Jak ICT jest wykorzystywana w nauczaniu przedmiotów przyrodniczych?

2. 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: jturlo@fizyka.umk.pl ** Nauczyciele – uczestnicy projektu EU-ISE „Wprowadzenie mikrokomputerów Będzie znacznie bardziej rewolucyjne, Niż każdy z nas się spodziewa”.R. A. Sparkes

6. Umiejętności informatyczne ucznia: • gromadzenie i przekazywanie informacji • (edytory tekstu i grafiki, sieć komp., nauczanie na odleglość, e-konferencje, listy dyskusyjne-projektybadawcze uczniów, witryny eksperckie, prezentacje) • przetwarzanie informacji, posługiwanie się informacją • (bazy danych CD ROM i inne, arkusze kalkulacyjne,pakiety zintegrowane i specjalistyczne)

7. 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)

8. Edycja tekstów i grafiki w redagowaniu, przedstawieniu i opisaniu wyników Wcześniejsze użycie IT w poznawaniu tematu (CD-ROM, bazy danych) Edycja tekstów w planowaniu Organizacja, prezentacja i zapis wyników (arkusze kalkulacyjne, spec. oprogr., bazy danych) (1) Stawiaj pytania, przewiduj, stawiaj hipotezy Symulacje i modele (3) Interpretuj ich wyniki i weryfikuj ich naukową poprawność (2) Obserwuj, dokonuj pomiarów i operuj nimi

9. 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

10. 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)

11. 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

12. Toruński wielokanałowy ultradźwiękowy miernik położenia sterowany mikrokontrolerem Microchip PIC16C84

13. 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 kanałachw czasie 0,3 ms na kanał, z rozdzielczością 0.2 mm w obszarze roboczymo średnicy ok. 6 m. Ww. detektor ruchu sterowany jest za pomocą specjalistycznego programu RUCH działającego w środowisku Windows.

14. Metody pomiarowe • 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 pomiarutzw. „położeń niezależnych” w kanałach A i B.

15. 2. Metoda położeń różnicowych A - B (dostępna jedynie przy użyciu autonomicznego nadajnika ultradźwiękowego). Schemat układu doświadczalnego przedstawiający metodętzw. „położeń różnicowych” w kanałach A i B.

16. 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.

17. Przykładowe wyniki • Wykresy parametrów ruchu harmonicznego wahadła fizycznego.

18. Przykładowe wyniki • Wykres wartości położenia dla ruchu harmonicznego tłumionego masy zaczepionej na sprężynie i zanurzonej w wodzie.

19. Ogniwo Peltiera

20. 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

21. Układ pomiarowy

22. Przykładowe wyniki Spadek temperatury w lodówce z elementem Peltier’a

23. Przykładowe wyniki Temperatura w lodówce z elementem Peltier’a sterowana termostatem zaprogramowanym w środowisku Coach 5.

24. Projekt EU-ISE Effective use of ICT in Science Education Strona EU – ISE lokalnieInternet http://www.fizyka.umk.pl/~pdf/EU_ISE/ Kwestionariusz (do wpisywania) lokalnieInternet http://www.fizyka.umk.pl/test/ Kwestionariusz (dane) lokalnieInternet http://www.fizyka.umk.pl/test/dane.php