Fyzika
Vhodné uplatnění digitálních technologií ve výuce přispívá k vyšší efektivitě výuky nejen tím, že napomůže žákům k pochopení učiva, ale i tím, že výuka žáky zaujme a pozitivně motivuje.
Co má student
zvládnout
Na konci 9. ročníku studen zvládá:
- používá efektivně při experimentech digitální měřidla a měřicí přístroje
- používá efektivně k záznamu naměřených dat a jejich zpracování výpočetní techniku
- modeluje fyzikální děje pomocí počítačového softwaru
- využívá videozáznamy vlastních pokusů
- zkoumá fyzikální jevy pomocí počítačových simulací
- vyhledává v otevřených zdrojích data k řešení zadaného problému, třídí je a kriticky vyhodnocuje
- sestavuje počítačové prezentace výsledků svých řešení a hledá ve výsledcích vzájemné souvislosti fyzikálních jevů
- vyhledává v otevřených zdrojích data dokumentující aplikace fyzikálních jevů v jiných oblastech vědy a v technice
- při řešení problémů a při práci v týmu využívá ke komunikaci efektivně digitální zařízení
- požaduje od zadavatelů úloh k měření digitální měřicí přístroje a měřidla
- požaduje od zadavatelů úloh k řešení vhodnou digitální techniku a počítačový software
- vytváří a při dalším vzdělávání využívá vlastní digitální portfolio
Co by měl zvládnout žák s lehkým mentálním postižením na konci 9. ročníku?
- používá digitální měřidla a měřicí přístroje, k záznamu naměřených dat a jejich zpracování používá vhodný počítačový software; při řešení problémů využívá ke komunikaci digitální zařízení
Jak na to?
Příklady
- vedeme žáky k využívání digitálních technologií při pozorování fyzikálních jevů
- podporujeme využívání digitálních technologií při měření a zpracování naměřených dat
- vedeme žáky k využívání digitálních záznamů experimentů a vizuálních simulací k popisu a vysvětlení fyzikálních jevů
- učíme žáky řešit problémy sběrem a tříděním dat z otevřených zdrojů
- vedeme žáky k tomu, aby při týmové práci, při řešení problémů a při diskuzi o výsledcích úloh používali efektivně digitální komunikační prostředky, volili k tomu vhodné nástroje (zejména při distančním vzdělávání)
- vedeme žáky k tomu, aby své vytvořené nebo získané výukové materiály a záznamy o použitých zdrojích ukládali do svého elektronického portfolia k dalšímu využití při vzdělávání
Konkrétní příklady:
6. ročník
Žák:
- měří vhodně zvolenými digitálními měřidly některé důležité fyzikální veličiny charakterizující látky a tělesa, např. délku, hmotnost, čas, teplotu
- sleduje změnu venkovní teploty v závislosti na čase; k pozorování, měření, záznamu a zpracování výsledků použije efektivně digitální technologie
- doloží změnu objemu nebo délky tělesa experimentem nebo jeho videozáznamem, uvede vlastní příklady uplatnění změn délky a objemu těles při změně teploty v praxi, své příklady doloží a doplní videozáznamy a informacemi, které najde v otevřených zdrojích
- určí (úvahou i měřením), jakou silou působí Země na těleso dané hmotnosti, k měření použije siloměr a digitální váhy
- uloží do svého digitálního portfolia postup měření digitálními měřidly a měřicími přístroji, určení citlivosti a rozsahu digitálního měřidla a měřicího přístroje, postup zpracování a výsledky měření a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- měření délky, objemu, hmotnosti a teploty tělesa digitálními měřidly
- sledování změn teploty pomocí počítačového softwaru, citlivost a rozsah digitálního měřidla
- práce s různými digitálními zdroji dat
- teplotní změna délky či objemu tělesa
- gravitační síla a její měření, síla, jakou působí Země na těleso dané hmotnosti
- studium videozáznamu fyzikálního experimentu
- zakládání žákovského portfolia
8. ročník
Žák:
- vysvětlí pomocí digitálních modelů vnitřního pohybu částic látky jejich makroskopické projevy, vysvětlí a diskutuje vliv teploty na průběh jevů
- uvede příklady skupenské přeměny látek z vlastní zkušenosti (tání, tuhnutí, kapalnění, vypařování) a z praxe, příklady doloží videozáznamy a popíše průběh dějů pomocí simulací v počítačových modelech
