piątek, 18 grudnia 2020

Model ARCS - czyli o zasadach nauczania

Zbliża się koniec semestru szczególnego roku szkolnego i koniec wyjątkowego roku kalendarzowego. Pomyślałem więc, że zamknę ten czas wpisem ilustrującym złożoność tego, co ważne dla warsztatu pracy nauczyciela. I tym razem będzie o modelu, bo przecież wszystko wokół nas, lepszymi bądź gorszymi, ale tylko modelami opisujemy.

Z modelem projektowania działań edukacyjnych ARCS (akronim od angielskich słów Attention, Relevance, Confidence i Satisfaction) autorstwa Johna Kellera spotkałem się już jakiś czas temu, wszak jest niemal moim rówieśnikiem (model, nie autor). Wówczas jednak wydał mi się niczym innym, jak zgrabnym zapisaniem zasad nauczania, a te jawiły mi się jako powszechnie znane - nawet oklepane.

ilustracja za: http://www.tomgodwin.co.uk/ 

Jednak czas, zwłaszcza zdalnie zagospodarowywany, pokazał, że mówienia o zasadach organizowania i wspierania procesu uczenia się oraz motywowaniu do podejmowania wysiłku kształcenia kompetencji nigdy nie za wiele.

Model ARCS został opracowany jako odpowiedź na wcześniejsze behawiorystyczne i zogniskowane poznawczo podejścia do projektowania procesu nauczania-uczenia się, które, jak twierdził autor, nazbyt skupiały się na bodźcach zewnętrznych i niedostatecznie akcentowały znaczenie motywacji uczących się. Pozwolę sobie zatem przedstawić model ARCS w kontekście zasad nauczania, ale postrzeganych w świetle konstruktywizmu (z elementami konektywizmu). W obu tych teoriach nauczyciel to organizator i animator działań edukacyjnych służących wspieraniu NASZYCH uczniów w ICH uczeniu się.

By nawiązać do mojej pierwszego wrażenia o model Johna Kellera przybliżę jego elementy, które pozwoliłem sobie zapisać w najlepszym w moim odczuciu brzmieniu w języku polskim, zestawiające je ze starymi-dobrymi zasadami nauczania. Za Krzysztofem Kruszewskim, regułami organizowania i prezentowania wiadomości, ogólnymi normami postępowania nauczyciela w czasie przygotowania oraz prowadzenia lekcji umożliwiającymi uwzględnienie jednocześnie informacji z wielu źródeł i utrzymanie kierunku czynności uczenia się uczniów. Dodatkowo, tu i ówdzie, wyliczę narzędzia, zwłaszcza te współczesne - czerpiące z technologii informacyjno-komunikacyjnej (TIK), które na danym etapie znajduję szczególnie pomocnymi.

  • Skupienie uwagi (Attention)
Działania o tym charakterze powinny zaczynać każdą lekcję. Można skupienie uwagi osiągnąć na wiele sposobów np. przygotowując aktywność, która naszych uczniów zaskoczy, będzie miała elementy nowości, a nawet niepewności. Postawmy przed nimi jakiś problem lub dylemat. Można zacząć od muzyki lub filmu (choćby Tik-Tok, FB, YouTube), quizu (np. LearningApps, Quizizz), doświadczenia z nieoczywistym finałem, gry czy pospolitej acz nietuzinkowej czytanki. Warto pamiętać wówczas o ZASADZIE ENTUZJAZMU - profesjonalny nauczyciel zdaje sobie sprawę ze swoich mocnych i słabych stron, wykorzystuje te pierwsze, co pomaga mu w realizacji wyznaczonych w procesie nauczania – uczenia się celów. Zaczynajmy od celów, ale nie trzymajmy się ich kurczowo. Podstawa to tylko baza. Dlatego śmiało dzielmy się przykładami dobrych praktyk, uczmy się od siebie nawzajem oraz nie wstydźmy się uczyć od naszych uczniów. Zwróćmy uwagę na ZASADĘ INDYWIDUALIZACJI I ZESPOŁOWOŚCI, która odnosi się do sfery społeczno-emocjonalnej relacji w szkole oraz jej otoczeniu i określa równowagę między potrzebami indywidualnymi a grupowymi, a także efektywnością pracy indywidualnej oraz zespołowej. Różnorodność jest immanentną cechą skutecznej szkoły.
  • Stosowność działań (Relevance)
Pracując z klasą odnośmy się do ich doświadczeń oraz potrzeb uwzględniając i artykułując cele. Wyjaśniajmy, jeśli to konieczne czasem po stokroć, dlaczego podejmujemy konkretne działania, zachęcajmy uczniów do wybrania lub definiowania celów i poddawania ich wartościowaniu. Niech mają świadomość, że to ICH proces doskonalenia. W tym miejscu nie obejdzie się bez motywowania, a to należy dostosować do preferencji dotyczących tego, czym uczniowie chcą się zająć lub jak chcą to zrobić. Zwracajmy uwagę na korzyści i przeszkody płynące z faktu, że uwzględniamy zainteresowania i potrzeby uczniów. Bez dobrego kontaktu z nimi i wzajemnego szacunku to się nie uda. I tutaj przydaje się ZASADA SYSTEMATYCZNOŚCI, wyrażona zbiorem reguł postępowania: realizacją treści zgodnie z logiką przedmiotu, określeniem wiedzy i umiejętności wyjściowych (stanowiących bazę), uwypuklaniem zagadnień głównych, tworzeniem sieci oraz map mentalnych, powtarzaniem i syntezowaniem. Ważna jest także ZASADA SAMODZIELNOŚCI bezpośrednio związana z podmiotowością ucznia i określająca rolę nauczyciela, jako organizatora procesu kształcenia tak, by uczeń miał możliwość samodzielnie wybrać temat pracy/projektu, zaplanować działania związane z tym tematem, dokonać dobru treści, metod, form, środków i warunków działania oraz mieć sposobność do samodzielnego kontrolowania efektów oraz ich oceny (samokontrola i samoocena). A ileż jest do tego narzędzi TIK: różnorodne źródeł informacji - portale (np. Wiki, GO-LAB, RCL), narzędzia do wspólnej pracy (choćby Teams, Trello, Canva), aplikacji specjalistycznych (moje ulubione PhyPhox, Tracker).
  • Pewność siebie (Confidence)
Przeświadczenie ucznia, że dzięki spotkaniom z nami wie oraz umie więcej jest naszą nagrodą i naszym wspólnym sukcesem. Jest go osiągnąć łatwiej (choć wcale niełatwo), jeśli ustalimy wymagania dotyczące uczenia się - nasze cele edukacyjne są jasne i zaakceptowane, a standardy, wymagania oraz kryteria oceniania transparentne. Niewątpliwie pomaga także stwarzanie warunków, w których uczniowie odnoszą sukcesy, przy czym pamiętajmy o ambicjach naszych podopiecznych, dopasowujmy warunki do ich możliwości, dostępnych zasobów i czasu. Nie tłumaczmy się tym, że któregoś elementy jest za mało. Własnym przykładem pokazujmy, że wysiłek wymaga samokontroli, sukces determinuje ciężka praca, której efektów trudno szukać ,gdy nie czujemy się bezpośrednio odpowiedzialni za swoje wybory. A zasady: ZASADA ZWIĄZKU TEORII Z PRAKTYKĄ - służy przede wszystkim kształtowaniu przeświadczenia, iż wiedza i umiejętności mają charakter użyteczny i praktyczny; ZASADA EFEKTYWNOŚCI - w praktyce odnosi się przede wszystkim do skuteczności działań podejmowanych przez nauczyciela, jego oddziaływań przejawiających się w organizacji, planowaniu, wyznaczaniu celów, doborze metod, formy oraz środków - wszystko to kształtuje warunki uczenia się; ZASADA SUKCESU - poczucie odniesionego zwycięstwa jest zwyczajnie niezbędne do prawidłowego przebiegu procesu uczenia się - nauczania.
  • Zadowolenie (Satisfaction)

Kto z nas nie lubi usiąść w pięknych okolicznościach przyrody i rozmyślać o tym, co było i będzie? Wszyscy potrzebujemy wakacji (ferii, przerw świątecznych, itp.), by zregenerować siły i ducha. To moment, w którym zarówno uczniowie, jak i my czujemy się zmęczeniu, bo kształcenie to WYSIŁEK. Po wszystkim powinniśmy czuć się usatysfakcjonowani z dobrze spędzonego razem czasu. Wiemy przecież, że staraliśmy się wspierać uczniów, by realizowali postawione sobie zadanie i dążyli do własnych celów, a na tej drodze dawaliśmy im wskazówki i informacje zwrotne. Dołożyliśmy starań, by być obiektywnymi i postępować zgodnie ze standardami i zaakceptowanymi wcześniej regułami. Wiedza, umiejętności i postawy są czymś, co kształcimy całe życie. Paradoksalnie fakt ten znajduje potwierdzenie w ZASADZIE TRWAŁOŚCI WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI, w której zawierają się wskazówkami dla nauczyciela, związane ze wszystkimi wcześniej przytoczonymi zasadami - aby w procesie kształcenia nauczyciel: wzbudzał pozytywną motywację, stosował różnorodne metody kształcenia angażując sferę poznawczą, emocjonalną i praktyczną uczniów, stosował polisensoryczność środków kształcenia, aktywizował uczniów, stosował powtórzenia, układał treści w struktury i systemy, stosował kontrolę bieżącą i regularnie sprawdzał osiągnięcia uczniów, nie dla stopni szkolnych, ale dla NICH samych.

