům zadán didaktický test (příloha č. 1 žák, příloha č. 2 učitel) s cílem ověřit míru osvojení poznatků z probrané látky v kapitole Feynmanova formulace kvantové fyziky. Test se skládá z pěti otázek a na jeho vypracování měli žáci 20 minut. 2) Oprava didaktického testu čas: 15 minut Jednotlivé úlohy byly ohodnoceny následujícím počtem bodů: Úloha č. 1 1 bod, úloha č. 2, 3, 4 2 body, úloha č. 5 3 body počet bodů známka Úspěšnost studentů v tomto didaktickém testu výrazně nevybočuje z výsledků, které studenti vykazovali za celou předešlou část školního roku, dokonce ji lze označit za mírně nadprůměrnou. Největší obtíže měli studenti s úlohou č. 5, u níž měli sami formulovat hlavní body probírané látky. Špatná schopnost vyjádřit a formulovat myšlenky se ovšem u těchto studentů projevovala i v jiných kapitolách fyziky a také v jiných předmětech. Nejmenší obtíže měli studenti s úlohou č. 2 vyžadující řešení problému grafickým způsobem

26 Pracovní list - žák Téma: Třída: Jméno a příjmení: Datum: Applet: Feynmanův přístup ke kvantové fyzice SireniFotonu.jar 2. Šíření světla mezi dvěma body volným prostorem a) V programu zvolte nabídku Lom světla. Všechny další nabídky ponechte na výchozích hodnotách. b) Posouvejte černým jezdcem a zkoumejte, jak která trajektorie přispívá k celkové amplitudě pravděpodobnosti detekce světelné částice (které černé šipky přispívají nejvíce k výsledné červené šipce). Zkoumejte, které body v časovém grafu přísluší trajektoriím nejvíce přispívající k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice. Zapište výsledky svého pozorování: 1. Seznamte se s prostředím simulace a) Spusťte program. Zobrazí se vám dvě okna simulace. b) Zaměřte se na okno s názvem Šíření částice světla s optickým prvkem, v němž se nachází prvky představující zdroj částice světla a detektor, mezi nimiž jsou vykresleny trajektorie, po nichž se částice mezi oběma místy pohybuje. c) V témže okně si všimněte grafu, který představuje závislost času, jenž potřebuje částice pro překonání určité trajektorie. V tomto grafu se nalézá též žlutá úsečka, která vám pomůže s identifikací konkrétního času příslušného konkrétní trajektorii, kterou si pomocí černého bodu-jezdce uprostřed optického prvku můžete označit. d) V tomto okně se dále nacházejí nabídky umožňující měnit vlnovou délku světla, měřítko soustavy souřadnic a nabídky umožňující zkoumat odraz světla od zrcadla, lom světla, průchod světla čočkou a interferenci světla. Nakonec se zde nachází volba reset, která vrací simulaci do výchozího stavu. e) Zaměřte se na okno s názvem Složení amplitud pravděpodobnosti, v němž jsou vykresleny amplitudy pravděpodobnosti v podobě šipek přiřazené jednotlivým trajektoriím (černě), amplituda pravděpodobnosti příslušná trajektorii označené jezdcem (žlutě) a výsledná amplituda pravděpodobnosti (červeně). Dále v druhém okně nalezneme údaj o relativní pravděpodobnosti detekce částice světla v detektoru. f) Vyzkoušejte si během 3 minut možnosti práce s programem. Nahodile posouvejte zdroj i detektor po pracovní ploše, měňte tvar optického prvku, měňte vlnovou délku světla i index lomu optického prvku. Sledujte změny časového grafu a amplitud pravděpodobnosti. c) Přesunujte zdroj a detektor do různých pozic na pracovní ploše a zkoumejte podobně jako v úkolu b) vztah mezi zvolenými trajektoriemi a výslednou pravděpodobností detekce světelné částice. Zapište výsledky svého pozorování: d) Zvolte nabídku reset, která vám vrátí simulaci do výchozího stavu a zvolte nabídku volby Lom světla. e) Měňte vlnovou délku světla a pozorujte, jak se mění skládání amplitud pravděpodobnosti (pozorujte zejména rozdíl mezi nejmenší a největší hodnotou vlnové délky). Zapište výsledky svého pozorování a pokuste se je odůvodnit:

27 f) Měňte měřítko jednotky systému souřadnic a sledujte jaký má vliv zmenšování a zvětšování jednotky na skládání amplitud pravděpodobnosti. Zapište výsledky svého pozorování a pokuste se je odůvodnit: d) Pomocí bodů po okraji optického prvku měňte jeho tvar. Zkoumejte změny v časovém grafu a ve skládání amplitud pravděpodobností. Jiné parametry zatím neměňte. e) Pokuste se optický prvek pozměnit tak, aby čas pro částici letící po jakékoliv z trajektorií byl stejný (využijte černého jezdce a časového grafu). Nejprve se o to pokuste pouze manipulací s body na jedné straně optického prvku. Poté rovnoměrnou manipulací s body po obou stranách prvku. Zakreslete tvar optického prvku získaného oběma způsoby (využijte číselných os): 3. Šíření světla čočkou a) Zvolte nabídku Průchod čočkou, počet trajektorií snižte na 30.. Další volby ponechejte na výchozích hodnotách, tvar optického prvku prozatím neměňte. b) Zkoumejte, jaké trajektorie přispívají nejvíce k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice. Provádějte totéž pro různé hodnoty indexu lomu optického prvku. Zapište výsledky svého pozorování: c) Měňte tvar optického prvku a pozorujte, jaká má tato manipulace vliv na časový graf. Pozorujte, jaký vliv má na měření změna indexu lomu. Zapište výsledky svého pozorování:

28 f) Zkoumejte jaký vliv na tvar optického prvku z úkolu e) má změna indexu lomu. Zapište výsledky svého pozorování: Zkoumejte, jak se nyní mění výsledná pravděpodobnost detekce světelné částice při vertikálním pohybu detektoru. Zapište výsledky svého pozorování: 4. Lom světla a) Zvolte nabídku Lom světla b) Pohybujte zdrojem a detektorem, měňte indexy lomu obou prostředí a zkoumejte, jaké trajektorie přispívají k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice nejvíce. 6. Interference světla a) Zvolte nabídku Interference světla. b) Zkoumejte, jaké trajektorie přispívají nejvíce k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice. Zapište výsledky svého pozorování:. 5. Odraz světla a) Zvolte nabídku Odraz od Zrcadla a nabídku Pouze vertikální pohyb detektoru. Neměňte polohu clon. b) Zkoumejte, jak se mění výsledná pravděpodobnost detekce světelné částice při vertikálním pohybu detektoru. c) Změňte polohu prostřední clony posuvem jejích krajních bodů tak, aby vznikly dvě úzké štěrbiny o velikosti zhruba pěti jednotek měřítka systému souřadnic. g) Pokud jste všechny předchozí úkoly splnily, můžete zkoumat vliv změny dalších parametrů (vlnové délky světla, indexu lomu, jednotky systému souřadnic, polohy detektoru a zdroje, změny tvaru zrcadla) na výslednou pravděpodobnost detekce světelné částice a své závěry popsat či zakreslit či napsat své názory a připomínky týkající se práce s programem:

