skÚsenosti s vyuŽitÍm programu stellarium v …humenné, kežmarok, levoča, medzilaborce,...

Tvorivý učiteľ fyziky VIII, Smolenice 7. ‐ 9. apríl 2015

‐ 74 ‐

SKÚSENOSTI S VYUŽITÍM PROGRAMU STELLARIUM V EDUKAČNOM PROCESE Mária Csatáryová Fakulta humanitných a prírodných vied, Prešovská Univerzita v Prešove Abstrakt: Autorka v príspevku analyzuje svoje skúsenosti s astronomickým interaktívnym programom Stellarium pri vyučovaní fyziky na ZŠ a na gymnáziu. V závere navrhuje tematické celky pri ktorých je možné využiť prácu s týmto počítačovým programom v rámci edukačného procesu. Kľúčové slová: astronomický počítačový program Stellarium, výučba astronómie Úvod Jednou z foriem rezonujúcich v dnešnom školskom vzdelávacom systéme je aktívna tvorba vedomostí žiaka. Na nej sa podieľajú vhodné inovačné metódy, ktoré motivujú žiakov svojou atraktívnosťou i formou objavovania a bádania. Ide o metódy, ktoré umožňujú žiakom a študentom aktívnym spôsobom osvojiť si vedomosti a zručnosti. Pri rozvoji bádateľských aktivít učiteľovi pomáhajú interaktívne metódy, ktoré podporujú konceptuálne vzdelávanie pomocou aktivity žiakov a študentov. Súčasťou interaktívneho vzdelávania sú informačné technológie, ktoré umožňujú žiakom a študentom poskytnúť informácie virtuálnym spôsobom. Napríklad astronomický interaktívny počítačový program Stellarium poskytuje virtuálne pozorovanie nočnej oblohy, ktorú v nevhodne osvetlených lokalitách nemôžeme priamo pozorovať. A pri tom záujem o astronómiu môže byť výborným motivačným prvkom v prírodovednom vzdelávaní. Astronómia a pozorovanie nočnej oblohy je u žiakov veľmi obľúbené. Podporuje v nich zvedavosť, predstavivosť a v snahe po pochopení fyzikálneho deja si študenti osvojujú základy matematiky a fyziky. Jednou z možností, ako vzbudiť záujem študentov o prírodovedné predmety, je vhodným spôsobom zaradiť do fyzikálneho vzdelávania niektoré témy z astronómie. 1.Súčasný stav vyučovania astronómie na základných a stredných školách. Výučba astronómia v súčasnosti nie je priamo včlenená do edukačného procesu nášho školského systému. Avšak školský vzdelávací program je možné doplniť o jednotlivé astronomické témy. V rámci prieskumu sme zisťovali do akej miery jednotlivé základné a stredné školy v rámci Prešovského samosprávneho kraja včleňujú určité témy z astronómie do edukačného procesu. V rámci stredných škôl sme sa zamerali na trinásť okresov ‐ konkrétne na okresy: Bardejov, Humenné, Kežmarok, Levoča, Medzilaborce, Poprad, Sabinov, Snina, Stropkov, Stará Ľubovňa, Vranov nad Topľou, Svidník a v okrese Prešov. Cieľom prieskumu bolo zistiť, či sa v rámci fyziky vyučuje astronómia ako súčasť tematického celku, ak áno, v akom rozsahu, a aké metódy sa pri výučbe používajú. Celkovo sme oslovili 110 škôl zo všetkých vyššie uvedených okresov. Do nášho prieskumu sa však zapojilo len 41 škôl, čo je len 37,3 % z oslovených škôl. Vzhľadom na malú vzorku respondentov majú tieto výsledky len informatívny charakter. Napriek tomu je potešujúce, že niektorí učitelia zaraďujú v rámci fyziky astronómiu do vyučovania (ako môžeme vidieť na obrázku 1), aj keď len v obmedzenej forme. Nevyužívajú inovatívne metódy a nehľadajú možnosti aplikácie astronómie do jednotlivých fyzikálnych tém. Čo sa týka krúžkovej činnosti žiakov, astronomický krúžok potvrdilo 5 škôl, pričom na gymnáziu v Sabinove a v Snine má astronomický krúžok už 40 ročnú tradíciu.