Pewnie wielu z czytelników zorientowało się, że nie znając opisanego przeze mnie modelu projektowania działań edukacyjnych, stosuje się do wskazówek w nim zawartych. W codziennej praktyce nauczycielskiej zwyczajnie przekonało się, że to działa. Spróbujmy dodatkowo zwrócić uwagę na to, by:
  • podkreślać interdyscyplinarność kształcenia m. in poprzez wskazywanie na integrację różnych dziedzin nauk (przyrodniczych i humanistycznych) oraz analizować te same zjawiska z punktu widzenia różnych dyscyplin naukowych (punktów widzenia);
  • promować uczenie się przez odkrywanie wzorowane na dociekaniu naukowym (Inquiry Based Science Education - IBSE) przede wszystkim rozumiane jako prowadzenie eksperymentów fizycznych metodami umożliwiającymi uczniom samodzielne dochodzenie do wiedzy, kształtowanie umiejętności i postaw;
  • organizować nauczenie kontekstowe przejawiające się przede wszystkim w korelacji z codziennymi zjawiskami z życia ucznia, a będące w powiązaniu z otaczającym go środowiskiem, przy jednoczesnym kształceniu umiejętności potrzebnych zwłaszcza w późniejszym życiu prywatnym i zawodowym;
  • zachęcać do wykorzystania technologii informacyjno-komunikacyjnych i doskonalenia związanych z jej wykorzystaniem umiejętności np. dzięki nauczaniu wyprzedzającemu (idea odwróconej szkoła z ang. flipped classroom);
Wzburzonym utopijnością oczekiwań, a także tym zainteresowanym i wierzącym w skuteczność tak zaplanowanego przez belfra nauczania-uczenia się polecam wywiad z autorem koncepcji ARCS Johnem Kellerem.

środa, 9 grudnia 2020

Zdalne laboratoria wokół nas

O zdalnym eksperymentowaniu pisałem już w tym miejscu przy okazji projektu GO-LAB oraz RCL. Ponieważ tematyka jest ważka warto także poznać i rozważyć wykorzystanie stanowisk pomiarowych innych zdalnych laboratoriów. Propozycję przygotowałem na podstawie stron prowadzonych w językach różnych od polskiego (czeskim, angielskim, niemieckim, hiszpańskim i portugalskim), co jednak nie powinno stanowić problemu, choćby za sprawą dostępnego w przeglądarkach przycisku "Przetłumacz tę stronę".

Rozpocznijmy od portalu RELLE prowadzonego przez Federal University of Santa Catarina (UFSC). To witryna prezentuje 24 stanowiska pomiarowe do zdalnej obsługi, z których niemal każde zwiera wyczerpujący opis oraz film instruktażowy. Na uwagę zasługuje przyporządkowanie doświadczeń do przedmiotów, tutorial oraz szacowany czas ich realizacji. Zdalne laboratorium nie wymaga rejestracji ani wprowadzania danych o użytkowniku. Wśród stanowisk znaleźć można m. in. eksperyment Thomsona oraz doświadczenie nt. przewodnictwa cieplnego metali.

Druga propozycja to portal e-LABORATORY PROJECT utworzony i prowadzony przez naszych południowych sąsiadów (Charles University in Prague, Tamas Bata University in Zlin oraz University of Trnava). Strona oferuje 18 stanowisk pomiarowych, z których możemy korzystać bez dodatkowego logowania się. Wystarczyć otworzyć zakładkę wybranego eksperymentu i przejść do stosownego linku.

Na uwagę zasługują m. in. doświadczenia związane z promieniotwórczością oraz obwodami RLC. Niemal każde stanowisko pomiarowe zawiera opisy pogrupowane w sekcje m. in. prezentujące wiadomości wstępne, zdjęcia układu pomiarowego, zadania oraz powiązane z tematem symulacje.

Kolejne zdalne laboratorium warte głębszej eksploracji to WebLab-Deusto będące inicjatywą University of Deusto. To dość specyficzna oferta, ale może okazać się szczególnie interesująca zwłaszcza dla zainteresowanych zagadnieniami elektroniki i sterowania.

W tym przypadku niezbędne jest założenie konta w serwisie, aktywacja za pośrednictwem adresu e-mail i zalogowanie się. Warto to jednak zrobić, bo do naszej dyspozycji będzie aż 37 stanowisk pomiarowych podzielonych tematyczne, a wśród nich np. badanie prawa Boyle'a oraz prawa Archimedesa. Pewną trudnością może być ograniczona liczba odsłon stanowisk pomiarowych, ale dla chcącego nic trudnego.

Szczególnie godna polecenia z punktu widzenia nauczania fizyki jest strona Remote Farm prowadzona przez naszych zachodnich sąsiadów - Technische Universität Berlin. Portal wymaga rejestracji (standardowe dane - Student ID nie jest wymaganym polem). Serwis umożliwia rezerwowanie stanowisk pomiarowych (pogrupowanych jako fizyka klasyczna i współczesna) na konkretne dni i godziny. 


Wśród tematów eksperymentów znaleźć można takie "perełki" jak wahadła sprzężone, równię pochyłą oraz tranzystor. Są oczywiście także zdecydowanie bardziej zaawansowane propozycje np. spektroskopia Ramana. Szczególnie cenne są odnośniki do aplikacji (symulacji) związanych z tematyką konkretnego eksperymentu zdalnego, można więc wyniki pomiarów zestawić z wynikami symulacji komputerowych. Pewną, choć niewielką, niedogodnością jest potrzeba zainstalowania stosownych wtyczek w przeglądarce.

Kolejna propozycja pochodzi od sieci instytucji stowarzyszonych w inicjatywie UNILabs - University Network of Interactive Laboratories zrzeszającej instytucje z Hiszpanii (m. in. Spanish Open University (UNED), University of Huelva, University of Murcia, University of Alicante, Complutense University of Madrid oraz University of Almería). 

W tym przypadku także niezbędna jest rejestracja użytkownika, podczas której musimy wprowadzić podstawowe dane o sobie (m. in. imię i nazwisko oraz adres e-mail). Dzięki rejestracji uzyskujemy dostęp do otwartego kursu oferowanego na platformie zawierającego doświadczenia zdalne.

Już tylko dla formalności przedstawię jeszcze kilka komercyjnych projektów pokazujących, że temat zdalnego eksperymentowania jest w obszarze zainteresowań wiodących uczelni. Oto archiwalna strona ze zdalnymi stanowiskami pomiarowymi w ramach przedsięwzięcia Massachusetts Institute of Technology o nazwie iLab, dostępna w witrynie mit iCampus.

Podobnie rzecz wygląda w przypadku witryny Open STEM Labs prezentującej komercyjne materiały edukacyjne, których tworzenie zainicjowane zostało dzięki Higher Education Funding Council for England.

czwartek, 3 grudnia 2020

Zadanie domowe - pograj w grę!

Tak, tak! Moja edukacyjna - mocno fizyczna i zupełnie niekomercyjna - propozycja na zbliżającą się przerwę świąteczną oraz koronawirusowe ferie zimowe to zainstalowanie wersji demonstracyjnej gry, a raczej symulatora X-Plane 11. Wersję oferującą podstawowe szkolenie oraz umożliwiającą 15 minutowe zgłębianie tajników latania - czyli uczenia się praktyczne niemal wszystkich podstawowych zagadnień fizycznych - można pobrać zupełnie za darmo. Instalacja zajmuje kilka minut, ale naszym uczniom (nam także!) nie powinna sprawić najmniejszych trudności - poradzą sobie lepiej niż z MS Teams - jestem przekonany. Dzieląc się z autorami gry adresem e-mail można otrzymać 5 dodatkowych statków powietrznych także bez kosztów.

Oczywiście piszę zupełnie serio, że symulator pozwoli zgłębić niemal wszystkie obszary wiedzy fizycznej. Niedowiarków zachęcam do lektury podręcznika o lataniu, który bez przesady można nazwać podręcznikiem do fizyki pt. See How It Flies autorstwa John S. Denkera. To fascynująca i niezwykle pouczająca lektura, która - połączona z doznaniami z symulatora - jestem przekonany, że niejedną uczennicę i niejednego ucznia zmobilizuje do odkrywania tajników przyrody (m. in. fizyki). Po wyczekiwanym powrocie do szkoły można zapytać, kto potrafi w 15 minut wystartować i wylądować szczęśliwie na tym samym lotnisku - zapewniam, że się da.

Po zainstalowaniu gry/symulatora trzeba przebić się przez podstawowe informacje o sterowaniu, ale to przyjemne wyzwanie. Dodatkowo doskonali znajomość języka angielskiego. Polecam zacząć od szybowca lub Cessny i poniżej podrzucam kilka podstawowych informacji na początek. Dla wytrwałych jest cały manual.

Oczywiście radzę rozpocząć od szkolenia oferowanego w symulatorze. Niecierpliwym lub tym, którzy o lataniu już coś wiedzą, wybrali rodzaj samolotu, lotnisko, pogodę i czas startu polecam rozpocząć od naciśnięcia klawisza Esc i zgłębienia opcji znajdującym się na pasku menu głównego. Szczególnie skrótów Flight/Key shortcuts. 