29 Pracovní list učitel Téma: Cílová skupina: Pomůcky: Časová dotace: Kvantová fyzika Feynmanův přístup ke kvantové fyzice Žáci SŠ Applet SireniFotonu.jar 45 minut 2. Šíření světla mezi dvěma body volným prostorem a) V programu zvolte nabídku Lom světla. Všechny další nabídky ponechte na výchozích hodnotách. b) Posouvejte černým jezdcem a zkoumejte, jak která trajektorie přispívá k celkové amplitudě pravděpodobnosti detekce světelné částice (které černé šipky přispívají nejvíce k výsledné červené šipce). Zkoumejte, které body v časovém grafu přísluší trajektoriím nejvíce přispívající k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice. Zapište výsledky svého pozorování: 1. Seznamte se s prostředím simulace a) Spusťte program. Zobrazí se vám dvě okna simulace. b) Zaměřte se na okno s názvem Šíření částice světla s optickým prvkem, v němž se nachází prvky představující zdroj částice světla a detektor, mezi nimiž jsou vykresleny trajektorie, po nichž se částice mezi oběma místy pohybuje. c) V témže okně si všimněte grafu, který představuje závislost času, jenž potřebuje částice pro překonání určité trajektorie. V tomto grafu se nalézá též žlutá úsečka, která vám pomůže s identifikací konkrétního času příslušného konkrétní trajektorii, kterou si pomocí černého bodu-jezdce uprostřed optického prvku můžete označit. d) V tomto okně se dále nacházejí nabídky umožňující měnit vlnovou délku světla, měřítko soustavy souřadnic a nabídky umožňující zkoumat odraz světla od zrcadla, lom světla, průchod světla čočkou a interferenci světla. Nakonec se zde nachází volba reset, která vrací simulaci do výchozího stavu. e) Zaměřte se na okno s názvem Složení amplitud pravděpodobnosti, v němž jsou vykresleny amplitudy pravděpodobnosti v podobě šipek přiřazené jednotlivým trajektoriím (černě), amplituda pravděpodobnosti příslušná trajektorii označené jezdcem (žlutě) a výsledná amplituda pravděpodobnosti (červeně). Dále v druhém okně nalezneme údaj o relativní pravděpodobnosti detekce částice světla v detektoru. f) Vyzkoušejte si během 3 minut možnosti práce s programem. Nahodile posouvejte zdroj i detektor po pracovní ploše, měňte tvar optického prvku, měňte vlnovou délku světla i index lomu optického prvku. Sledujte změny časového grafu a amplitud pravděpodobnosti. K délce červené šipky a tedy k výsledné amplitudě pravděpodobnosti nejvíce přispívají ty dílčí šipky, které přísluší trajektoriím blízkým přímé spojnici zdroje a detektoru. Dle časového grafu jsou to ty trajektorie, k jejichž překonání potřebuje částice světla nejmenší čas. c) Přesunujte zdroj a detektor do různých pozic na pracovní ploše a zkoumejte podobně jako v úkolu b) vztah mezi zvolenými trajektoriemi a výslednou pravděpodobností detekce světelné částice. Zapište výsledky svého pozorování: I v případě přesouvání zdroje a detektoru pozorujeme stejný výsledek jako v předchozím příkladě, a to že k výsledné amplitudě pravděpodobnosti nejvíce přispívají ty dílčí šipky, které příslušejí trajektoriím blízkým přímé spojnici zdroje a detektoru. Dle časového grafu jsou to opět ty trajektorie, k jejichž překonání potřebuje částice světla nejmenší čas. d) Zvolte nabídku reset, která vám vrátí simulaci do výchozího stavu a zvolte nabídku volby Lom světla. e) Měňte vlnovou délku světla a pozorujte, jak se mění skládání amplitud pravděpodobnosti (pozorujte zejména rozdíl mezi nejmenší a největší hodnotou vlnové délky). Zapište výsledky svého pozorování a pokuste se je odůvodnit: Při nejmenší zvolené vlnové délce je destruktivní charakter šipek příslušných k trajektoriím nejvíce vzdáleným od přímé spojnice zdroje a detektoru mnohem patrnější než při zvolené největší vlnové délce, kdy se na výsledné amplitudě pravděpodobnosti podílí více dílčích šipek. Je to dáno tím, že šipky, které znázorňují dílčí amplitudy pravděpodobnosti, se pro světlo s kratší vlnovou délkou otáčejí rychleji, než je tomu u světla s větší vlnovou délkou, a tudíž se pro stejnou vzdálenost stihnou pootočit o větší úhel

30 f) Měňte měřítko jednotky systému souřadnic a sledujte jaký má vliv zmenšování a zvětšování jednotky na skládání amplitud pravděpodobnosti. Zapište výsledky svého pozorování a pokuste se je odůvodnit: Při zmenšování měřítka jednotky systému souřadnic dochází k zvětšování výsledné amplitudy pravděpodobnosti. Při zmenšení měřítka dochází k tomu, že délky všech trajektorií se k sobě blíží. Díky tomu se rozdíl pootočení dílčích amplitud pravděpodobností též stále zmenšuje, což se projeví v podobné orientaci dílčích šipek, které pak přispívají k celkové amplitudě pravděpodobnosti. Při zvětšování měřítka přestává být patrný příspěvek trajektorií blízkých k přímé spojnici zdroje a detektoru rozdíl jejich délky se zvětšuje, a tím pádem i rozdíl v pootočení dílčích šipek příslušných těmto trajektoriím. d) Pomocí bodů po okraji optického prvku měňte jeho tvar. Zkoumejte změny v časovém grafu a ve skládání amplitud pravděpodobností. Jiné parametry zatím neměňte. e) Pokuste se optický prvek pozměnit tak, aby čas pro částici letící po jakékoliv z trajektorií byl stejný (využijte černého jezdce a časového grafu). Nejprve se o to pokuste pouze manipulací s body na jedné straně optického prvku. Poté rovnoměrnou manipulací s body po obou stranách prvku. Zakreslete tvar optického prvku získaného oběma způsoby (využijte číselných os): 3. Šíření světla čočkou a) Zvolte nabídku Průchod čočkou, počet trajektorií snižte na 30.. Další volby ponechejte na výchozích hodnotách, tvar optického prvku prozatím neměňte. b) Zkoumejte, jaké trajektorie přispívají nejvíce k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice. Provádějte totéž pro různé hodnoty indexu lomu optického prvku. Zapište výsledky svého pozorování: K výsledné amplitudě pravděpodobnosti nejvíce přispívají ty dílčí šipky, které přísluší trajektoriím blízkým přímé spojnici zdroje a detektoru. Dle časového grafu jsou to opět ty trajektorie, k jejichž překonání potřebuje částice světla nejmenší čas. Změnou indexu lomu dochází k celkovému posunutí časového grafu, ne však ke změně jeho tvaru. c) Měňte tvar optického prvku a pozorujte, jaká má tato manipulace vliv na časový graf. Pozorujte, jaký vliv má na měření změna indexu lomu. Zapište výsledky svého pozorování: Čím větší vrstvou optického prvku musí světlo procházet, tím více se prodlouží čas potřebný k jeho překonání. To se projevuje v časovém grafu zvýšením hodnoty pro konkrétně zvolenou trajektorii, a tedy změnou tvaru tohoto grafu. Zvětšováním indexu lomu dochází dále k zvyšování hodnot v časovém grafu. Pozn.: Přesné umístění v systému souřadnic v pracovních listech žáků může být rozdílné od výše znázorněných na základě umístění okrajů optického prvku, avšak základní tvar by měl být vždy shodný