- experimentálně vyvodí pojem hustoty látky porovnáním těles o stejném objemu a s různou hmotností, přitom použije digitální měřicí přístroje a měřidla, k přípravě a zpracování experimentů použije počítačový software
- porovná hustoty různých látek na základě dat z otevřených zdrojů
- použije s porozuměním vztah mezi hustotou, hmotností a objemem při řešení jednoduché praktické úlohy, data potřebná k vyřešení úlohy i k ověření výsledku vyhledá v otevřených zdrojích
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- příprava a postup laboratorní práce podle digitálně zpracovaného postupu práce
- zpracování výsledků měření s počítačovým softwarem
- bádání pomocí počítačové simulace stavby látek, vnitřního pohybu částic v tělese, změn skupenství
- výběr dat k doplnění žákovského digitálního portfolia
Žák:
- rozhodne, jaký druh pohybu těleso koná vzhledem k jinému tělesu na základě vlastního pozorování pohybu (pohyb rovnoměrný, zrychlený, zpomalený, přímočarý, křivočarý), jeho videozáznamu nebo grafického znázornění pohybu (například z měření pomocí ultrazvukového měřiče vzdálenosti a počítače)
- rozhodne na základě pozorování záznamu pohybu nebo simulace pohybu pomocí vhodného počítačového programu o jaký druh pohybu se jedná
- využívá s porozuměním vztah mezi rychlostí, dráhou a časem u rovnoměrného pohybu těles při řešení problémů a úloh se vztahem k běžnému životu, např. využije digitální plánovač tras k naplánování delší cesty autem do zahraničí vč. průměrných rychlostí, určí průměrnou rychlost při cestování dle jízdního řádu
- sestrojí graf závislosti dráhy na čase při rovnoměrném pohybu tělesa (přímo graficky nebo pomocí vhodného počítačového programu) a odečte z něho hodnoty dráhy, času nebo rychlosti
- sestrojí graf závislosti dráhy na čase při nerovnoměrném pohybu tělesa; vypočítá průměrnou rychlost nerovnoměrného pohybu tělesa (přímo graficky nebo pomocí vhodného počítačového programu) a odečte z něho hodnoty dráhy, času nebo rychlosti
- určí v konkrétní jednoduché situaci z běžného života druhy sil působících na těleso, jejich velikosti, směry a výslednici, situaci a její řešení znázorní kresbou nebo v pomocí počítačového softwaru
- popíše a zdůvodní, jak se v konkrétních situacích v praxi využívá zvyšování či snižování tlaku tělesa na podložku; svá tvrzení doloží daty, informacemi a obrázky z otevřených zdrojů
- předpoví otáčivé účinky síly na těleso (páka, dveře apod.), své závěry doloží experimentem a počítačovou simulací, případně výpočtem s využitím počítačového softwaru (tabulkový procesor)
- používá počítačový software a počítačové simulace pro objasňování či předvídání změn pohybu těles při působení stálé výsledné síly v jednoduchých situacích z praxe, svá řešení dokládá vlastním experimentem nebo videozáznamem experimentu či děje (setrvačnost těles při pohybu vozidla, zpětný ráz střelných zbraní, případně další, které našel v otevřených zdrojích)
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- sledování pohybu těles s použitím digitální techniky a počítačového softwaru
- měření a výpočet rychlosti rovnoměrného pohybu s použitím digitálních měřicích přístrojů a počítačového softwaru
- řízení vlastního experimentu podle digitalizovaného návodu
- využití tabulkových procesorů při zpracování výsledků měření, práce s grafy znázorněnými počítačem
- práce s počítačovou simulací v digitálních vzdělávacích zdrojích
- výpočet rychlosti rovnoměrného pohybu, graf závislosti dráhy na čase pro rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb, průměrná rychlost nerovnoměrného pohybu
- digitální plánovače tras, plánování cesty
- práce s grafy znázorněnými počítačem, práce s počítačovou simulací
- řešení skládání sil v počítačovém softwaru GeoGebra
- prezentace videa demonstrujícího zvolený jev
- vyhledávání a třídění dat ke zvolenému tématu, práce s počítačovou simulací (tlaková síla, tlak, jednotky tlaku a jejich převody, vliv síly na pohyb tělesa, otáčivé účinky sil, bezpečnost v dopravě, brzdná dráha)