Warto jest wiedzieć przynajmniej jak:
  • zwolnić hamulec (klawisz b);
  • zwiększyć obroty silnika (klawisz F2);
  • poruszać lotkami (klawisze 8 i 0) czyli sterować przechylaniem  (ang. roll);
  • poruszać sterem wysokości (klawisze [ i ] ) czyli zmieniać pochylenie (ang. pitch);
  • poruszać sterem kierunku (klawisze 5 i 7) czyli zmieniać odchylenie (ang. yaw).

Należy podkreślić, że silnik symulatora bazuje oczywiście na rzeczywistych obliczeniach uwzględniających zjawiska fizyczne towarzyszące lataniu. Ogromny potencjał edukacyjny ma widok samolotu, w którym uwidocznione są np. wektory sił działających na poszczególne elementy maszyny (View/Change (External)/Circle bądź Chase oraz zaznaczone View/Cycle 3-D Flight Model Dispaly - przełączanie widoków następuje kombinacją klawiszy Crt + m).

Warto przyjrzeć się rozkładowi sił podczas wykonywania różnych manewrów, co pomaga uzmysłowić choćby ideę wektorowego obrazowania sił, przede wszystkim jednak, III zasadę dynamiki.


A gdy ktoś jeszcze ogarnie równolegle prędkościomierz, wysokościomierz i wariometr oraz spróbuje zgłębić podstawy fizyczne działania tych urządzeń zaczyna się prawdziwa lekcja...

Do zgłębiania tajników latania wystarczy komputer i klawiatura, ale gdyby jeszcze udało się namówić np. św. Mikołaja na prezent w postaci joysticka, nauka pójdzie jeszcze owocniej. Tym, którym komputer, ze względu na wiek nie pozwala na tak wiele (te wszystkie obliczenia fizyczne wykonywane na bieżąco obciążają procesor i pamięć), polecam wcześniejszą wersję symulatora X-Plane 10. Naprawdę godna uwagi - zlatałem Cessną 172 pół świata.




poniedziałek, 30 listopada 2020

Esej popularnonaukowy - wartościowy element zajęć

Dziś, w związku z jubileuszem pierwszego wpisu w tym miejscu, pozwalam sobie na opisanie formy zaliczenia zajęć z fizyki, którą wkrótce praktycznie wypróbuję.

Wcale nierzadko w kontekście zajęć przyrodniczych, a zwłaszcza lekcji fizyki, spotkać można opinie, że to obszar aktywności młodego człowieka, w którym niezwykle trudno jest odnaleźć się tak zwanym humanistom. Nie polemizując już z zasadnością takiego podziału (w mojej opinii z brakiem takowej) warto jest podjąć działania, które mogłyby pozwolić tej, jak wynika z deklaracji, bardzo licznej grupie uczniów wykazać się twórczo i w harmonii z ich preferencjami. W mojej ocenie taką aktywnością mogłoby być zadanie polegające na przygotowaniu eseju popularnonaukowego.

Wiem, wiem - esej to stosunkowo mało popularna forma wypowiedzi, a przy tym wymykająca się ścisłemu określeniu cech gatunkowych. Co gorsze, przygotowywanie eseju (z powodzeniem można wykorzystać określenia wypracowania bądź rozprawki), jako elementu zajęć z przedmiotów przyrodniczych nie jest w polskiej szkole powszechnie praktykowane. No może poza działaniami o charakterze konkursów. A szkoda, bo jestem zdania, że nasz wysiłek edukacyjny w obszarze kształcenia ogólnego ma przede wszystkim sprzyjać postrzeganiu zajęć przyrodniczych - lekcji fizyki - jako doskonałych momentów do ukazywania osiągnięć ludzkiego umysłu na drodze rozwoju cywilizacji. Tylko dla formalności przypomnę, że "dzięki fizyce uczeń poznaje fundamentalne i uniwersalne prawa opisujące materię i procesy w niej zachodzące. Pojęcia, prawa i teorie fizyki kształtują styl myślenia i działania opartego na metodzie naukowej. Jej wpływ na rozwój innych nauk przyrodniczych, techniki i sztuki był i jest ogromny. Wyzwaniem dla szkolnej fizyki jest dostarczanie uczniom narzędzi poznawania przyrody, prowadzenie do rozumienia jej podstawowych prawidłowości i umożliwianie korzystania ze zdobytej wiedzy i rozwiniętych umiejętności. Lekcje fizyki to również dobry moment do ukazywania osiągnięć ludzkiego umysłu na drodze rozwoju cywilizacji. Bez umiejętności, wiedzy i postaw, których korzenie tkwią w fizyce, nie sposób zrozumieć otaczający świat, nie tylko w warstwie materialnej, ale również kulturowej." [1]

Szybki przegląd materiałów w języku polskim na temat eseju, dostępnych w sieci, owocuje przepisami w duchu: prosty poradnik pisania esejów (10 etapów), dobry esej w 7 krokach, wskazówki eksperta. To niewątpliwie zróżnicowana i dostarczająca podstawowych informacji na temat eseju lektura. 

Spróbujmy jednak spojrzeć na temat z perspektywy nauczyciela przedmiotów przyrodniczych. Zastanówmy się nad specyfiką eseju popularnonaukowego na użytek zajęć edukacyjnych, ściślej działaniu wspierającemu realizację celów nauczania.

Inspiracją do propozycji włączenia wypowiedzi pisemnej w formie eseju jako elementu zajęć przyrodniczych, szczególnie w toku kształcenia ogólnego w szkołach ponadpodstawowych, była lektura  materiałów kursu IB (International Baccalaureate) związanych z częścią poświęconą Teorii wiedzy (Theory of Knowladge) [2]. Holistyczność Teorii wiedzy w tym kursie obrazuje poniższy diagram. (Temu zagadnieniu należałby poświęcić zdecydowanie więcej czasu.)

za: Theory of knowledge guide, First assessment 2015, International Baccalaureate Organization 2013  

Spróbujmy, nie tyle skopiować pomysł, co wykorzystać jego walory na gruncie polskim. Zacznijmy więc od wybranych celów ogólnych nauczania-uczenia się w ogóle (1-5) oraz nauczania-uczenia się fizyki w szczególności (6-9). W szkołach ponadpodstawowych w zakresie ogólnym mamy:

  1. doskonalenie umiejętności myślowo-językowych, takich jak: czytanie ze zrozumieniem, pisanie twórcze, formułowanie pytań i problemów, posługiwanie się kryteriami, uzasadnianie, wyjaśnianie, klasyfikowanie, wnioskowanie, definiowanie, posługiwanie się przykładami itp.;
  2. rozwijanie osobistych zainteresowań ucznia i integrowanie wiedzy przedmiotowej z różnych dyscyplin;
  3. zdobywanie umiejętności formułowania samodzielnych i przemyślanych sądów, uzasadniania własnych i cudzych sądów w procesie dialogu we wspólnocie dociekającej;
  4. łączenie zdolności krytycznego i logicznego myślenia z umiejętnościami wyobrażeniowo-twórczymi;
  5. rozwijanie u uczniów szacunku dla wiedzy, wyrabianie pasji poznawania świata i zachęcanie do praktycznego zastosowania zdobytych wiadomości;
  6. wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości;
  7. rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych; 
  8. planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników;
  9. posługiwanie się informacjami pochodzącymi z analizy materiałów źródłowych, w tym tekstów popularnonaukowych.
Tworzenie wypowiedzi w formie eseju popularnonaukowego bez wątpienia wpisuje się w działania ucznia zmierzające do osiągnięcia tych celów. Sprawa wygląda równie dobrze, gdy przyjrzymy się celom szczegółowym fizyki, gdzie uczeń m. in.:

  • tworzy teksty, tabele, diagramy lub wykresy, rysunki schematyczne lub blokowe dla zilustrowania zjawisk bądź problemu; właściwie skaluje, oznacza i dobiera zakresy osi;
  • wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach;
  • wyodrębnia zjawisko z kontekstu, nazywa je oraz wskazuje czynniki istotne i nieistotne dla jego przebiegu;
  • przedstawia własnymi słowami główne tezy tekstu popularnonaukowego z dziedziny fizyki lub astronomii;
  • przedstawia wybrane informacje z historii odkryć kluczowych dla rozwoju fizyki.
Przyjrzyjmy się zatem kryteriom ewaluacji pracy uczennicy/ucznia właśnie w kontekście powyższych celów. Aby oddać sedno poszczególnych kryteriów opisałem w nich sytuację, w której każde jest spełnione w sposób wyczerpujący i godny najwyższego stopnia szkolnego.
 
Kryterium A  - Zagadnienia obejmujące problematykę wiedzy
Uczennica/Uczeń doskonale rozpoznaje problem zawarty w temacie i dostrzega jego związek z określonym obszarem wiedzy człowieka (w tym wiedzy przedmiotowej); prowadzone przez niego rozważania pozostają w ścisłym związku z myślą przewodnią wypowiedzi na określony temat; swoje spostrzeżenia prezentuje w sposób wyważony, stawia celowe i jasne pytania oraz konsekwentnie prezentuje zajmowane stanowisko.