31 f) Zkoumejte jaký vliv na tvar optického prvku z úkolu e) má změna indexu lomu. Zapište výsledky svého pozorování: Zkoumejte, jak se nyní mění výsledná pravděpodobnost detekce světelné částice při vertikálním pohybu detektoru. Při zvětšování indexu lomu je zapotřebí menší vrstvy optického prvku, kterou částice světla na konkrétní trajektorii prochází k tomu, aby došlo k pozměnění času, který částice k překonání této trajektorie potřebuje. Optický prvek se stává užší. V případě zmenšování indexu lomu je tomu naopak. Optický prvek se stává tlustší a při indexu lomu rovnému jedné nelze rovnosti časů vůbec dosáhnout. Zapište výsledky svého pozorování: K výsledné amplitudě pravděpodobnosti nejvíce přispívají ty dílčí šipky, které přísluší trajektoriím s bodem odrazu v blízkosti vodorovné osy mezi zdrojem a detektorem, tedy ty trajektorie, které jsou nejvíce blízké trajektorii splňující zákon odrazu a dopadu z klasické fyziky. 4. Lom světla a) Zvolte nabídku Lom světla b) Pohybujte zdrojem a detektorem, měňte indexy lomu obou prostředí a zkoumejte, jaké trajektorie přispívají k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice nejvíce. 6. Interference světla a) Zvolte nabídku Interference světla. b) Zkoumejte, jaké trajektorie přispívají nejvíce k výsledné pravděpodobnosti detekce světelné částice. Zapište výsledky svého pozorování: K výsledné amplitudě pravděpodobnosti tentokrát obecně nejvíce nepřispívají ty dílčí šipky, které příslušejí trajektoriím blízkým přímé spojnici zdroje a detektoru, ale jsou to opět trajektorie, k jejichž překonání potřebuje částice světla nejmenší čas. Změnou indexu lomu dochází k vychýlení minima časového grafu a pro různé polohy zdroje a detektoru zjišťujeme, že trajektorie příslušející minimu časového grafu je od přímé spojnice mírně vychýlená. U této trajektorie si je též možné všimnout jejího lomu na optickém rozhraní, které odpovídá předpovědi z klasické fyziky (lom ke kolmici pro n2 větší než n1, a naopak lom od kolmice pro n1 větší než n2). 5. Odraz světla a) Zvolte nabídku Odraz od Zrcadla a nabídku Pouze vertikální pohyb detektoru. Neměňte polohu clon. b) Zkoumejte, jak se mění výsledná pravděpodobnost detekce světelné částice při vertikálním pohybu detektoru. c) Změňte polohu prostřední clony posuvem jejích krajních bodů tak, aby vznikly dvě úzké štěrbiny o velikosti zhruba pěti jednotek měřítka systému souřadnic. Při původním nastavení clon pozorujeme v místě za clonou nejmenší pravděpodobnost detekce částice světla. Při vertikálním pohybu zjišťujeme, že se pravděpodobnost zvyšuje v místě, kde se mezi zdrojem a detektorem clona nevyskytuje. Při vytvoření dvou štěrbin se v místě za clonou, kde jsme původně naměřili nejmenší pravděpodobnost detekce částice světla, se nyní naopak nachází místo s maximální hodnotou pravděpodobnosti detekce a při vertikálním pohybu detektoru se tato hodnota postupně snižuje k minimu a poté opět stoupá k maximu. Toto kolísání hodnot se při pohybu detektoru pravidelně opakuje. Pozorujeme vznik interferenčních maxim a minim známý z dvojštěrbinového experimentu. g) Pokud jste všechny předchozí úkoly splnily, můžete zkoumat vliv změny dalších parametrů (vlnové délky světla, indexu lomu, jednotky systému souřadnic, polohy detektoru a zdroje, změny tvaru zrcadla) na výslednou pravděpodobnost detekce světelné částice a své závěry popsat či zakreslit či napsat své názory a připomínky týkající se práce s programem: Zde žáci mohou prezentovat své další získané výsledky, názory či připomínky

32 MATEMATIKA Znáš své město Trocha statistiky neuškodí aneb jak je to se silniční dopravou Aplikovaná metoda: Skupinová a kooperativní výuka Vhodné pro věk/třídu 2. stupeň, 6-7 ročník Potřebný čas 5 vyučovacích hodin + domácí příprava a zpracování Potřebný prostor a uspořádání Třída s počítačovou a zobrazovací technikou, aktivity v terénu Lze realizovat i interdisciplinárně jako velký projektový týden Matematika Pomůcky Autor Potřebné znalosti před zahájením Třídní projekt Znáš své město? by měl být realizován v rámci jednoho týdne. Projekt jde napříč všemi vyučovacími předměty. Popsáno na konci kapitoly. Detailně je zde popsána MATEMATIKA. Statistika, procenta, trojčlenka, přímá úměrnost. Psací potřeby, kancelářský papír min. velikost A3 na plakát, lze zpracovat i elektronicky Mgr. Miroslava Aulíková Projekt navazuje na elementární znalosti ze všech vzdělávacích oblastí, které si žáci vytvořili během ročníku ZŠ. Je zaměřen na to, aby žáci poznali zejména zeměpisné, sociální, kulturně-historické souvislosti života svého města. Cíl: Získat co nejvíce různorodých informací o silniční dopravě ve městě na vybrané trase, tyto informace vhodným způsobem zpracovat, vyhodnotit, vytvořit plakát a využít je v závěrečné soutěži celého projektu. Úkol: Vytvořit přehledy o automobilové dopravě na vybrané trase v daném časovém intervalu (20 min) formou plakátu a zpracovat návrh na řešení problematické situace. Časový rozsah: Fáze Vyučovací hodina Obsah Přípravná fáze 1. vyuč. hod. motivace (15 20 min.) výběr oblasti zkoumání (15 20 min.) vytvoření skupin (5 20 min.) 2. vyuč. hod. návrhy na zpracování dat (10 min) vymezení úkolů ve skupině (35 min) Sběr dat 3. vyuč. hod. sběr dat v terénu Zpracování dat 4. vyuč. hod. zpracování dat + tvorba plakátu Závěr 5. vyuč. hod. závěrečná prezentace (5 min/skupina) závěrečné zhodnocení (5 10 min) První vyučovací hodina Příprava - motivace, výběr oblasti zkoumání, vytvoření skupin Motivace žáků poukázat na složitou a nadměrnou dopravu na hlavní trase městem nenásilnou formou. Možnosti motivace: jednotliví žáci popisují svou cestu do školy a ze školy, snaží se je mezi sebou porovnat a zaměřit se na nejproblémovější úsek, využití motivačního videa zapojení žáků vyšších ročníků, kteří připraví a prezentují krátký videozáznam o dopravní situaci ve městě na několika předem určených místech,žáci pak je porovnají a vyberou nejproblémovější úsek, využití názorů rodičů na dopravní situaci ve městě, které žáci získají v rámci předem zadaného domácího úkolu. Časová dotace: minut Výběr oblasti zkoumání žáci dávají návrhy, na co se při zkoumání dopravní situace na vybrané trase ve městě zaměřit (jednotlivé návrhy se zapíší na tabuli a žáci sami vyberou ty nejvhodnější a nejzajímavější) učitel nasměruje žáky na statistický průzkum průjezdnosti vybrané trasy a zpracování získaných dat Časová dotace: minut Vytvoření skupin (ideální jsou trojice - čtveřice) žáci se rozdělí do skupin (způsob rozdělení určí učitel), každá skupina se domluví na strategii získávání dat a zpracování dat. Časová dotace: 5-10 minut Domácí příprava jednotlivé skupiny si připraví návrhy na možnosti získání a zpracování dat (celkový počet všech dopravních prostředků, které daným místem projedou, počet procent jednotlivých typů, určení počtu aut, které by projeli za 1 hodinu, za 1 den, za 1 týden, za neměnné situace, apod.) Druhá vyučovací hodina Příprava návrhy na zpracování dat, přesné vymezení úkolů pro skupinu, příprava pracovních listů, určení úkolů jednotlivým členům skupiny Návrhy na zpracování dat žáci na základě domácí přípravy uvádějí různé možnosti získání a zpracování dat jednotlivé návrhy je vhodné napsat na tabuli Časová dotace: 10 minut Vymezení úkolů ve skupině každá skupina si stanoví a zapíše nejméně dva dílčí úkoly (formou slovní úlohy), svůj návrh prodiskutuje s vyučujícím zadání společného úkolu vyučujícím: Navrhněte, jakým způsobem by bylo možné řešit složitou dopravní situaci v daném místě jednotliví členové skupiny si rozdělí činnosti pro následný sběr dat v terénu příprava pracovních listů pro sběr dat příprava tabulek Časová dotace: 35 minut 62 63

