Bez tytułu slajdu
advertisement
Jak ICT jest wykorzystywana w nauczaniu przedmiotów przyrodniczych? Józefina Turło*, Andrzej Karbowski*, Grzegorz Osiński*, Krzysztof Służewski*, Agnieszka Dyszczyńska**, Piotr Felski**, Tadeusz Kubiak** * Pracownia Dydaktyki Fizyki, Instytut Fizyki, Uniwersytet Mikołaja Kopernika ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń e-mail: [email protected] ** Nauczyciele – uczestnicy projektu EU-ISE „Wprowadzenie mikrokomputerów Będzie znacznie bardziej rewolucyjne, Niż każdy z nas się spodziewa”. R. A. Sparkes I. Co rozumiemy przez ICT? (TI? TIK?) (terminologia) Hardware (środki) Software (narzędzia) Teachware (metody) II. Dostępne narzędzia i metody TI edytory tekstów, grafiki i programy do prezentacji, programy symulacyjne i do modelowania, arkusze kalkulacyjne, programy do zbierania danych pomiarowych i ich opracowywania, bazy CD-R0M i inne komputerowe bazy danych, II. Dostępne narzędzia i metody TI - cd pakiety zintegrowane, programy wspomagające pomiar dydaktyczny, Internet, WWW, gry dydaktyczne, materiały pomocnicze i informacje, o sprzęcie i oprogramowaniu. Umiejętności informatyczne ucznia: • gromadzenie i przekazywanie informacji (edytory tekstu i grafiki, sieć komp., nauczanie na odleglość, e-konferencje, listy dyskusyjne-projekty badawcze uczniów, witryny eksperckie, prezentacje) • przetwarzanie informacji, posługiwanie się informacją (bazy danych CD ROM i inne, arkusze kalkulacyjne, pakiety zintegrowane i specjalistyczne) Umiejętności informatyczne ucznia (cd): • pomiary i kontrola eksperymentów (z wykorzystaniem czujników i autonomicznych rejestratorów danych i oprogramowania wspomagającego pomiar, np. COACH) • modelowanie komputerowe (środowiska progr. do symulacji i do modelowania) • świadome użycie środków TI (uwzględnienie pozytywnych i negatywnych efektów) Wcześniejsze użycie IT w poznawaniu tematu (CD-ROM, bazy danych) Edycja tekstów i grafiki w redagowaniu, przedstawieniu i opisaniu wyników (1) Stawiaj pytania, przewiduj, stawiaj hipotezy Edycja tekstów w planowaniu Symulacje i modele (2) Obserwuj, dokonuj pomiarów i operuj nimi (3) Interpretuj ich wyniki i weryfikuj ich naukową poprawność Organizacja, prezentacja i zapis wyników (arkusze kalkulacyjne, spec. oprogr., bazy danych) Eksperymenty przyrodnicze wspomagane komputerowo 1. Mechanika Badanie parametrów ruchu z wykorzystaniem dopplerowskiego komputerowego miernika położenia Badanie praw dynamiki z wykorzystaniem toru powietrznego Badanie praw spadku swobodnego, sprawdzanie prawa Galileusza Badanie ruchu obrotowego na wirującej tarczy 2. Akustyka Drgania i fale akustyczne, komputerowa analiza dźwięku Pomiar hałasu i infradźwięków w środowisku. Badanie słuchu Eksperymenty przyrodnicze wspomagane komputerowo 3. Zjawiska cząsteczkowe, termiczne i termoelektrychne Ruchy Browna: obserwacje, symulacje komputerowe, interaktywne wideo Pomiar wilgotności powietrza oraz badanie zjawisk cieplnych z wykorzystaniem rejestratora danych Komputerowe badanie zjawisk odwracalnych na przykładzie efektu Peltiera, zdalne pomiary temperatury z wykorzystaniem pirometru RAYTEK Badanie skuteczności chłodzenia za pomoca ogniwa Peltiera (lodówka elektroniczna) Eksperymenty przyrodnicze wspomagane komputerowo 4. Poznanie zasady działania i sposobów wykorzystania systemu satelitarnego GPS (Global Positioning System) 5. Elektromagnetyzm, optyka i fizyka jądrowa Sprawdzanie zależności pomiędzy natężeniem prądu płynącym w zwojnicy a wytworzoną indukcją pola magnetycznego Wykorzystanie komputerowych autonomicznych rejestratorów danych do badania promieniowania ultrafioletowego i podczerwonego Badanie zjawiska elektrosedymentacji miedzi - fraktale Badanie promieniowania jonizującego wspomagane komputerowo Toruński wielokanałowy ultradźwiękowy miernik położenia sterowany mikrokontrolerem Microchip PIC16C84 Charakterystyka detektora ruchu Urządzenie do pomiaru odległości wykorzystuje metodę pomiaru bieżącej fazy koherentnej fali ultradźwiękowej o częstotliwości 40 kHz. Współdziała z nadrzędnym komputerem wyposażonym w standardowy port szeregowy, z którego jest również programowane i zasilane. Zasadnicze funkcje pomiarowe układu są realizowane przez działający autonomicznie mikrokontroler PIC 16C84 z pamięcią EEPROM. Urządzenie realizuje pomiar położenia w 16 niezależnych kanałach w czasie 0,3 ms na kanał, z rozdzielczością 0.2 mm w obszarze roboczym o średnicy ok. 6 m. Ww. detektor ruchu sterowany jest za pomocą specjalistycznego programu RUCH działającego w środowisku Windows. Metody pomiarowe 1. Metoda położeń niezależnych (niezależnych pomiarów w kanałach A i B). Pomiar jest inicjowany, a następnie przedstawiany w czasie rzeczywistym na ekranie poprzez ruch odbiornika A lub B względem nadajnika N. Schemat układu doświadczalnego ilustrujący metodę pomiaru tzw. „położeń niezależnych” w kanałach A i B. 2. Metoda położeń różnicowych A - B (dostępna jedynie przy użyciu autonomicznego nadajnika ultradźwiękowego). Schemat układu doświadczalnego przedstawiający metodę tzw. „położeń różnicowych” w kanałach A i B. Przykładowe wyniki Wykresy parametrów ruchu wózka, który wjeżdża na równię pochyłą ruchem jednostajnie opóźnionym, a następnie zatrzymuje się i zjeżdża w dół równi ruchem jednostajnie przyspieszonym. Przykładowe wyniki Wykresy parametrów ruchu harmonicznego wahadła fizycznego. Przykładowe wyniki Wykres wartości położenia dla ruchu harmonicznego tłumionego masy zaczepionej na sprężynie i zanurzonej w wodzie. Ogniwo Peltiera Radiator z wentylatorem gorącej strony ogniwa Peltiera Zasilacz prądu stałego 12V/3A Ogniwo Peltiera CoachlabII Radiator zimnej strony ogniwa Sonda do pomiaru temperatury Komora lodówki Do komputera Układ pomiarowy - schemat Układ pomiarowy Przykładowe wyniki Spadek temperatury w lodówce z elementem Peltier’a Przykładowe wyniki Temperatura w lodówce z elementem Peltier’a sterowana termostatem zaprogramowanym w środowisku Coach 5. Projekt EU-ISE Effective use of ICT in Science Education Strona EU – ISE lokalnie Internet http://www.fizyka.umk.pl/~pdf/EU_ISE/ Kwestionariusz (do wpisywania) lokalnie Internet http://www.fizyka.umk.pl/test/ Kwestionariusz (dane) lokalnie Internet http://www.fizyka.umk.pl/test/dane.php