Kryterium B  - Krytyczność analizy
Uczennica/Uczeń prezentuje doskonały poziom krytycznej refleksji i analizy problemu; jego dyskusja jest szczegółowa, a argumenty logicznie poprawne; główne wątki wypowiedzi są przekonująco uzasadnione i wszechstronnie przenalizowane; formułowane stwierdzenia są konsekwencją przyjętego stanowiska.

Kryterium C  - Holistyczność spojrzenia i odniesienia literaturowe
Uczennica/Uczeń ma świadomość różnych sposobów poznawania świata i różnych obszarów wiedzy, umiejętności i postaw; trafnie i efektywne odnosi się do literatury rozważanego zagadnienia, które postrzega holistycznie.

Kryterium D  - Struktura, przejrzystość i spójność
Praca uczennicy/ucznia jest poprawnie skonstruowana, zawiera zwięzły i przejrzysty wstęp, rozwiniecie jest logicznie spójne i zawiera argumenty prowadzące do sformułowanego wniosku; koncepcja całej pracy jest zrozumiała i zwięźle oddaje problematykę zawartą w temacie.

Kryterium E  - Przykłady
W pracy uczennicy/ucznia znajdują się odpowiednie i trafnie dobrane przykłady, zaczerpnięte z różnorodnych źródeł, w tym własne przemyślenia; przytoczone przykłady celnie ilustrują główne tezy wypowiedzi i odzwierciedlają różnorodność spojrzenia na temat.

Zdaję sobie sprawę z szeregu trudności jakie niesie wprowadzenie tej formy pracy uczniowskiej, od problematyki wiedzy i jej typów zupełnie nieobecnej w polskim kształceniu, po ustalenie wagi poszczególnych kryteriów oraz sposobu ich stopniowania. Do tego dochodzą trudności natury technicznej, chociażby sformułowania tematu i określenia optymalnego dla konkretnego etapu kształcenia rozmiaru pracy. Jednak korzyści wydają się być oczywiste - odpowiadające zmianom i potrzebom współczesności kształcenie młodych ludzi. Wszak "uczniowie kończący edukację w zakresie podstawowym powinni być przygotowani do funkcjonowania we współczesnym świecie oraz postrzegać rolę fizyki jako fundamentu techniki i różnych gałęzi wiedzy przyrodniczej. Należy rozbudzać w nich ciekawość świata i umiejętność poszukiwania wiedzy, jednocześnie rozwijając krytyczne podejście do informacji i opinii. W procesie tym kluczową rolę odgrywa nauczyciel i szkoła m.in. poprzez zróżnicowanie form pracy z uczniami (np. metoda projektu, nauczanie przez działanie, odwrócona lekcja)."

Ja rozpocznę od 4 stron to jest przedziału około 1000 - 1200 słów i tematu "Czy wiedza fizyczna jest przydatna nauczycielowi biologii?" Z pewnością podzielę się spostrzeżeniami już wkrótce.

[2] Diploma Programme Theory of Knowledge, Teacher Support Material: Assessment Exemplars, International Baccalaureate Organization, November 2002

czwartek, 12 listopada 2020

Komórka w pracowni fizycznej

Dziś o komórce w pracowni fizycznej i nie mam oczywiście na myśli pomieszczenia, kanciapy, czy zaplecza (zazwyczaj w tym miejscu zawalonych "przydasię gratami"), a smartphone. Urządzenie, które z powodzeniem możemy wykorzystać do zbierania i przetwarzania rezultatów doświadczeń. Można śmiało założyć, że współczesny telefon komórkowy, bądź inne urządzenie z systemem Android (np. tablet) jest w posiadaniu uczniów i studentów. Zdecydowana większość z takich urządzeń wyposażona jest obecnie w zestaw podstawowych czujników, które świetnie sprawdzają się w badaniach zjawisk fizycznych. Czemy by nie wykorzystać ich zatem do kształtowania kompetencji niezbędnych do działań w pracowni fizycznej? Oczywiście konieczne jest zainstalowanie stosownego oprogramowania, ale o tym pisałem już jakiś czas temu - choćby Phyphox,  keuwlsoft.

ilustracja za: https://mobilny-ranking.pl

Zacznijmy tradycyjnie od przeglądu zadań, które już ktoś, kiedyś zaproponował. Inspiracją jest lista zadań doświadczalnych I Pracowni Fizycznej Uniwersytetu Wrocławskiego (numer ćwiczenia w nawiasie), archiwum Olimpiady Fizycznej Polskiego Towarzystwa Fizycznego (oznaczenia numeru olimpiady i stopnia zawodów) oraz kanał YouTube Phyphox (link to źródeł podano w nawiasach):

  • Pomiar składowej poziomej indukcji magnetycznej Ziemi metodą busoli stycznych (55). W domowej wersji tego eksperymentu rolę kompasu może pełnić telefon komórkowy, cewkę zrobić należy z kilku zwojów przewodu (możliwie blisko opasających telefon), a źródłem prądu stałego niech będą baterie (łączone równolegle, najpierw jedna, potem dwie itd. wówczas uzyskamy różne wartości natężenia prądu). O trudnościach w realizacji zadań obejmujących tematykę elektryczności i magnetyzmu już pisałem.
  • Wyznaczanie wartości oporu elektrycznego na jednostkę długości przewodnika (68/1/2 D2). Tutaj telefon pełni rolę miernika wartości indukcji magnetycznej. Kompleksowy opis znaleźć można w przykładowym rozwiązaniu.
  • Badanie ruchu wahadła (PP YC 1). Pomysł można z łatwością przystosować do konkretnego zadania eksperymentalnego obejmującego wybrane aspekty ruchu drgającego. Dodatkowo aplikacja Phyphox umożliwia bezpośrednie połączenie (za pomocą sieci Wi-Fi) urządzenia pomiarowego z komputerem i sterowanie zdalne urządzeniem. To bardzo usprawnia pomiary i proces pozyskiwania wyników do dalszego przetwarzania.
  • Badanie spadku swobodnego (PP YC 2). W rzeczywistości precyzyjna metoda pomiaru czasu jest tu kluczowa - telefon pełni rolę stopera wyzwalanego dźwiękiem.
  • Wyznaczanie szybkości dźwięku (PP YC 3). W tym eksperymencie potrzebna będzie pomoc domownika.
  • Badanie aspektów ruchu po okręgu (PP YC 4). Oczywiście telefon można wprawiać w ruch obrotowy także w inny niż pokazany na filmie sposób - gramofon, obrotowa deska do krojenia, karuzela na placu zabaw.
  • Wyznaczenie wysokości budynku. To propozycja - przedstawioną już przeze mnie wcześniej na blogu, należy traktować raczej jako ilustrację tego, że dla chcącego nić trudnego.
Dodatkowo warto pomyśleć nad doświadczeniami wykorzystującymi kamerę (czujnik natężenie oświetlenia) do badania np. zależności natężenia oświetlenia od odległości od źródła światła, czy mikrofon (czujnik dźwięku) do badania źródeł dźwięku oraz zjawiska superpozycji drgań (komórka to także dobry generator akustyczny). Jeśli urządzenie wyposażone jest w barometr można pokusić się o wyznaczenie zależności ciśnienia atmosferycznego od wysokości.

Spragnionym wyzwań - tutaj już komputer i dodatkowe oprogramowanie będzie niezbędne - polecam także zadania eksperymentalne projektu EU-HOU np:
Oczywiście przystosowanie przedstawionych propozycji do konkretnych, naszych własnych, działań edukacyjnych wymaga sporo pracy, ale czy mamy wybór? Pocieszające jest to, że materiał raz przygotowany będzie można w przyszłości wykorzystać znów. Również w "warunkach bezwirusowych".

niedziela, 8 listopada 2020

Doświadczenia z elektryczności i magnetyzmu

We wpisie z ubiegłego tygodnia o ćwiczeniach laboratoryjnych z zamysłem pominąłem propozycje z zakresu ELEKTRYCZNOŚCI I MAGNETYZMU. Zrobiłem to z dwóch powodów - to mój ulubiony zakres tematyczny fizyki (wszak jestem technikiem RTV) i nie obejdzie się tutaj bez "grubszych" zakupów. Minimum to oczywiście garść przewodów, oporników, kondensatorów, diod, tranzystorów i kilka magnesów oraz najprostszy miernik uniwersalny. 

Absolutnie zgadzam się z kolegą Wojtkiem Gańczą, że wystarczy taki kosztujący symboliczną dychę (koszt zakupu na znanym portalu aukcyjnym to wydatek rzędu 15 PLN - wliczając koszt przesyłki) i już większość podstawowych eksperymentów daję się prowadzić. Dla tych, którzy mogą wydać wielokrotność tej kwoty (z przesyłką zamknie się w 100 PLN) polecam zakup multimetru umożliwiającego pomiar temperatury (dzięki dołączonej termoparze) oraz pojemności elektrycznej (choćby UNI-T UT-55). Pozostaje jeszcze kwestia źródeł zasilania - tutaj dobrze sprawdza się uchwyt na baterie (AA lub AAA), najlepiej mieszczący 6 sztuk. Idealnie, gdy możemy pracować z akumulatorami o tych rozmiarach i mamy ładowarkę do nich.