33 Příklad: Úkol č. 1 Kolik procent osobních automobilů a malých dodávek z celkového množství dopravních prostředků projede za dvacet minut mezi kruhovými objezdy mezi radnicí a Lidlem? Úkol č. 2 Kolik osobních automobilů projede daným místem v době vyučování (od 8:00 do 13:30)? Kolik osob by za tuto dobu celkem přepravily, jestliže počítáme 4 osoby na jeden automobil? Společný úkol: Navrhněte, jakým způsobem je možné zlepšit složitou dopravní situaci v Bílině na trase Teplice Most. PRACOVNÍ LIST Čas zahájení měření: Čas ukončení měření: Celkový počet dopravních prostředků //// //// // Počet osobních automobilů /// Počet malých dodávek // Třetí vyučovací hodina Sběr dat v terénu sběr dat v místě, které je z hlediska bezpečnosti nejvhodnější (nutné je poučení žáků o BOZP) každá skupina pracuje samostatně (zápis údajů do připravených PL, měření časového intervalu ) Příklad: Místo zkoumání: hlavní tah Bílinou ve směru Teplice-Most - místo mezi kruhovými objezdy mezi radnicí a Lidlem možnost sledování v místě, kde je silnice oddělena řekou a zábradlím a je z hlediska bezpečnosti nejvhodnější. Čtvrtá vyučovací hodina Zpracování získaných dat + domácí příprava Zpracování získaných dat žáci zpracují získaná data tabulky, výpočty, grafy grafické zpracování poutavý plakát, kterým skupina prezentuje získané výsledky Pátá vyučovací hodina Prezentace mluvčí každé skupiny seznámí spolužáky se získanými informacemi a jejich zpracováním a předvede plakát, na závěr učitel provede zhodnocení celé práce nechá nejprve studenty se vyjádřit k práci jednotlivých skupin a pak zhodnotí z různých hledisek (aktivita žáků, zapojení žáků v jednotlivých skupinách, komunikace mezi žáky, výtvarné zpracování ), zpracované plakáty se vystaví ve třídě. Stručný popis dílčích projektů (interdisciplinární možnost výuky) jednotlivé dílčí projekty probíhají dle rozvrhu v pondělí, v úterý, ve čtvrtek a v pátek v jednotlivých předmětech M, Aj, Čj, D, HV, VV a OV středa - celodenní akce v přírodě, v rámci které se budou realizovat dílčí projekty Tv, Bi a Z Dílčí projekty: Název Předmět Obsah Mé město můj domov Čj Vytvořit subjektivně zabarvený popis oblíbeného místa a výtvarně ho zpracovat. Seznámit se s místní knihovnou a vyhledat příslušnou literaturu týkající se bájí a pověstí vážících se k našemu městu Welcome to Bílina Aj Osvojení si nových slovíček a nových konverzačních obratů, s nimiž by žáci měli být schopni stručně popsat zajímavosti města Bíliny. A tyto nové vědomosti pak úspěšně využít v závěrečné soutěži. Historické objekty a další významná místa a budovy v našem městě Trocha statistiky neuškodí aneb jak je to se silniční dopravou? D, OV, VV Návštěva významných míst Bíliny (MÚ, radniční věž, zámek, bílinské hradiště, kostel sv. Petra a Pavla ), setkání s významnými osobnostmi města (starosta města). Vytvoření mapy Bíliny s hlavními památkami a důležitými objekty. Zakreslit tyto památky do jednoduché mapy města, kde budou popsány i hlavní ulice města. M Získání co nejvíce různorodých informací o silniční dopravě ve městě na vybrané trase, tyto informace vhodným způsobem zpracovat, vyhodnotit, vytvořit plakát a využít je v závěrečné soutěži celého projektu. Bílina jako na dlani Z Seznámení žáků s nejvyšším bodem města Bíliny a jeho geografickými informacemi formou řešení úkolů v terénu. A vzhůru za poznáním (až na Bořeň?)! Bi Seznámení žáků se sběrem a pozorováním i tříděním přírodnin. Poukázat na negativní dopad lidské činnosti na přírodu a pokusit se nalézt možná východiska, na kterých by se mohli sami podílet. Na vlastních nohou Bílinou TV Projít určenou trasu s otevřenýma očima, získat informace o sportovištích, vhodnou formou je vyhodnotit a zpracovat. já s písničkou jdu jako ptáček HV Seznámení s hudebním a kulturním životem v Bílině. Seznámení se s hudebním skladatelem Ludvigem van Beethovenem a nácvik písně Hvězda na vrbě, kterou zpíval bílinský rodák J. Starka. Jak je také možné vidět Bílinu IVT Zpracování vybraný obrázek (vlastní fotografie) ze svého pohledu v programu malování. Tak ukaž, co umíš!!! AZ kvíz Ověření a prezentace znalosti, které v průběhu projektu žáci získali zábavnou formou

34 4.3 Doporučené, vzorové hodiny, pokusy a exkurze PŘÍRODOPIS - Želvy v ohrožení Vhodné pro věk/třídu Potřebný čas Potřebný prostor a uspořádání Přírodopis a Výtvarná výchova / pracovní činnosti Pomůcky Odborník z praxe Na tvorbě vzorové hodiny spolupracovali 5-7. ročník 2 hodiny První hodina ve třídě s projektorem/interaktivní tabulí Lekci je vhodné učit v přírodopise, ale pro její druhou část můžete využít i výtvarnou výchovu. Příloha 1 (fotky želv), knihy o zvířatech / želvách / internet (není nutné), projektor/interaktivní tabule s internetem na promítnutí videa obrázek životního cyklu s popiskami (příloha 2), papíry a psací potřeby na tvorbu výstupů (plakáty, komiksy ), pexeso (v kapitole 6 Obsáhlé přílohy) Lze realizovat i formou přednášky se zapojením odborníka z praxe. Možné domluvit elektronicky na adrese hana@turtle-foundation.org Mgr. Hana Svobodová Úvod a cíle lekce aneb proč učit o želvách: Želvy jsou důležitou skupinou plazů, mají mnoho zajímavých přizpůsobení. Mořské želvy jsou nejkritičtěji ohrožení. Ubývají velikou rychlostí, v některých oblastech např. na Borneu o více než 90% za posledních 50 let. Snadno lze na nich vysvětlit vliv člověka na prostředí a provázanost ekosystému, žáci si pomocí nich jako vlajkové skupiny živočichů mohou uvědomit skutečnosti platné pro mnoho jiných druhů. Je to důležité i z toho hlediska, že čím dál tím více Čechů jezdí na dovolenou do zahraničí, kde se s mořskými želvami mohou setkat (nejblíže Řecko, Egypt.). Lekce o mořských želvách trénuje u žáků dovednost řešení problémů, žáci kriticky myslí, přicházejí s vlastními nápady. RVP Zoologie: Žáci se naučí rozlišovat a porovnávat jednotlivé skupiny želv (mořské, suchozemské a sladkovodní). Určí vybrané živočichy a uvedou přizpůsobení danému prostředí. Žáci objasní způsob života mořských želv a odvodí základní projevy chování živočichů v přírodě. Žáci zhodnotí význam mořských želv v přírodě i pro člověka, vymyslí zásady bezpečného chování ve styku se živočichy. Popis lekce: 1. vyučovací hodina Hodinu lze realizovat také formou zapojení odborníka z praxe do výuky, možné dohodnout na: hana.svobodova@terezanet.cz Evokace čas: 5 minut Na začátek lekce dejte do trojic rozstříhané obrázky želv (suchozemských, sladkovodních, mořských) = příloha 1, obrázků je 9 3 z toho mořské želvy = kožatka, kareta pravá a obrovská. Žáci v trojicích poskládají své obrázky, jako puzzle. Vhodné nalepit na papír. Uvědomění čas: 25 minut Skupiny ukážou své obrázky ostatní, porovnají je a rozřadí se do 3 větších skupin = suchozemské, sladkovodní, mořské želvy. Učitel se ptá, proč se rozřadili zrovna takto, jaké rozdíly pozorovali, jak se jednotlivé 3 skupiny přizpůsobily svému prostředí a co o nich víme? ŽELVY PATŘÍ MEZI PLAZY: Všechny druhy želv dýchají plícemi, kladou vejce na souši (do písku), mají krunýř, žijí v teplých oblastech, neposkytují péči svým mláďatům a dožívají se mnoha desítek let. Suchozemské želvy Sladkovodní želvy Mořské želvy Žijí na souši Žijí ve sladké vodě Žijí v moři Mají nohy s drápy Krunýř vypouklý, lze se do něj schovat Mají nohy, mezi prsty jsou plovací blány Redukovanější krunýř Nohy se u mořských želv přeměnili na ploutve Výrazně redukovaný krunýř, přizpůsobený pro pohyb v moři, želva se v něm nemůže ukrýt. Nemají solné žlázy Nemají solné žlázy Mají solné žlázy ukrytých v lebce Především býložravé Upřednostňují masitou stravu Živí se mořskou trávou, korýši, měkkýši, ale i medúzami Kladou 1-10 vejce Kladou maximálně 5-50 vajec Kladou i 150 vajec. RVP Přírodopis: Žák porozumí souvislostem mezi činnostmi lidí a stavem přírodního a životního prostředí. RVP Ekologie: Žák uvede příklady kladných i záporných vlivů člověka na životní prostředí a příklady narušení rovnováhy ekosystému Druhá část lekce je velmi důležitá žáci samostatně zpracovávají, co se dozvěděli, formulují to do vlastních vět, navíc výstupy žáků vystavené na chodbách školy pomohou informovat o problémech mořských želv další žáky a veřejnost, žáci tak reálně opravdu přispěji k řešení problému ohrožených živočichů