‐ 75 ‐

Obrázok 1 Percentuálne zastúpenie stredných škôl so zaradením tém z astronómie.

Na základných školách sa učivo astronómie v rámci fyziky nevyučuje vôbec. Preto nás zaujímal názor učiteľov, či je potrebné zaradiť tému astronómie do vyučovacieho procesu. Zo 60 respondentov sa až 77% respondentov vyjadrilo, že astronómiu by zaradili späť do vyučovacieho procesu. Ako dôvod uvádzali záujem žiakov o poznatky z astronómie.

Obrázok 2Názor učiteľov na opätovné zaradenie astronómie do vyučovacieho

procesu v rámci fyziky. 2. Vyučovanie astronómie pomocou inovatívnych metód. Spomedzi všetkých vedných disciplín práve fyzika dáva široké možnosti využitia počítačovej grafiky na sprístupňovanie náročného obsahu učiva a modelovanie fyzikálnych procesov, čo je veľmi dôležité pri aktivizujúcich metódach vyučovania. Interaktívny počítačový program Stellarium nám umožní virtuálne pozorovanie nočnej oblohy a spolu so zberom a spracovaním dát predkladá možnosť aktívnej tvorby poznatkov. V našom projekte sme skúmali nakoľko ovplyvní proces výučby práve takáto počítačová aplikácia. Vybrali sme interaktívny počítačový program Stellarium, ktorý je produktom európskeho projektu EURO‐VO (TheEuropeanVirtualObservatory).V tomto pilotnom prieskume boli vybrané dve triedy prvého ročníka zgymnázia v Snine, kde sa v rámci fyziky vyučuje téma astronómie. V rámci projektu bolo navrhnutých niekoľko úloh v súlade s témou preberaného

0

20

40

60

80

100

Percentuálne zastúpenie škôl so zaradením tém z astronómie

77%

23%

Názor na opätovné zaradenieastronómie do výučby

áno nie


‐ 76 ‐

učiva a to v rámci tém Slnečná sústava, Orientácia na oblohe a Keplerove zákony, pričom druhá trieda preberala dané učivo klasickým spôsobom. Počet študentov v obidvoch triedach bol porovnateľný (23 študentov v triede, kde sa využíval program Stellarium, 25 študentov, kde sa téma preberala klasickým spôsobom). Na záver bol uskutočnený vedomostný test z preberaného učiva. Výsledky testu jednoznačne preukázali, že študenti, ktorí si preberali učivo pomocou počítačového programu Stellarium si osvojili omnoho viac základných pojmov.

Obrázok 3 Vyhodnotenie záverečného testu z astronómie.

Okrem vedomostného testu sme zisťovali, nakoľko študentov zaujala práca s počítačovým program. V triede, kde študenti preberali učivo astronómie klasickým spôsobom až 52% študentov nepovažovalo tému astronómie za zaujímavú. V triede, kde študenti pracovali pomocou programu Stellarium, tento počet klesol na 30%.

Obrázok 4 Vyhodnotenie výučby astronómie ‐ klasicky vyučovanej.

0%

12%

36%

24%

28%

Názor na výučbu astronómie

skupina „bez Stellaria“

súhlasím

čiastočne súhlasím

skôr nesúhlasím

nesúhlasím


‐ 77 ‐

Obrázok 5 Vyhodnotenie výučby astronómie pomocou počítačového programu.

V rámci tohto pilotného projektu sa preberalo učivo, ktoré v minulosti bolo zaradené do učebných plánov gymnázií. Avšak aj súčasný školský vzdelávací program je možné doplniť o jednotlivé astronomické témy (Petrík a kol. 2008). Omnoho zaujímavejšie je zaradenie čiastkových astronomických tém do vybraného fyzikálneho učiva vo vzdelávacej oblasti „Človek a príroda“, ktoré vymedzuje Štátny vzdelávací systém ISCED 3A pre vyššie sekundárne vzdelávanie. Uplatniť sa môže hlavne v témach:

Pozorovanie, meranie, experiment

Sila a pohyb

Elektromagnetické žiarenie a častice mikrosveta. 3. Návrh úlohy V tejto časti predstavíme návrh úlohy, ktorá spája témy Emisné spektrá, Dopplerov jav a predpísanú tému lineárnu závislosť a graf lineárnej závislosti. Počítačový program Stellarium ponúka pre objekty vzdialeného vesmíru – kvazary hodnoty červeného posunu absorpčných čiar. Červený posun z je zviazaný s radiálnou rýchlosťou vzďaľujúceho objektu pomocou rovnice

. ,

kde je vlnová dĺžka spektrálnej čiary objektu, je vlnová dĺžka spektrálnej čiary daného prvku na Zemi. Pre určenie rýchlosti vyberieme najbližšie kvazary (3C 273, 3C 110, 3C 232 a 3C 249,3) odčítame ich vzdialenosť a červený posun. Z uvedeného posunu vypočítame radiálnu rýchlosť daného objektu. Zostrojíme graf závislosti radiálnej rýchlosti od vzdialenosti. Výsledkom je graf lineárnej závislosti . . Po dosadení za jednotlivé veličiny dostávame Hubblov zákon pre rozpínanie vesmíru

. , kde H je Hubblova konštanta a l je vzdialenosť daného objektu.

0%

44%

26%

13%

17%

Názor na výučbu astronómie pomocou inovatívnych metód

skupina „so Stellariom“

súhlasím

čiastočne súhlasím

skôr nesúhlasím


‐ 78 ‐

Obrázok 6 Závislosť radiálnej rýchlosti od vzdialenosti ‐ Hubblov zákon rozpínania vesmíru.

4. Záver V súčasnej dobe, keď sa vo vzdelávaní preferuje učenie v súvislosti s aktívnou činnosťou žiakov, pričom dôležitou úlohou učiteľa je vzbudiť uňho záujem o predmetné učivo, jednou z možností je do vybraných tém fyzikálneho vzdelávania zaradiť témy spojené s astronómiou a to pomocou interaktívneho počítačového programu. Tieto témy môžu byť zaradené či už priamo na vyučovacej hodine, alebo v rámci projektového vyučovania, poprípade v informálnom vzdelávaní – napr. v rámci mimoškolských vzdelávacích aktivít astronomického krúžku. Poďakovanie: Príspevok bol spracovaný s podporou projektu KEGA 007UPJŠ‐4/2013 (Moderné technológie vo vyučovaní astronómie a astrofyziky) Literatúra BETÁK, N., OŽVOLDOVÁ, M. (2013). The role of critical thinking in question designing in teaching

with student response system. Journal of Technology and Information Education Volume 5, Issue 1, pp. 5‐11. (in Slovak language). ISSN 1803‐6805

HANISKO, P.: Inovačné metódy vo vyučovaní astronómie. In: Tvorivý učiteľ fyziky II : Národný festival fyziky 2009. Kongresové centrum Smolenice 19. ‐ 22. apríl 2009. Slovenská fyzikálna spoločnosť. Košice, 2009. Str. 48 ‐ 53 . ISBN 978‐80‐969124‐8‐3.

LUCIENNE, G., McNALLY, D. and PERCY, J.,R. 1998 New trends in astronomyteaching. Vol. 162. Cambridge University Press.

PERCY, J.,R. 2006. Teaching astronomy: Why and How? Journal of the American Association of Variable Star Observers, Volume 35, 2006.

K. PETRÍK, I. TÚNYI, J. SOCHOR a M. BACHRATÝ, 2008. Poodhalené tajomstvo vzniku modrej planéty – teória potvrdená experimentom, In: Zborník „Tvorivý učiteľ fyziky“, Smolenice 2008, Ed. D. Krupa, M. Kireš, str. 160‐165, Košice 2008, ISBN 978‐80‐969124‐6‐9.

ŠEBEŇ, V. 2006: Identifikácia efektívnosti fyzikálneho vzdelávania ako jeden z problémov didaktiky fyziky. Zborník z medzinárodnej konferencie Učiteľ prírodovedných predmetov na začiatku 21. storočia, FHPV PU Prešov 2006, str. 83 ‐87. ISBN 80‐8068‐462‐6

Adresa autora RNDr. Mária Csatáryová, PhD. Fakulta humanitných a prírodných vied Prešovská univerzita E‐mail: [email protected]

skÚsenosti s vyuŽitÍm programu stellarium v …humenné, kežmarok, levoča, medzilaborce,...

Documents