I tym razem, spróbujmy zacząć od konkretnych treści - poniższą propozycję doświadczeń do wykonania w warunkach domowych sporządzono w oparciu o listę zadań doświadczalnych I Pracowni Fizycznej Uniwersytetu Wrocławskiego (numery ćwiczeń w nawiasach) oraz archiwum Olimpiady Fizycznej Polskiego Towarzystwa Fizycznego (oznaczenia numeru olimpiady i stopnia zawodów). Przy każdej propozycji zamieszczono link do szczegółowego opisu eksperymentu, a w części nawet przykładowych wyników.

  1. Własności elektryczne drutu oporowego (41). Oczywiście drut oporowy nie jest czymś, co każdy z nas ma w domu, ale z pomocą przyjść może folia aluminiowa, z której należy wyciąć różnej długości wąskie paski o stałej szerokości (w zależności od grubości foli to pojedyncze ohmy na metr, przy szerokości 4 mm). Można puścić wodze fantazji i zbadać przewodzące ciasto.
  2. Prawo Ohma dla prądu stałego (43). Korzystając z uchwytu na baterie otrzymuje się 6 punków pomiarowych - wykorzystanie potencjometru lub dowolnego innego dzielnika napięcia poszerza pole działania. Do badania diody jest już konieczne.
  3. Prawa Ohma i Kirchhoffa (46). Tu bez garści oporników już się nie uda, ale to wydatek rzędu części złotego za sztukę. Kiedyś wylutowywało się różne elementy z czegoś, co dziś nazywamy elektrośmieciami.
  4. Zależność oporu elektrycznego metalu i półprzewodnika od temperatury (57). Jeśli mamy tylko jeden przyrząd do pomiaru temperatury (można ją zmieniać choćby w kąpieli wodnej  - element szczelnie izolujemy) i natężenia prądu elektrycznego doświadczenie należy przeprowadzić wielokrotnie dla tych samych warunków mierząc różne parametry, a wyniki stosownie zestawić i zinterpretować.
  5. Wyznaczanie oporu o znacznej wartości (66/2/2). Znacznymi wartościami oporu charakteryzuje się np. sucha skóra człowieka i już mamy interesujący temat na projekt (interdyscyplinarny). Tranzystor bipolarny to także wydatek niewielki. Z takich tranzystorów i kilku innych elementów można zbudować np. ciekawy detektor ładunku, ale to temat na oddzielny wpis.
  6. Wyznaczanie ilorazów momentów magnetycznych (63/2/2). Kiedyś zdobycie magnesu ferrytowego będącego źródłem pola o znacznej wartości wektora indukcji było trudnym zadaniem. Dziś, powszechnie dostępne magnesy neodymowe, to źródła pola magnetycznego nierzadko o parametrach rzędy wielkości większych. Ostatecznie pamiątkowe magnesy z lodówki można wykorzystać.
  7. Wyznaczanie długość fali światła odpowiadającego krótkofalowej granicy widma emitowanego przez diodę LED (56/2/2). To niewątpliwie zadanie przekrojowe, ale tym bardziej interesujące. Trochę trzeba się napocić, by w domowych warunkach regulować natężenie prądu płynącego przez diodę, ale da się to zrobić np. wykorzystując roztwory soli o różnych stężeniach.
  8. Czarna skrzynka (55/2/2). Ten eksperyment, w mojej ocenie, ma niezwykłą wartość edukacyjną, choć potrzebny jest generator. Z brakiem tego urządzenia można sobie poradzić wykorzystując komputer bądź smartphon z zainstalowanym generatorem (np. Phyphox) i wyprowadzając sygnał z gniazda audio. Uszkodzone słuchawki, które w tym celu można użyć ma z pewnością każdy uczeń. Tajnego połączenia trzech elementów może dokonać rodzić - skręcając nóżki elementów energicznie w palcach -  i zamknąć całość, choćby w pudełku po zapałkach. 
  9. Wyznaczanie gęstości liniowej drutu (54/2/2). Tutaj "nasz generator" trzeba koniecznie zabezpieczyć przed uszkodzeniem podłączając drut przez opornik min. 1 kOhm. Zmian wartości natężenia prądu dokonujemy zmieniając głośność.Także ze względu na niewielką moc "naszych generatorów" zadanie do łatwych nie należy.
Do tej kolekcji można jeszcze dodawać i dodawać. Pozwolę sobie tylko na jeszcze dwie propozycje przećwiczone z moimi uczniami już w czasie pandemii:
  • Badanie procesu rozładowania kondensatora. Najlepiej sprawdzają się te o pojemności rzędu 1000 mikroF, rozładowywane przez oporniki rzędu kilo Ohmów. Wystarczy rejestrować wskazania woltomierza kamerą, a potem poklatkowo, choćby w Trackerze, odczytać wskazania w czasie. To zadanie pracochłonne, ale daje satysfakcję (obu stronom procesu nauczania-uczenia się).
  • Badanie zależności pojemności kondensatora płaskiego od powierzchni okładek. Tu potrzebny jest multimetr pozwalający mierzyć pojemność bezpośrednio, folia spożywcza (możliwie gruba - torby foliowe są alternatywą) i folia aluminiowa. Wycinamy okładki o znanych powierzchniach, odpowiednio przełożone starannie dociskamy i dokonujemy pomiaru pojemności. Kondensatory to wdzięczny temat.
Na zakończenie przychodzi mi do głowy tylko propozycja, by uczniów zarazić... Arduino (klony to wydatek 20 PLN). Czasownik ten jednak brzmi teraz złowieszczo. To może już po powrocie do szkoły? 

sobota, 31 października 2020

I Pracownia Fizyczna w czasach koronawirusa

Bez wątpienia rok 2020 przejdzie do historii jako pierwszy rok ogólnoświatowej pandemii wirusa SARS-CoV-2. Zjawiska, które zmusiło nas do nowego spojrzenia na wiele codziennych aktywności człowieka i do refleksji, między innymi, nad potrzebą oraz celami edukacji.
 

Wszyscy mamy świadomość, że dzięki zdobyczom techniki, rozwojowi oprogramowania i ogólnoświatowego systemu połączeń między komputerami (określanego również jako sieć sieci - Internet) udaje się nam rozwijać tzw. nauczanie zdalne. (Trzeba oddać, że dzieje się to ogromnym wysiłkiem nauczycieli wszystkich etapów edukacyjnych, ale to już temat na inne rozważania.) 
Już samo określenie nauczanie zdalne odsłania słabość takiego podejścia - jestem zagorzałym zwolennikiem określenia uczenie się zdalne. Swoją rolę nauczyciela, ukształtowanego w duchu konstruktywizmu i dostrzegającego potencjał konektywizmu, postrzegam przede wszystkim jako organizatora uczenia się i doskonalenia moich uczniów (studentów). To oni zdobywają kompetencje i to oni są głównymi aktorami tego procesu. My - nauczyciele - pomagamy im wskazując ścieżki, które mogą doprowadzić do sukcesu (nierzadko to wręcz autostrady, choć i dróżki na manowce się zdarzają). 

Izolacja (brak bezpośredniego kontaktu) niewątpliwie ogranicza nasze możliwości i odcina nas od dotychczas podejmowanych form wsparcia w tak rozumianym kształceniu. Jednocześnie, obecna sytuacja, pozwala wypracować i przetestować nowe strategie (wręcz zmusza do tego). 

Zadanie prowadzenia procesu dydaktycznego zdalnie jest szczególnym wyzwaniem w przypadku zajęć o charakterze laboratoryjnym. W kształceniu fizycznym na poziomie wyższym I Pracownia Fizyczna jest przykładem wręcz kanonicznym. Uważam jednak, że zawieszanie tego rodzaju zajęć i niepodejmowanie, chociażby prób działania w przestrzeni zdalnej, można odebrać jest oznaką słabości dydaktycznej. Rozumiem, że jesteśmy świadomi niebezpieczeństw związanych z brakiem kontaktu bezpośredniego oraz niemożliwością udostępnienia zasobów sprzętowych i lokalowych, ale zaproponujmy naszym uczniom (studentom) pracę "na odległość" przy szczególnym wsparciu zdalnym z naszej strony. Uczelnie wyższe to jednostki, które mają prawo, zwłaszcza w obliczu zagrożeń, które wydają się paraliżować ich pracę na wiele tygodni, wymagać od studentów zaangażowania i wysiłków na drodze do realizacji celów edukacyjnych. Oznacza to, że pracując indywidualnie poza uczelnią i współpracując w środowiskach cyfrowych przez nią oferowanych (MS Office) możemy, bez znacznej utraty jakości kształcenia i rezygnacji tylko z niewielkiej części zakładanych efektów uczenia się, zajęcie takie jak I Pracownia Fizyczna prowadzić.

Spróbujmy zacząć od konkretnych treści - poniższą propozycję doświadczeń do wykonania w warunkach domowych sporządzono w oparciu o listę zadań doświadczalnych I Pracowni Fizycznej Uniwersytetu Wrocławskiego (numery ćwiczeń w nawiasach) oraz archiwum Olimpiady Fizycznej Polskiego Towarzystwa Fizycznego (oznaczenia numeru olimpiady i stopnia zawodów). Przy każdej propozycji zamieszczono link do szczegółowego opisu eksperymentu, a w części nawet przykładowych wyników. Organizacja samych spotkań i wsparcia uczniów (studentów) to już indywidualne zadanie każdego z prowadzących zajęcia - z pewnością nieprzerastające jego możliwości. Ostatecznie, jeśli nie jesteśmy przekonani, zapytajmy naszych uczniów (studentów), co o tym sądzą? 