35 Společnými silami žáci s učitelem určí jednotlivé druhy želv, mohou jim pomoci knihy dodané učitelem či internet ve třídě. Můžete i promítnout tabulku níže a žáci přiřadí svůj obrázek k popisku želvy. ŽELVY bližší informace k želvám na fotkách Suchozemské želvy Sladkovodní želvy Mořské želvy želva sloní největší suchozemská želva (až 120cm a 200kg); býložravá; žije jen na souostroví Galapágy; dožívá se i více než 100 let, velmi ohrožený druh želva skalní má plochý krunýř, aby se mohla schovat do skalních štěrbin a uniknout tak dravcům; dobře šplhá, dorůstá jen 17cm, váží jen do 500g. Pochází z východní Afriky. Samci mají delší ocas, tak jako u všech želv. želva stepní neboli čtyřprstá často chovaná v teráriích i v ČR, pochází ze západní Asie. Dorůstá délky 20 cm a 2kg. Býložravá. Dožívá se i let, pro udržení dobré kondice je pro ni důležité zimování. kajmanka supí robustní dravá želva; žije na jihovýchodě USA; až 70cm a 100kg; Leží na dně řeky s otevřenou tlamou. Na jazyku má růžový výběžek, který připomíná červa, s ním pohybuje a láká tak do tlamy kořist = ryby. želva nádherná druh zavlečený do ČR původně z USA, oblíbený akvaristy, někteří se bohužel želv nesprávně zbavují vypuštěním do přírody. Želva nádherná v naší přírodě ničí ekosystém rybníků a řek žere vajíčka žab, pulce, malé rybky, korýše i měkkýše. želva bahenní jediný druh želvy vyskytující se původně ve střední Evropě i na území ČR. Dnes v ČR kriticky ohrožená, téměř vyhubená. Její populace ničí i agresivnější želva nádherná. Želva bahenní dorůstá 20cm a je dravá. kareta obrovská největší z karet až 1m a 150kg; dospělí se živí především mořskou trávou, kostěný krunýř kareta pravá živí se houbami porůstajícími korálové útesy, tím nárosty hub regulují a ovlivňují složení, strukturu a druhovou rozmanitost těchto ekosystémů = architekti korálových útesů; kostěný krásný krunýř, kvůli kterému byly a bohužel dodnes jsou loveny kožatka velká - krunýř tvořený tenkou pevnou vrstvou elastické kůže, která je vyztužena tisíci malými kostěnými plátečky. Tato adaptace se zřejmě vyvinula kvůli kompresi při hlubokých ponorech za potravou. Kožatka velká je totiž nejhlouběji se potápějícím plazem. Je také největší želvou až 800kg a 200cm. Živí se medúzami. 2. vyučovací hodina Reflexe čas: 45 minut Dokončení prezentací. Brainstorming k čemu jsou želvy v přírodě důležité? A k čemu jsou důležité pro člověka? Žáci zhodnotí význam mořských želv v přírodě součást ekosystému, karety pravé architekti korálových útesů, kožatky snižují počty medúz. Pro člověka jsou želvy hlavně turistickou atrakcí turisté, potápěči,... Důležité je se želvy nedotýkat, nekrmit ji, nevozit se na ní, zbytečně ji neplašit a omezit na minimum osvětlení pláže, kde želvy kladou vejce (nesvítíme baterkou s bílým světlem, zatahujeme závěsy).. (5min) Žáci se zamyslí, co během první hodiny části dozvěděli. Napadají je k tématu další otázky? Motivujte žáky ke zjišťování odpovědí na své otázky. Zeptejte se, jak by mohli žáci pomoci mořským želvám přežít? Žáky zřejmě napadne, že není dobré jíst želví vejce a kupovat náramky z želvoviny či odhazovat odpadky, motivujte je ale v tom, že důležité je i o problému informovat ostatní spolužáky, veřejnost. Zbytek hodiny (40min) žáci stráví vytvářením výstupů, vyvozují závěry, svými slovy shrnují fakta, propojí lekci s praktickým informováním spolužáků a veřejnosti, tím sami reálně želvám pomohou mohou vytvořit plakát na chodbu školy, napsat článek či vytvořit komiks do školního či místního časopisu/novin. Lze pracovat ve skupinách i jednotlivě. Některá skupina může zkusit hrát pexeso o mořských želvách, kde se dozví další informace. Důležité je, aby zde žáci uvedli příklady záporných vlivů člověka na mořské želvy a nápady, jak se chovat, abychom přispěli k ochraně mořských želv. Na konci lekce muže učitel shrnout na čem kdo pracoval, co se povedlo, co se dodělá, kam se pokusí třída výstupy umístit, učitel poděkuje za aktivitu žáků. Učitel objasní, že následně se budeme zabývat už jen mořskými želvami, jsou kriticky ohrožené, je jich jen 7 druhů, ubývají velikou rychlostí, v některých oblastech např. na Borneu o více než 90% za posledních 50 let. Mořské želvy se na planetě Zemi vyskytují už 110 milionů let a hrají důležité role v mořských ekosystémech. Třeba karety pravé jsou považovány za architekty korálových útesů, protože okusují nárosty rychle rostoucích hub na útesech a tím podporují diverzitu (bohatost) společenstva = nebude tu převládat jediný druh, korálové útesy tak zůstávají krásné různorodé. Ekosystém funguje jako řetěz, každý tvor má svou roli, když jeden dílek řetězu vypadne, ekosystém už nefunguje tak jako dřív. Pusťte žákům 5 minutové video z Před puštěním videa rozdělte žáky do 3 skupin, první skupina zaměřuje svou pozornost na získání poznatků o životním cyklu mořských želv z videa. Druhá hledá a zapisuje poznatky o ohrožení. Třetí skupina se soustředí na způsoby, jak je možné želvám pomoci. Skupině prezentující o životním cyklu dodá učitel obrázek životního cyklu s popiskami (příloha 2). Skupina do volných prostor u obrázku doplní číslo vhodného popisku, obrázek žákům pomůže při prezentaci životního cyklu mořských želv. Reflexe čas: 15 minut Své poznatky žáci prezentují ostatním skupinám (15min každá skupina 5 min). Upozorněte žáky, že mají na prezentaci jen 5 minut, pokud nějaká skupina prezentovat nestihne, lze její prezentaci přesunout na začátek další hodiny. Tím skončí prvních 45 min, lze pokračovat rovnou 2. hodinou nebo můžete navázat v nejbližších dnech, pro druhou hodinu lze navázat v hodině výtvarné výchovy