- výběr dat k doplnění žákovského portfolia
Žák:
- vysvětlí na základě experimentu nebo jeho videozáznamu poznatky o zákonitostech tlaku v klidných tekutinách
- využije zákonitosti tlaku v klidných tekutinách při řešení problémů a úloh se vztahem k praxi, data potřebná k jejich vyřešení vyhledá v otevřených zdrojích
- objasní kvalitativně vznik vztlakové síly v klidné tekutině a určí její velikost a směr v konkrétních situacích, situace objasní pomocí dat a animací z otevřených zdrojů dat
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- mechanické vlastnosti kapalin a plynů, hustota kapalin a plynů, hustoměr, hydrostatický tlak, atmosférický tlak, tlak vyvolaný silou v kapalině, Pascalův zákon, hydraulická zařízení, tlak vzduchu v různých nadmořských výškách, vztlaková síla, vznášení se a plování těles v klidných tekutinách, využití plování a vznášení těles v praxi, práce s počítačovou simulací, vyhledání požadovaných informací z otevřených zdrojů, výběr dat k doplnění žákovského portfolia
8. ročník
Žák:
- úvahou vysvětlí vztah mezi výkonem, prací a časem; uvede a komentuje příklady výkonů zvířat, lidí a strojů nalezené v otevřených zdrojích dat
- využívá s porozuměním vztah mezi výkonem, vykonanou prací a časem při řešení úloh se vztahem k běžnému životu; k doplnění zadání a kontrole výsledků použije data z otevřených zdrojů
- vysvětlí na úloze se vztahem k běžnému životu vztah mezi vykonanou prací a energií
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- vztah mezi výkonem, prací a časem; vztah mezi vykonanou prací a energií; vyhledání, třídění dle zvolených kritérií a kritické posouzení dat z otevřených zdrojů; sestavení přehledové tabulky vybraných dat; výběr dat k doplnění žákovského portfolia
9. ročník
Žák:
- uvede příklady různých forem energie, fyzikálních jevů a technických zařízení, ve kterých dochází k přeměnám energie; vysvětlí, jak se v uvedených příkladech uplatňuje zákon zachování energie; k vyhledání příkladů a argumentaci využije otevřené zdroje dat
- popíše a vysvětlí funkci hlavních částí soustavy výroby a přenosu elektrické energie, v otevřených zdrojích najde potřebná data
- zhodnotí výhody a nevýhody využívání různých energetických zdrojů z hlediska vlivu na životní prostředí, v otevřených zdrojích k tomu najde potřebná data; svá zjištění porovná s ostatními žáky v diskuzi prostřednictvím videokonference
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- energetická soustava, zdroje energie veřejné energetické soustavy (fyzikální princip, možnosti využití), výhody a nevýhody energetických zdrojů, obnovitelné zdroje energie, vliv na životní prostředí, vyhledání a třídění dat, tvorba tabulky požadovaných informací z otevřených zdrojů, výběr dat k doplnění žákovského portfolia, příprava a realizace tematicky zaměřené videokonference včetně jejího vyhodnocení
Žák:
- popíše na základě vlastního pozorování, případně pozorování videozáznamů a analýzy počítačových animací podstatu a vlastnosti zvuku; při zkoumání zvuků použije zdroj zvuků proměnné frekvence a intenzity, dle možností digitální; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- určí ve svém okolí zdroje zvuku a jejich vlastnosti, pozoruje relativnost zvukových vjemů; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- analyzuje kvalitativně příhodnost daného prostředí pro šíření zvuku, při zkoumání zvuků použije dle možností digitální zdroj zvuků proměnné frekvence a intenzity; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- posoudí možnosti zmenšování vlivu nadměrného hluku na životní prostředí; svá řešení dokládá vlastním experimentem, přitom použije dle možností digitální zdroj zvuků proměnné frekvence a intenzity; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- sestaví hlukovou mapu okolí školy pomocí vhodné aplikace ve smartphonu, k posouzení výsledku použije data z otevřených zdrojů, svá zjištění porovná s ostatními žáky v diskuzi prostřednictvím videokonference