MECHANIKA
  1. Niepewności pomiarowe na przykładzie badania okresu drgań wahadła matematycznego (3). Ćwiczenie wymaga pomiaru średnicy kulki za pomocą suwmiarki (koszt zakupu na znanym portalu aukcyjnym to wydatek rzędu 25 PLN - wliczając koszt przesyłki). Kulki o różnych średnicach można wykonać z plasteliny, w takim wariancie aspekty niepewności pomiaru nabiorą dodatkowego kontekstu.
  2. Badanie drgań tłumionych (5). Układ pomiarowy można wykonać z pałeczek do jedzenia lub kijków do szaszłyka zamocowanych za pomocą krótkiej nici lub wstążki. Jako element tłumiący może posłużyć kartka bądź gąbka kuchenna.
  3. Laboratoryjny eksperyment symulujący powstawanie kraterów na planetach i księżycach, wskutek uderzeń meteorytów (12). Kulki można wykonać z plasteliny, a zamiast piasku sprawdzi się bułka tarta (mąka grubo mielona także). Do pomiaru wysokości miarka budowlana bądź przymiar krawiecki będą dostatecznie dobre.
  4. Wyznaczanie siły determinującej konkretny przebieg zjawiska (67/2/2). Do wykonania pomiarów z rzeczy nietypowych niezbędna jest jedynie rolka taśmy klejącej i waga kuchenna.
  5. Badanie siły tarcia statycznego papieru o papier (62/2/2). Probówkę szklaną można zastąpić innym walcowym elementem o niewielkim współczynniku tarcia (np.szklanym opakowania po przyprawach, lekach itp.).
  6. Badanie częstotliwości drgań brzeszczotu zamocowanego sztywno na jednym końcu (59/2/2). Pozostaje tylko zaznaczyć, że brzeszczot jest ostry i podczas prowadzenia badań należy zachować szczególną ostrożność.
MATERIA I CIEPŁO
  1. Wyznaczanie względnej gęstości cieczy i ciał stałych - Waga Jolly’ego (30). Odpowiednik dokładnej wagi sprężynowej można wykonać z elektronicznej wagi kuchennej lub jubilerskiej umożliwiającej pomiar z dokładnością rzędu dziesiątych części grama (koszt zakupu urządzenia na znanym portalu aukcyjnym to wydatek rzędu 25 PLN - wliczając koszt przesyłki). W tym celu należy zamocować centralnie na środku wagi nić i pracować z wagą obróconą (szalka będzie oddalana a nie zbliżana). Waga wskazuje wówczas wynik ujemny, ale wszyscy wiemy dlaczego.
  2. Pomiar lepkości cieczy - Metoda Stokesa (36). Pomiar można wykonać w warunkach domowych w butelce PET 1,5 L wypełnionej olejem jadalnym bądź płynem do mycia naczyń. Kulki można przygotować z plasteliny, a dla lubiących wyzwania proponuję całe suszone ziarna grochu, kukurydzy bądź soczewicy. Tylko dla formalności dodam, że w trakcie pomiaru nie ma potrzeby ich wyciągać. Pomiar można także wykonać z wykorzystaniem procedury pomiarów video.
  3. Wyznaczanie współczynnika lepkości powietrza (37). Pojemnik na wodę należy wykonać z możliwie najbardziej sztywnej butelki o pojemności 5 l (ewentualnie wzmocnić jej ścianki, by nie zapadały się do wewnątrz). W zakrętce szczelnie mocujemy korek (polecam uszczelnić silikonem), a w niego wbijamy igłę do iniekcji o znanej średnicy (do kupienia za pojedyncze złotówki w aptece).
  4. Wyznaczanie zależności ciśnienia pary nasyconej nad roztworem acetonu w wodzie od stężenia objętościowego tego roztworu (68/2/2). Aceton jest składnikiem niektórych zmywaczy do lakierów, można go także nabyć w sklepach chemicznych. Strzykawkę wiadomo gdzie.
  5. Wyznaczanie ciepła właściwego ciał stałych metodą kalorymetryczną (26). Eksperymenty z tego działy wymagają posiadania termometru elektronicznego z sondą umożliwiającego pomiar z dokładności rzędu dziesiątych części stopnia (koszt zakupu urządzenia na znanym portalu aukcyjnym to wydatek rzędu 15 PLN - wliczając koszt przesyłki). Naczynie kalorymetryczne można skonstruować z naczyń kuchennych pamiętając jedynie o wyszukaniu stosownych informacji nt. materiału, z którego są wykonane. Jako element badany świetnie sprawdzają się duże nakrętki stalowe lub miedziane (także kulki, śruby, klucze pod warunkiem, że wiemy z jakiego materiału są zrobione - ostatecznie można wyznaczyć ich gęstość i odszukać materiał w tablicach). Skąd wziąć wrzątek pisać nie trzeba, należy jednak zaznaczyć, że zachowanie względów bezpieczeństwa jest konieczne, także w domu.
  6. Wyznaczanie ciepła topnienia lodu i skraplania pary wodnej (27). Do uwag zamieszczonych powyżej należy dodać jedynie wskazówkę, że wodę zamraża się w zamrażarce najlepiej w kartonowych pojemnikach po napojach. Po zamarznięciu cieczy wystarczy je rozciąć i usunąć by móc korzystać z lodu. Świetnie sprawdzają się także kubki po jogurtach lub śmietanie.
  7. Przewodnictwo cieplne izolatorów (23). To doświadczenie wymaga wprawdzie dwóch termometrów, ale można je przeprowadzić posiadając tylko jedno urządzenie i wykonując pomiar dwukrotnie w takich samych warunkach i mierząc temperaturę w stosownych punktach w czasie. Próbki należy wybrać takie, by ich grubość była znana (wielokrotnie złożone można także zmierzyć suwmiarką i w ten sposób określić grubość pojedynczej warstwy). Jako pojemnik na lód nadają się garnki o odpowiednio dobranych średnicach a źródłem ciepła może być kuchenka (na najmniejszej mocy palinku/grzełce),
OPTYKA
  1. Wyznaczanie ogniskowej soczewek cienkich za pomocą ławy optycznej (61). Z ławą nie powinno być problemów wszak to przede wszystkim długa linijka (papierowe przymiary przyklejone do stołu wystarczą). Na latarkę - źródło światła - można nakleić przesłonę z otworami w kształcie litery F i całość zamocować (choćby na garnku). Soczewki można wyciąć z żelatyny pamiętając, że od ich kształtu zależy ogniskowa i zamontować np. w statywie z butelki PET (przeciętej i z otworem, w którym zamocujemy nieruchomo soczewkę). Doświadczenie należy przeprowadzić sprawnie, żelatyna w temperaturze pokojowej odmawia współpracy dość szybko.
  2. Dyfrakcja światła na szczelinie (63). To klasyczne doświadczenie, do którego niezbędne jest źródło światła spójnego i monochromatycznego - nawet najtańszy wskaźnik laserowy jest dostatecznie dobry (koszt zakupu urządzenia na znanym portalu aukcyjnym to wydatek rzędu 15 PLN - wliczając koszt przesyłki). Trudnością może być wykonanie szczelin o znanej szerokości, ale tu z pomocą przychodzą żyletki, położone jedna na drugiej i odpowiednio wsunięte pozwalają uzyskać szczeliny o wielokrotności ich grubości.
  3. Wyznaczanie stosunku gęstość ścieżek płyty DVD oraz CD (58/2/2). Tu chyba tylko tradycyjna żarówka może sprawić problem, któż ich jeszcze używa? Szczęśliwie te małej mocy są nadal w sprzedaży.
  4. Wyznaczanie współczynnik załamania światła materiału, z którego wykonana jest soczewka (64/2/2). Tylko soczewkę trzeba mieć (może być z żelatyny) i wcale nie musi być soczewką Fresnela (te także łatwo kupić ... na znanym portalu aukcyjnym).
Jestem w pełni świadom, że każdemu z tych "domowych zestawów pomiarowych" daleko do pracownianych stanowisk doświadczalnych, ale nie wygląd i laboratoryjny sznyt jest tu kluczowy - wszak mamy wyjątkową sytuację. Mimo trudnych warunków podejmijmy działania zmierzające do kształcenia kompetencji badawczych. Powyższe propozycje bez wątpienia mogą być w tym celu wykorzystane z powodzeniem. Zaryzykowałbym stwierdzenie, że nie możemy zaszkodzić, a "w tym szaleństwie jest metoda".

Zupełnie na marginesie dodaję, że koszt zakupu wszystkich materiałów i przyrządów niezbędnych do wykonania powyżej opisanych doświadczeń (siedemnastu!) nie powinien przekroczyć 250 PLN, a to suma porównywalna z kosztami dojazdu na zajęcia przez cały semestr (o innych potencjalnych kosztach nie wspominając).
 
Oczywiście mam świadomość, że są zajęcia laboratoryjne, których bez specjalistycznej pracowni nie da się przeprowadzić, ale I Pracowania Fizyczna do nich nie należy. Gdy ktoś komentując moje rozważania i konkluzję powie: Statek tonie, a on prosi orkiestrę by grała, odpowiem: Statek gwałtownie zmienił kurs, ale także orkiestra robi wszystko by nie zatonął. Do tego potrzebne są wszystkie ręce na pokładzie.