36 Příloha č. 1 fotky želv Mořské želvy Sladkovodní želvy Želva nádherná Kareta pravá Kožatka Želva bahenní 70 71

37 Pracovní list Životní cyklus Suchozemské želvy Doplňte čísla do obrázku: 1. Potravní areál (místo hledání potravy) 2. Po páření se v samici 2 týdny vyvíjí vejce, které potom naklade na pláž. Pářit se může až 7x za jednu rozmnožovací sezonu. 3. Mláďata mořských želv ihned po vylíhnutí spěchají do moře. 4. Dospělí samci se vrací do místa s dostatkem potravy 5. Líhní pláž (místo, kde želva klade svá vejce; může jich být i 150 v jedné snůšce) 6. Dospělí samci a samice migrují na místo rozmnožování 7. Dospělé samice se vrací do místa s dostatkem potravy 8. Mořské želvy se nerozmnožují každý rok, z míst dostatku potravy migrují k místům, kde se kdysi vylíhly a kde se rozmnožují jen jednou za 2-8 let 9. Vejce se v písku vyvíjejí 2 měsíce, po této době se z nich vylíhnou mláďata 10. Rozmnožovací areál (místo rozmnožování) 11. Mořské želvy dospívají mezi 20 a 50 rokem, kdy se poprvé rozmnožují. Želva skalní Želva sloní 72 73

38 FYZIKA - Energie kolem nás Vhodné pro věk/třídu Potřebný čas Potřebný prostor a uspořádání Fyzika - ENERGIE Pomůcky druhý stupeň ZŠ 2 vyučovací hodiny, včetně evaluace 1 hodina domácí práce 1. hodina ve třídě s projektorem/interaktivní tabulí 2. hodina ve třídě, příp. fyz. laboratoři Lekci je vhodné učit ve fyzice, je možné využít i v rámci projektových dnů pro mladší žáky 1. hodina PC, internet, projektor/interaktivní tabule s internetem na promítnutí interaktivních prezentací a videí encyklopedie a knihy dle možností školy a pedagoga papíry a psací potřeby na tvorbu výstupů, pexeso Pracovní list č. 1 (příloha č. 1) 2. hodina Fyzika pokus 18 Pomůcky tři typy žárovek, zdroj malého napětí, spojovací kabely, měřící souprava PASCO, senzor měření napětí a proudu, světelný senzor a PC Domácí část Žrouti energie měřič spotřeby energie, internet Úvod a cíle lekce: Energie je dnes součástí běžného života. Považujeme ji za samozřejmost., bez elektřiny by dnes nefungovalo téměř nic. Nad jejím vznikem se v průběhu dne ani nezamýšlíme. Každý žák by měl však porozumět, kde se energie bere a pochopit alespoň základní procesy. V této souvislosti lze také uvažovat o co nejefektivnějším využívání zdrojů energie v praxi, včetně co nejširšího využívání jejích obnovitelných zdrojů. Lekce o energii trénuje u žáků dovednost řešení problémů, přicházejí s vlastními nápady. Naučí se také dovednosti vhodného chování při kontaktu s objekty potenciálně ohrožující zdraví a život. Žáci kladou otázky, ověřují vyslovené domněnky, zapojují se do aktivity směřující k šetrnému chování k přírodním systémům i ke svému zdraví i ke zdraví ostatních lidí Jak funguje mikrovlnka, televize, fén apod.? Co pohání domácí spotřebiče? Kde se bere elektřina? Jaké druhy energií znáte? Jak a kde vzniká energie? Stačí stisknout tlačítko nebo otočit vypínačem a spotřebič funguje. Ale jak vlastně taková elektřina vzniká a co to vůbec je? Pro formy a druhy energie využita prezentace doplňovačka Energie (promítáním na interaktivní tabuli) Samostatná práce: Pracovní list pro žáky (příloha č. 1) žáci doplňují druhy energie a jejich následky. Následuje ukázka infografiky a společná kontrola a upřesnění. čas: 5 minut Řízený rozhovor: čas: 5 minut Učitel objasní, že následně bude pozornost věnována jen elektrické energii, jejím zdrojům, výrobě, přeměně atd. Jaké druhy elektráren znáte? Společnými silami určí jednotlivé druhy elektráren. Učitel správnost odpovědí podpoří infografikou. (příklad 5) Skupinová práce: čas: 20 min 1) Vyhledávání a zpracovaní dat Žáci jsou rozdělení do skupin dle jednotlivých druhů elektráren např. (jaderná, tepelná, sluneční a vodní) a vypracovávají zadaný úkol: Vyhledejte a zapište na druhou stranu pracovního listu (příloha č. 1) následující informace: 1. Na jakém principu elektrárna pracuje? 2. K jaké přeměně energie dochází? 3. Je tento zdroj obnovitelný? 4. Jaký je jeho vliv na životní prostředí? 5. Najdi nejbližší zdroj této energie ve tvém okolí, a přidej stručný popis. 6. Co mě zaujalo, co chci dodat? Jako vhodný zdroj informací lze využít: RVP Fyzika: Žáci získají informace o různých zdrojích energie, zhodnotí výhody a nevýhody využívání různých energetických zdrojů, např. z hlediska vlivu na životní prostředí. Naučí se určit obnovitelné a neobnovitelné zdroje. Získají poznatky o jednotlivých vzájemných přeměnách různých druhů forem energie a jejich přenosu. Porozumí fyzikálním jevům. Průřezové téma: Environmentální výchova Jak s materiálem pracovat: Je na pedagogovi, které pomůcky z nabízených využije k výkladu, ke shrnutí učiva, k zápisu poznámek. Chybějící žáci mohou prezentace využít k doplnění učiva. Promítané pokusy je vhodné doplnit frontálními či demonstračními pokusy dle možnosti školy. Časy jsou pouze orientační. Popis lekce: 1.vyučovací hodina Úvodní motivace Řízený rozhovor: Žáci na základě svých zkušeností odpovídají na dotazy: čas: 5 minut 2) Prezentace řešeného úkolu program vzájemného učení:čas: 10 minut Žáci z jednotlivých skupin po dobu max. 2 minut prezentují vyhledané informace a poznatky. Ostatní žáci hodnotí, příp. doplňují a upravují fakta. Na prezentaci stanoven čas jen 2 minuty pro skupinu. Možné doporučit žákům pro zpestření samostudia pexeso o fyzice, přírodních zákonech, výrobě i využití energie dostupné z:

39 2. vyučovací hodina Reflexe čas: 5 minut Brainstorming Žáci se zamyslí, co během první hodiny části dozvěděli. Napadají je k tématu další otázky? Pedagog žáky motivuje ke zjišťování odpovědí na své otázky. Pracovní list č. 1 Energie kolem nás Doplň druh energie nad linku a popiš, jak se projevuje Kvíz čas: 5 minut Jako evaluaci a zároveň aktivizující metodu lze na začátek hodiny zařadit Zábavný energetický kvíz který je promítnut na interaktivní tabuli, učitel vyplňuje převažující odpovědi žáků a vhodnými otázkami pomáhá žákům, příp. vysvětluje neznámé pojmy. Je možné také promítnout některé pokusy z metodického filmu Fyzika příp. jiné. Pokus čas: 35 minut Při provádění pokusu Alternativní zdroje, energie lze v plné míře využít metodiku a pracovní listy dostupné z: Pokus alternativní zdroje energie úsporné osvětlení metodika a pracovní listy (pokus č. 18) Pedagog demonstruje a žáci ve skupinách si pokus zkoušejí a zapisují do svých pracovních listů Zadání domácí práce domácí dlouhodobý projekt - pracovní list Žrouti energie Elektrárna Zapiš nejdůležitější informace: 7. Na jakém principu elektrárna pracuje? 8. K jaké přeměně energie dochází? 9. Je tento zdroj obnovitelný a proč? Zdroje projekt CZ.1.07/1.1.00/ Věda není žádná věda Žákovský pokus jako východisko pro výuku přírodních věd ve školách projekt CZ.1.07/1.1.18/ imat/interaktivní didaktické materiály pro ICT projekt CZ.1.07/1.4.00/ Zkvalitnění výuky 1/ projekt CZ.1.07/1.4.00/ Blíže Evropě a světu - ICT ve vzdělávání projekt CZ.1.07/1.1.00/ Trojlístek - podpora výuky přírodopisu, biologie, fyziky a chemie žáků ve věku 11 až 15 let Databáze výstupů projektů OPVK Metodický portál inspirace a zkušenosti učitelů Encyklopedie energie Skupina ČEZ trarna.html, e-on (zábavný kvíz) Jaký je jeho vliv na životní prostředí? 11. Najdi nejbližší zdroj této energie ve tvém okolí, a přidej stručný popis. 12. Co mě zaujalo, co chci dodat? Zpětná vazba...odtrhni a vyplň)

40 CHEMIE - Rostliny se červenají Vhodné pro věk/třídu Potřebný čas Potřebný prostor a uspořádání Prvouka/Český jazyk 1. Stupeň 2 hodiny Třída a dva spojené stoly naproti sobě, diaprojektor/interaktivní tabule Lekci je vhodné učit v prvouce, ale lze povázat i s českým jazykem. Zaměřeno na zkoumání rozmanitosti přírody a prezentační dovednosti žáků. Pomůcky pro pokus samotný Text Co se děje u růžičkových? (příloha č. 1) Bíle kvetoucí rostlina (bílá růže, bílá chryzantéma) potravinářské barvivo (oranžové, červené nebo modré) 2 zkumavky, lupa, voda, Pracovní list Rostliny se červenají (příloha č. 2) Pomůcky pro učitele pro lepší názornost hodiny Vhodná metoda a forma výuky Úvod a cíle lekce aneb proč zrealizovat tento pokus: Shlédnutí videa učitele (inspirace a postup) watch?v=kaory2zvsno Text lekce (přesný popis postupu přípravy na pokus). viz odkaz: Badatelsky orientovaná výuky/ Zdroj. badatele.cz/rostliny se červenají/ Sdružení Tereza Badatelsky orientované vyučování je náročnější na přípravu pro učitele i pro žáky. Ale je také zábavnější a podněcuje v žácích zvědavost a potřebu hledání vlastního řešení k danému problému. Vlastním bádáním žák získá vědomosti, které si v budoucnu lépe zapamatuje. Bude chápat souvislosti, dokáže získané informace prezentovat. Klady: přitažlivost, zajímavost, moment překvapení, jednoduchý, není finančně náročný. Zápory: pro okamžitý efekt nejde použít všechny barvy. RVP - Člověk a jeho svět - ROZMANITOST PŘÍRODY Zrealizováním tohoto pokusu si žák uvědomí, že rostliny bez vody uhynou. Následně zjistí a dokáže vysvětlit proč je voda pro rostlinu nepostradatelná. Dokáže popsat, jak voda rostlinou neustále proudí. Popis lekce: 1.Vyučovací hodina BOV je realizováno ve 4 krocích. 1) Určení výzkumné oblasti Motivace 20 min. Na začátku hodiny si učitel žáky rozdělí do skupinek. Každé utvořené skupině bude rozdán text Co se děje u Růžičkových? (příloha č. 1).. Učitel vyzve jednotlivé žáky, ať přečtou určitou část příběh o rodině Růžičkových, ve které budou žáci motivováni. Po přečtení textu si učitel připraví ovadlou rostlinu a před žáky ji zalije. Učitel tímto započne krátkou diskuzi se žáky a přečtený text společně rozeberou. Kladou si otázky, přemýšlí, jak to asi je, zamyslí se, co vlastně chtějí zjistit. Učitel vyzve žáky v jednotlivých skupinkách, aby se zamysleli nad tématem a začali klást k němu 2-3 otázky, které je napadnou. Na tabuli se napíší veškeré vymyšlené otázky, na některé z nich dokážou žáci odpovědět hned. Ze zbylých nezodpovězených otázek učitel vybere jednu výzkumnou otázku (formulace hypotézy) např. Jak rychle dopraví rostlina vodu od kořenů (u řezané květiny od uříznutého konce stonku) k listům? 2) Stanovení hypotézy 10 min. V této části za pomoci učitele se žáci pokusí sami správně zformulovat svoji domněnku hypotézu, kterou by pokusem mohli ověřit a která se bude týkat problematiky vody, jíž rostlina rozvádí živiny do svých nadzemních částí. Učitel rozdá Pracovní list (příloha č. 2). Hypotézu, kterou budou žáci ověřovat pokusem společně i s nezodpovězenou otázkou si zapíší do pracovního listu skupiny. Například možné hypotézy: Obarvená voda se dostane do květu za 10 minut. Obarvená voda se dostane do stonku a do listů, ale do květu se nedostane. Myslím si, že rostlina může přijímat jen čistou vodu. 3) Pokus (plánování, provedení a zaznamenávání pokusu) 15 min. Učitel zadá úkol žákům, aby se pokusili navrhnout ve skupině postup, jak prakticky potvrdit či vyvrátit své domněnky. Pokud se žádné ze skupin nepodaří navrhnout postup k ověření hypotézy směřující postup pokusu, ukáže učitel žákům připravené pomůcky, které jim napoví. Jeden žák z každé skupiny přinese pomůcky a za pomoci vyučujícího žáci samotný pokus nachystají a ve skupině provedou. Do jedné zkumavky dají žáci čistou vodu a zkoumanou rostlinu, v našem případě bílou květinu. Rostlina by měla zůstat nezměněna a funguje jako kontrolní varianta k pokusné rostlině. Do druhé zkumavky s vodou přidají potravinářské barvivo (barva např. oranžová, červená, modrá ). Žáci do druhé zkumavky s obarvenou vodou vloží jinou bílou květinu a pozorují, co se bude dít. Žáci budou rostliny pozorovat jednak pouhým okem a jednak lupou. Vše zaznamenávají do svého pracovního listu podle otázek uvedených v něm. 2.Vyučovací hodina V úvodu druhé vyučovací hodiny učitel žákům připomene vybranou domněnku, kterou pokusem ověřují. Žací pozorují lupou, jak se postupně žilky rostlin zbarvují do barvy, kterou si zvolili podle skupin. 3) Pokus (bádání nad výsledkem, hodnocení) 15 min. Učitel podpoří žáky v diskuzi a vyzve je, aby zformulovali výsledky pokusu, zhodnotili, zda pokusem potvrdili či vyvrátili svoji hypotézu. Vyhodnocení domněnky: Žáci zjistili, že pro rostlinu a její existenci je důležitá voda a viděli názorně na pokusu, kudy a jak v rostlině proudí obarvená voda. Pokus byl zdařilý. 4) Prezentace výsledků (vysvětlení, sestavení závěrů) 30 min. (provázání s českým jazykem) Žáci mezi sebou v jednotlivých skupinách si navzájem předají informace o výsledcích svého pozorování a pokusu. Každé skupině učitel dá na prezentaci 2 3 minuty. Pro prezentaci žák využije svůj vyplněný skupinový pracovní list. Navzájem se žáci ve skupinách mohou doplňovat