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- zdroje zvuku, šíření zvuku, vlastnosti zvuku, lidské vnímání zvuku, intenzita zvuku (kvalitativně), frekvence zvuku, rychlost zvuku, uplatnění v praxi, práce s digitálním zdrojem zvuku, práce s počítačovou simulací, hluková mapa, limity hlučnosti, předpisy na ochranu před škodlivým hlukem, vyhledání a třídění dat, tvorba tabulky požadovaných informací z otevřených zdrojů, výběr dat k doplnění žákovského portfolia, příprava a realizace tematicky zaměřené videokonference včetně jejího vyhodnocení
6. ročník
Žák:
- ukáže pomocí experimentu základní vlastnosti elektrického náboje a jeho účinky, k popisu podstaty jevů použije i modely a animace z otevřených zdrojů dat
- sestaví správně jednoduchý a rozvětvený elektrický obvod podle schématu, k popisu podstaty jevů v obvodu použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- popíše a pomocí experimentu předvede základní vlastnosti magnetů, k popisu podstaty jevů použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- ověří existenci magnetického pole v daném místě pomocí kompasu, k popisu podstaty jevů použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- základní elektrické vlastnosti látek, elektrický náboj, vlastnosti elektricky nabitých těles, základní elektrický obvod, zdroj, spotřebič, komponenty jednoduchého elektrického obvodu, práce s počítačovou simulací
- magnetické vlastnosti látek, feromagnetické látky, základní vlastnosti magnetů, princip kompasu, měření magnetického pole appletem ve smartphonu, kompas ve smartphonu, magnetické siločáry, práce s počítačovou simulací, výběr dat k doplnění žákovského portfolia
8. ročník
Žák:
- sestaví správně podle schématu elektrický obvod a analyzuje správně schéma reálného obvodu, k popisu podstaty jevů v obvodu použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- rozliší stejnosměrný proud od střídavého; ve stejnosměrném obvodu změří digitálními měřicími přístroji elektrický proud a napětí na spotřebiči, určí elektrický odpor součástky nebo spotřebiče
- využije digitální měřicí systém ke grafickému zobrazení stejnosměrného a střídavého napětí
- rozliší vodič, izolant a polovodič na základě analýzy jejich vlastností; k popisu podstaty jevů v látkách použije modely, animace a příklady využití v praxi z otevřených zdrojů dat
- rozliší mezi zdrojem světla a tělesem, které světlo jen odráží; k popisu podstaty jevů a jejich využití použije modely, animace a data z otevřených zdrojů
- využívá zákona o přímočarém šíření světla ve stejnorodém optickém prostředí a zákona odrazu světla při řešení problémů a úloh z praxe; svá řešení dokládá vlastním experimentem nebo jeho videozáznamem, zkušeností, grafickou konstrukcí, popřípadě modelováním pomocí počítačového softwaru
- v otevřených zdrojích vyhledá informace o optických zařízeních využívajících různé typy zrcadel
- rozhodne na základě znalosti rychlostí světla ve dvou různých prostředích, zda se světlo bude lámat ke kolmici, či od kolmice, a využívá této skutečnosti při analýze průchodu světla čočkami; svá řešení dokládá vlastním experimentem nebo jeho videozáznamem, zkušeností, grafickou konstrukcí, popřípadě modelem pomocí počítačového softwaru
- v otevřených zdrojích vyhledá informace o optických zařízeních využívajících různé typy čoček
- pomocí experimentu rozliší spojku od rozptylky, pokusně najde ohnisko tenké spojky a určí její ohniskovou vzdálenost, k popisu podstaty jevů nebo použité metody a kontrole výsledků použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- složitější elektrické obvody, pravidla bezpečné práce s elektrickými spotřebiči, práce s počítačovou simulací, stejnosměrný proud, střídavý proud, symboly stejnosměrného a střídavého proudu, znázornění průběhu elektrického proudu digitálním měřicím zařízením (např. osciloskop, počítačový software), měření napětí a proudu digitálním univerzálním měřicím přístrojem, práce s počítačovou simulací, vodiče, polovodiče, izolanty a jejich vlastnosti, využití v praxi, vyhledání potřebných informací z otevřených zdrojů a jejich kritické posouzení