P.S. Pracowania Problemów Fizycznych to przy takim spojrzeniu na proces kształcenia, w mojej opinii, dużo prostsze zadanie niż I Pracownia Fizyczna. Wszak tematyka badań jest tutaj wzorowana na Turnieju Młodych Fizyków - zawodach międzynarodowych dla uczniów szkół średnich, którzy często mierzą się z problemami konkursowymi w zaciszu domowym, a sprawozdania mają formę prezentacji a nie formalnych raportów.

wtorek, 27 października 2020

Tablica multimedialna a zdalne nauczanie

Tablica multimedialna to urządzenie niewątpliwie usprawniające pracę nauczyciela zwłaszcza w dobie zdalnego nauczania. Wykorzystanie jej możliwości wiąże się oczywiście z koniecznością pracy w pracowni szkolnej, ale z pewnością wysiłek ten się opłaca - obraz z tablicy można z łatwością wysłać do naszych uczniów (udostępnić) np. za pośrednictwem środowiska MS Teams.

Moje doświadczenie w pracy w różnych typach szkół i z nauczycielami - nie tylko fizyki - pokazuje, że tablice multimedialne spotyka się już dość powszechnie w wielu placówkach. Najczęściej są to pracownie informatyczne, ale klasy z przeznaczeniem do lekcji języka polskiego, obcego, matematyki, czy przedmiotów przyrodniczych także bywają w ten sprzęt wyposażone.

Niestety nader często tablice te wykorzystywane są jedynie jako ekrany projekcyjne bez możliwości wykorzystania ich funkcji interaktywnego pisania, czy nawigowania pomiędzy programami, a tym samym zdalnego udostępniania treści na nich widocznych. To zwyczajne marnowanie zasobów i  przykład korzystanie z technologii na najniższym poziomie. By opcje te mogły być wykorzystane efektywnie niezbędne jest spełnienie tylko trzech warunków:

  • podłączenie tablicy, zazwyczaj przewodem USB, do komputera i instalacja sterowników urządzenia tamże;
  • kalibrację ekranu dotykowego;
  • zainstalowanie na komputerze oprogramowania obsługującego tablicę, często dedykowanego konkretnemu modelowi i zazwyczaj oferowanego przez producenta tablicy.
Nierzadko słyszę z ust nauczycieli, że przecież to nie jest moje zadanie, bym się na tym znał/znała - powinien to zrobić informatyk. Oczywiście zdaję sobie sprawę z przesłanek skłaniające nas do takiego podejścia do sprawy, ale biorąc pod uwagę rzeczywistość (także szkolną), jeśli tylko chcemy by nasz warsztat pracy był jak najwydajniejszy, powinniśmy wziąć sprawy w swoje ręce. To wcale nie jest takie trudne, co postaram się pokazać na przykładzie tablicy, która jest w mojej klasie. Przykład przygotowano dla systemu operacyjnego Windows 10, ale zasadnicze jego kroki są takie same także w innych systemach.

Każdy zestaw tablicy multimedialnej składa się z:
  • projektora (w moim przypadku vivitek DX881 ST) podłączonego do komputera - to on wyświetla obraz,
  • tablicy dotykowej (u mnie Avtek TT-Board 80 PRO) także połączonej z komputerem - to ona odpowiada za przekazywanie informacji o interakcji (dotykaniu).
Podłączenie zarówno projektora (złącze VGA lub HDMI) jak i tablicy (USB) do komputera po raz pierwszy wymaga załadowania sterowników tych urządzeń. W większości przypadków, jeśli tylko komputer jest podłączony do sieci Internet system operacyjny znajduje i instaluje sterownik bez komplikacji. Często nawet możemy tego nie dostrzec, bo wykorzystywane są sterowniki już zainstalowane. W przypadku trudności należy postępować zgodnie z poleceniami pojawiającymi się na ekranie komputera i korzystać z płyt CD-ROM (DVD-ROM) dołączonych do urządzeń.


Gdy projektor, tablica i komputer zgodnie pracują pierwsze trudności mogą pojawić się, gdy należy zdecydować, jak wyświetlany ma być obraz - jednocześnie na ekranie komputera i na tablicy (z projektora). W systemach operacyjnych z rodziny Windows najlepiej wówczas skorzystać z kombinacji klawiszy Win+P (funkcyjny klawisz Windows widoczny powyżej oraz klawisz litery P). Czynność ta skutkuje pojawieniem się okna dialogowego Wyświetlania na innym ekranie.


Opisy obok opcji jasno określają, jak obraz będzie wyświetlany. W przypadku opcji duplikowania dokładnie ten sam widok będzie pojawiał się na ekranie i tablicy. 

Teraz pora na kalibrację urządzenia. W tym celu należy w systemie operacyjnym komputera przejść do ustawień - szukamy symbolu koła zębatego, którego aktywowanie zaowocuje wyświetleniem ekranu ustawień różnych składowych elementów komputera.



W polu wyszukiwania wpisujemy Panel sterowania i otwieramy ten panel, aby następnie przejść do sekcji Ustawienia komputera typu Tablet.

Do procesu konfiguracji przechodzi się po naciśnięciu myszą klawisza Kalibruj... .


W procesie kalibracji należy postępować zgodnie z poleceniami wyświetlanymi na ekranie komputera (tablicy) i wskazywać na tablicy (palcem bądź specjalnym pisakiem dostarczonym przez producent tablicy) położenia kolejnych znaczników w postaci krzyży. Wygląd okna kalibracji może się nieznacznie różnić w zależności od używanego systemu operacyjnego i modelu tablicy. Po wszystkim pozostaje jedynie potwierdzić zakończenie kalibracji i już nasza tablica będzie prawidłowo reagować na dotyk. Możemy wówczas obsługiwać programy (m. in. włączać i wyłączać) bezpośrednio - przez dotyk - na jej powierzchni. (Do niektórych modeli tablicy dołączony bywa dedykowany program do ich kalibracji i można z niego także skorzystać).

Warto jest zainstalować oprogramowanie dostarczone przez producenta tablicy - w moim przypadku Avtek Interactive Suite - służące do obsługi tablicy.


To, w jaki sposób z tablicy interaktywnej będziemy korzystać i co się na niej znajdzie, to już nasz indywidualny wybór. Polecam zajrzeć na strony, które oferują przykłady aktywności edukacyjnych dedykowanym konkretnym tematom lub przedmiotom szkolnym i zostały przygotowane dla konkretnych modeli tablic przez nauczycieli praktyków. Później wystarczy uruchomić wybraną aktywność dla tablicy i udostępnić ekran uczestnikom naszych zdalnych zajęć. Powodzenia!










środa, 14 października 2020

Wiecej godzin zajęć!?

Dzień Edukacji Narodowej - polskie święto oświaty i szkolnictwa wyższego - przypadający na dzisiaj to dla mnie zawsze czas do refleksji nad tym, gdzie jako nauczyciel zawędrowałem przez kolejny rok. Jakoś zawsze przy tej okazji ponosi mnie jednak zdecydowanie dalej. I tym razem będzie podobnie, ponieważ nader często słyszę, że z lekcjami fizyki (ale z powodzeniem można wpisać tu niemal każdy inny przedmiot szkolny) byłoby lepiej, gdyby godzin było więcej. 

Apeluję byśmy nie zrzucali winy na liczbę godzin i nie usprawiedliwiali się w ten sposób, bo to zwyczajnie pójście na łatwiznę. Nasza sytuacja, pod tym względem, niczym nie różni się od tej, w której pracowali inni nauczyciele w ponad stuletniej historii Polski Niepodległej. 


Nim jednak do tego przejdę zacytuję ucznia XXV LO im. Stefana Żeromskiego w Łodzi - Łukasza Piwowarskiego - którego wypowiedź znaleźć można w pokonkursowej publikacji Oddziału Łódzkiego Polskiego Towarzystwa Fizycznego zatytułowanej "Fizyka da się lubić 2009-2011":

"(…) Bo fizykę się kocha albo nienawidzi. Nie ma pośrednich uczuć. Nie można mówić, że "fizyka jest fajna, tylko...", to jest niemożliwe. Wystarczy tylko dodać, że tych, co uwielbiają ten przedmiot, jest niewielu. Gdyby tak przeprowadzić demokratyczne referendum, pytając Polaków, czy fizyka jest potrzeba w szkole, mogę się założyć o grube pieniądze, że dzisiaj nie musiałbym siedzieć nad książkami i powtarzać materiału, którego, niestety, nie rozumiem. Jestem świadomy, że to wertowanie podręcznika nic mi nie da. Jak zawsze pójdę "zielony" na lekcje, schowam się gdzieś w ostatniej ławce i będę z utęsknieniem wyczekiwał dźwięków dzwonka.
(…) Obojętnie gdzie się człowiek obejrzy – zjawiska fizyczne. (…) Tu, t a m! WSZĘDZIE! Aż ciarki przechodzą. Odwracam się - fizyka. Patrzę w dół - fizyka, w górę - fizyka, w prawo, w lewo – fizyka! Można zwariować, ale jednak … SPRÓBUJE POZNAĆ I … POLUBIĆ. (…) Nawet jeśli uważamy, że jest to dziedzina beznadziejna, trudna, nielubiana - należy jej się szacunek. Tak jak wszystkim tym, którzy się fizyką pasjonują."