41 Příloha č. 1 MOTIVAČNÍ TEXT Co se děje u Růžičkových? Příloha č. 2a PRACOVNÍ LIST Paní Růžičková, pan Růžička a jejich tři děti, Mařenka, Alenka a Pepík, bydlí v Květinově, kousek od Brna. Obývají prostorný dům. Každé z dětí má svůj dětský pokojík. Rodiče provozují květinářství. Maminka má ráda květiny nejen řezané, ale také v květináči pokojové. V obývacím pokoji a zimní zahradě jich má velké množství. Jednoho dne přinesla maminka každému dítku květinu v květináči pokojovou kopřivu. Vysvětlila dětem, jak o rostlinku pečovat. Nejdůležitější je rostlinu pravidelně zalévat, pravila maminka, voda je pro rostlinku něco jako krev pro zvířata a pro člověka. Jak to myslíš? ptal se Pepík, voda je přece průhledná a krev červená. To máš pravdu, povídá maminka, ale stejně jako krev putuje celým naším tělem, tak i voda se dostane do všech částí rostliny. Rostlina má uvnitř svého těla takové potrubí, kterým voda proudí a přináší rostlině z půdy všechny látky, které potřebuje k životu. Mařenka i Alenka byly nadšené, že se také mohou samy o nějakou květinu starat. I Pepík slíbil, že se pokusí na zalévání rostlinky nezapomínat. Maminčino vyprávění ho zaujalo, ale nebyl si jistý, jestli tomu s tou krví dobře porozuměl Každé z dětí si podle maminčiny rady dalo kopřivu v pokojíku na okno. Mařenka kopřivu pravidelně zalévala a také do vody přidávala hnojivo, které obsahovalo živiny pro rostlinu. Kopřiva jí krásně rostla, protože byla v pokojíku u Mařenky spokojená a měla vše, co ke svému životu potřebovala. Alenka také kopřivu zalila, ale pak časem na zálivku zapomněla. Její kopřiva začala vadnout a volala: Alenko, mám žízeň, potřebuji se napít! Alenka si uvědomila, že je něco v nepořádku a rychle kopřivu zalila. Ta jí poděkovala. Kořeny nasály vodu a za chvíli se její stonek opět vzpřímil a listy byly jako vyžehlené. A co Pepík a jeho kopřiva? Pepík na kopřivu dočista zapomněl. Vůbec nezaléval. Marně kopřiva volala a prosila o vodu. Čas běžel. Kopřiva vadla, chřadla, ale voda nepřicházela. Kořeny neměly kde načerpat vodu a přivést ji stonkem do všech částí rostliny. Nakonec rostlina uschla úplně. Pepík příliš pozdě zjistil, že kopřiva chřadne, a přestože ji zalil, už se nevzpamatovala. To je tím, že já si to rostlinné potrubí neumím představit, bránil se Pepík, chtěl bych ho nějak uvidět na vlastní oči, a kdybych viděl, jak voda rostlinou proudí, určitě bych na to nezapomněl Mařenka slíbila, že pokud mu maminka přinese novou květinu, budou se o ni starat spolu. Zdroj. badatele.cz/rostliny se červenají/ Sdružení Tereza 80 81

42 Příloha č. 2b PRACOVNÍ LIST Příloha č. 2c PRACOVNÍ LIST 82 83

43 PŘÍRODOPIS - Pokus s peřím Vhodné pro věk/třídu Potřebný čas Potřebný prostor a uspořádání Přírodopis/ Pomůcky Odborník z praxe Druhý stupeň 1 vyučovací hodinu Běžná učebna Biologie živočichů - Stavba těla ptáků a vlastnosti peří Peří: husí, kachní, slepičí Kalíšek od jogurtu s vodou Umělohmotnou misku Pracovní list Stavba těla ptáků, druhy peří 1x do dvojice ( příloha č.1) Psací potřeby Lze realizovat i formou přednášky se zapojením odborníka z praxe. Lze využít např. nejbližší ZOO a dohodnout přednášku zde. RVP (Zoologie): Žáci se naučí základní vnější a vnitřní stavbu těla ptáků, strukturu peří a naučí se rozdělovat ptactvo do skupiny, do které řádově patří. RVP (Přírodopis): Žák dokáže na základě pozorování základní projevy chování ptáků v přírodě, na příkladech objasní jejich způsob života a přizpůsobení danému prostředí. RVP (Ekologie): Žáci si uvědomí využití chovu domácího zvířectva a jejich využití v obchodní sféře. Popis lekce: 1.Vyučovací hodina 1) Vysvětlení stavby těla ptáků a struktura peří Čas: 15 minut Na začátku lekce učitel seznámí žáky se stavbou těla ptáků (vnější a vnitřní) a strukturou peří. Pro studium k dané tématice může pedagog využít následující odkaz: content&view=article&id=73:ptaci&catid=18:zoologie&itemid=21 Struktura peří Peří obrysové Peří prachové peří krycí kryje tělo, krk a hlavu leží pod peřím obrysovým, tvoří tepelnou izolaci letky peří na křídlech (nesouměrné) nikdy osten, větve netvoří prapor, paprsky zkrácené a bez háčků rýdovací pera pera na ocase Opeření se pravidelně obměňuje říkáme, že ptáci pelichají (obměňují peří) Zbarvení peří pigmenty/fyzikálně-optické jevy/kombinace obojího. Holá místa bez pernic na těle ptáků se nazývají nažiny. Rozdělení ptáků podle skupiny, do kterého patří: Husa Kachna divoká Slepice Řád: Vrubozobí velcí ptáci s lamelami na okraji zobáku; delší krk nekrmiví ptáci mezi předními prsty plovací blána; husté prachové peří; velká kostrční žláza olejovité výměšky si roztírají zobákem potravu loví z vody samci mají penis páření probíhá ve vodě hnízdí většinou na zemi kachny existují plovavé a potápivé Řád: Hrabaví Všežraví, potravu hledají v zemi. Nohy mají tupé a široké drápy. Samci mají rohovité ostruhy na nohách. Křídla jsou krátká a zaoblená let je prudký a těžký. Výrazný pohlavní dimorfismus. Hnízdní péči obstarávají samice. Stálí, nekrmiví. Podřád: Kurové zdomácnělí pochází od kura bankivského kur domácí, perličky, leghornky, plymutky. Základní charakteristické rysy ptáků Ptáci jsou teplokrevní obratlovci, jejichž přední končetiny se přeměnily v křídla, tělní pokryv tvoří peří, čelisti se přeměnily v zobák. Snáší vejce. 2) Pokus s peřím Čas: 15 minut Žáci si stanoví hypotézu: Které z vybraných peří, bude nejlépe odolné vůči vodě? Následně zdůvodní proč si myslí, že jejich zvolená hypotéza je správná. Jednotlivá pérka uchopí žák do rukou a ponoří je do kalíšku s vodou. Pohledem a dotekem žáci zjišťují vlhkost peří. Správné pořadí od nejodolnějšího peří bylo: husí, kachní, slepičí. Učitel by měl vysvětlit žákům důvody mazové žlázy u vodních ptáků a různost stáří kachněte a staré husy. Žák vyplní pracovní list Čas: 15 minut Po vysvětlení stavby vnější a vnitřní stavby těla ptáků. Pedagog žákům rozdá pracovní list (příloha č. 1) a dá časový prostor k vyplnění formuláře. Po skončení časového limitu pedagog s žáky provede kontrolu správnosti vyplnění formuláře 84 85