- světlo, zdroje světla, stín, odraz světla na rovinném rozhraní, zrcadla, vznik obrazu v zrcadle, grafické znázornění vzniku obrazu (náčrtem, použitím modelu zrcadla nebo použitím počítačového softwaru), rovinné a kulové zrcadlo (jen kvalitativně), využití zrcadel v praxi, práce s počítačovou simulací, vyhledání potřebných dat v otevřených zdrojích, vznik lomu světla na rovinném rozhraní, lom ke kolmici a od kolmice (jen kvalitativně), rychlost světla ve vakuu a v látkovém prostředí, grafické znázornění vzniku lomu světla (náčrtem, použitím modelu optického rozhraní nebo použitím počítačového softwaru), čočky (jen kvalitativně), využití čoček v praxi, práce s počítačovou simulací, práce s videozáznamem experimentu, vyhledání potřebných dat v otevřených zdrojích
- výběr dat k doplnění žákovského portfolia
9. ročník
Žák:
- zdůvodní pravidla bezpečné práce s elektrickými zařízeními, k doložení pravidel použije data z otevřených zdrojů
- využívá prakticky poznatky o působení magnetického pole na magnet a cívku s proudem a o vlivu změny magnetického pole v okolí cívky na vznik indukovaného napětí v ní, v otevřených zdrojích dat vyhledá animace jevů a jejich praktické aplikace
- popíše a vysvětlí hlavní složky soustavy výroby a přenosu elektrické energie, v otevřených zdrojích najde potřebné údaje
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- pravidla bezpečného používání elektrických spotřebičů a jejich zdůvodnění, vyhledání potřebných informací z otevřených zdrojů a jejich hodnocení, magnetické pole v okolí vodiče s proudem (kvalitativně), vzájemné působení magnetu a vodiče s proudem a jeho využití v praxi, elektromagnetická indukce a její využití v praxi, výroba a přenos elektrické energie, elektromotory (zjednodušený model), popis fyzikálních jevů a jejich aplikací pomocí počítačové simulace, výběr dat k doplnění žákovského portfolia
Žák:
zhodnotí postavení Země ve vesmíru a srovnává podstatné vlastnosti Země s ostatními tělesy Sluneční soustavy, k tomu využije dat a animací z otevřených zdrojů
prokáže na konkrétních příkladech tvar planety Země, zhodnotí důsledky pohybů Země na život lidí a organismů, k tomu využije dat a animací z otevřených zdrojů
vysvětlí (kvalitativně) pomocí poznatků o gravitačních silách pohyb planet kolem Slunce a pohyb měsíců planet kolem planet, svůj výklad podloží animací pohybu planet a měsíců ve Sluneční soustavě vybranou z otevřených zdrojů, výklad případně doplní výběrem dat o pohybu planet získaných z otevřených zdrojů
uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
Sluneční soustava, pohyby planet a měsíců, působení pohybu Měsíce na život na Zemi, hvězdy, souhvězdí, pohyb hvězd a planet na obloze Země, rozdíl mezi hvězdou a planetou, práce s počítačovou simulací, sběr, třídění a analýza dat z otevřených zdrojů, výběr dat k doplnění žákovského portfolia
Aby se učilo
lépe

Další
inspirace
digitální technologie ve výuce fyziky na ZŠ a SŠ
Článek vymezující hlavní cíle implementace digitálních technologií do výuky fyziky. Vhodné uplatnění digitálních technologií ve výuce fyziky přispívá k rozvoji informatického myšlení a digitálních kompetencí žáků a stejně tak přispívá k pozitivním změnám postojů žáků k fyzikálnímu vzdělávání.
ICT ve fyzice na ZŠ: Příklady dobré praxe
K inspiraci a využití konkrétních námětů k jednotlivým obsahovým okruhům RVP ZV doporučujeme elektronickou publikaci od Ireny Dvořákové a Věry Koudelkové. Obě autorky jsou členky katedry didaktiky fyziky MFF UK a mají velké a aktuální zkušenosti s výukou fyziky na základní škole. Publikace obsahuje pět aktivit popisujících různé využití digitální techniky, které byly několikrát ověřeny ve výuce fyziky dle RVP ZV. Návody jsou doplněny popisem zkušeností obou autorek s realizací úloh a příklady žákovských řešení. V šesté části publikace obsahuje i náměty k rozšíření a prohloubení výuky a odkazy na další zdroje informací.