Dlaczego ten wstęp uważam za niezwykle ważny? Pokazuje bowiem, że współczesny uczeń jest krytyczny i patrzy na świat racjonalnie. Ten świat się zmieniał, zmienia i będzie zmieniał, a naszym zadaniem jest na te zmiany reagować - nie czekać aż zrobi to system - bo ten jest bezwładny. Bardzo bezwładny. Róbmy to na własnym podwórku

By przekonać się o tym, że rzeczywistość szkolna się nieustannie zmieniała wystarczy, choćby, rzut oka na zestawienie, które powstało na podstawie źródeł leciwych [1].

Rok 1919 – rodzenie się szkoły polskiej i jej dokumentów prawnych
Lata 1919 – 1939 – tematyka z zakresu fizyki w planie nauczania przedmiotu "Przyroda"
Rok 1920 – pierwszy program fizyki w gimnazjum
Rok 1921 – publikacja "Program nauki w szkołach powszechnych siedmioklasowych"
Rok 1926 i 1928 – pierwsze zmiany w programie fizyki
Rok 1932 – Reforma "Nauka o przyrodzie"
Rok 1937 – projekt programów nauki w liceum ogólnokształcącym
----------------
Rok 1947 – program nauczania dla 8-letniej szkoły podstawowej
Rok 1949 – program nauczania fizyki dla 11-letnich szkół ogólnokształcących
Rok 1950/51 – tylko zmiana na rok
Rok 1954 – odchudzenie programu
Rok 1956/57 – kolejne zmiany
Rok 1961 – Reforma – 8 letnia szkoła podstawowa
Rok 1963/64 – kolejne zmiany w programie
Rok 1966/67 – nowy program "Fizyka z astronomią" dla 4-letniego liceum ogólnokształcącego
Rok 1974/75 – nowy program i podręcznik dla ucznia i nauczyciela klasy VIII
Rok 1978/79 – programy fizyki dla klasy VI
Rok 1980/81 – program fizyki dla klasy VII
Rok 1983 – program szkoły podstawowej Zespołu Programowego pod przewodnictwem prof. dr hab. Grzegorza Białkowskiego
Rok 1990 – program "Fizyka z astronomią" dla 4-letniego liceum ogólnokształcącego
Rok 1992 – minimum programowe
Rok 1999 – Reforma – pierwsza podstawa programowa

Zestawienie obejmuje tylko czas do pierwszej podstawy programowej i niesie jedno ważne przesłanie, na które dziś chciałbym zwrócić uwagę - z każdym z tych wydarzeń związane było zmniejszenie liczby godzin przeznaczonych na kształcenie ogólne w zakresie fizyki. O tym, jak wyglądały losy tego przedmiotu w dwóch dekadach XXI wieku łatwo jest przekonać się samodzielnie, sięgając chociażby do zasobów: nieco doświadczeni - pamięci, początkujący - sieci Internet. Pozytywne zaskoczenie spotka nas w tych poszukiwaniach, gdy uświadomimy sobie, że liczba godzin fizyki w ramach wykształcenia ogólnego (czyli obowiązkowego) ostatnimi czasy zwiększyła się (w liceach ogólnokształcących, technikach i szkołach branżowych). Argument o liczbie godzin jest nie na miejscu.

I tu, SZCZEGÓLNIE GORZKO brzmi pierwsza część wypowiedzi ucznia zamieszczona powyżej, bo to my na przestrzeni lat nie potrafiliśmy zadbać, by w powszechnych odbiorze nasz przedmiot tak się nie jawił. Pamiętajmy jednak, że jest jeszcze druga część rozważań ucznia, która NAPAWAĆ OPTYMIZMEM winna. 

Życzę nam wszystkim byśmy nie poddawali się w wysiłkach, których cel jest niezmienny [2]:

"Zapewnienie uczniom zdrowia, siły i piękności ciała.
Wdrożenie do samodzielnego kierowania się zasadami religijno-moralnymi.
Przygotowanie do samokształcenia i samodoskonalenia.
Wdrażanie do obserwacji otaczającego nas świata i poznawania jego praw.
Uczulenie na piękno ziemi ojczystej i w ogóle rzeczy ojczystych - zwyczajów, obyczajów, dziejów i dążeń.
Wyrabianie więzów rodzinnych, społecznych i narodowych. (…)
Wyrabianie poczucia własnej wartości i godności osobistej."


[1] W. Dróżdż, Idee przewodnie w programach szkoły ogólnokształcącej w latach 1918-1978, s. 274-292; H. Bonecki, Nauczanie fizyki w Polskim Szkolnictwie Ogólnokształcącym w latach 1944-1979, s. 293-322 w
Idee przewodnie w programach szkoły ogólnokształcącej w latach 1918-1978,  red. T. Wróbel, Instytutu Programów Szkolnych Ministerstwa Oświaty i Wychowania, WSiP, Warszawa 1985

[2] O szkołę polską. Cz. III. Pierwszy ogólnopolski wielki zjazd nauczycielski w dniach 14, 15, 16, 17 kwietnia 1919 r. w Warszawie. Lwów - Warszawa Książnica Polska Towarzystwa Nauczania Szkół Wyższych 1920, s. 82-86 w: Idee przewodnie w programach szkoły ogólnokształcącej w latach 1918-1978,  red. T. Wróbel, Instytutu Programów Szkolnych Ministerstwa Oświaty i Wychowania, WSiP, Warszawa 1985




wtorek, 13 października 2020

Notes zajęć w MS Teams

Prowadzenie zajęć zdalnych to niewątpliwie wyzwanie techniczne - bez sieci Internet, oprogramowania i sprzętu staje się niemożliwe. Nie wystarczy jednak zadbać jedynie o "technikalia", dużo ważniejsze, dla skuteczności zajęć w tej formie, są sprawy organizacyjne - ściśle powiązane z podejściem metodycznym i, w zdecydowanej liczbie przypadków, bezpośrednio je warunkujące. Należy przez kwestie organizacyjne rozumieć takie zaplanowanie aktywności dydaktycznych on-line, by wszyscy w nich uczestniczący mogli realizować zadania sprawnie, w powszechnie dostępnej formie, a przede wszystkim skutecznie.

Jeżeli tylko zajęcia prowadzone z wykorzystaniem środowiska MS TEAMS wykorzystują narzędzia do spotkań w czasie rzeczywistym warto jest dodatkowo nawiązać interakcję ze słuchaczami za pomocą dostępnego w aplikacji Notesu zajęć

Zakładka taka jest tworzona automatycznie i dostępna w zespołach, których charakter został określony jako Zajęcia. Użytkownik może przełączyć się do notatnika (wyświetlić oraz edytować jego zawartość) po wybraniu stosownej zakładki (trzeciej od lewej) w oknie zespołu. 


Przed rozpoczęciem pracy z notatnikiem, właściciel zespołu (nauczyciel) musi dokonać konfiguracji notesu. Notes wykorzystuje aplikację OneNote środowiska Office 365. Osoby bez doświadczenia w pracy z tą aplikacją powinny rozpocząć konfigurację pustego zeszytu.


W pierwszej części procesu konfiguracji w oknie użytkownika wyświetlane są informacje o sekcjach tworzonych w notesie. Warto je przeczytać, bo w zwarty sposób prezentują potencjalne sposoby pracy w tym narzędziu.

Obszar współpracy można wykorzystywać jako elektroniczną tablicę (Whiteboard) dostępną wszystkim uczestnikom zajęć, Biblioteka zawartości pozwala przekazywać materiały edukacyjne wszystkim uczniom, Sekcja Tylko dla Nauczyciela może pełnić funkcje odpowiadające na indywidualne potrzeby organizatora zajęć (tylko on ją widzi), a Notesy uczniów są elektronicznymi odpowiednikami zeszytów uczniowskich. W drugim kroku konfiguracji notesu określa się początkową strukturę indywidualnych notesów uczestników zajęć, notesów, do których wgląda mają tylko ich właściciele - uczniowie - oraz ich nauczyciel.
 
 
System proponuje 4 różne sekcje, ale moje doświadczenie dydaktyczne oraz inne obszary funkcjonalności środowiska MS TEAMS (o których już pisałem) pokazuje, że z powodzeniem można ograniczyć się do nawet tylko jednego - Notatek z zajęć. Utworzenie notesu (czyli zakończenie konfiguracji) skutkuje aktywowaniem tej sekcji środowiska dla wszystkich członków zespołu.
 
 
Od tego momentu można już wspólnie pracować - uczniowie w sekcjach Biblioteka zawartości, Collaboration Space (Obszar współpracy) oraz Własnym notesie, a nauczyciel w sekcjach Biblioteka zawartości, Collaboration Space (Obszar współpracy), Tylko dla nauczyciela oraz Indywidualnych zeszytach wszystkich uczniów zespołu. Dostęp do tych elementów realizuje się po naciśnięciu klawisza Open navigation panel
 

Notes świetnie sprawdza się na przykład podczas prowadzenia prezentacji bądź dyskusji jako miejsce do robienia notatek i zapisywania myśli. Nauczyciel może zaglądać do uczniowskich notatek niczym w czasach, gdy w zaciszu klasy pochylał się nad zeszytami uczniów. Oby te czasy wróciły jak najszybciej i zastały nas wszystkich w zdrowiu!