Informační a komunikační technologie ve vzdělávání, Rožnov, 18.-21. září 2001

ICTE 2001

Information and Communication Technology in Education, Rožnov, September 18 - 21, 2001

 

 

KOMPLEXNÍ APLIKACE ICT VE VÝUCE EXAKTNÍCH OBORU
KONCEPCE A REALIZACE

 

L. Drška

 

Abstrakt :

Využití ICT ve vysokoškolské  výuce exaktních oborů (EO - matematika, fyzika, informatika aj.) má některé specifické rysy v koncepci výuky i přípravě elektronických výukových materiálů.  Po stručné diskuzi těchto specifik se dokument zabývá některými otázkami  tvorby materiálů pro e-výuku / výuku online EO. Následuje prezentace některých konkrétních výsledků a zkušeností z této oblasti  : představení virtuální katedry fyzikálních věd a informatické pedagogiky (FJFI ČVUT), popis a demonstrace vybraného dokumentu – Preludium k moderní fyzice (součást projektu Koncepce moderní fyziky). K prezentaci je k dispozici rozšířená a aktualizovaná  elektronická verze v angličtině.

Klíčová slova :

ICT,  exaktní obory, počítačový přenos znalostí, výuka online, e-learning,  moderní fyzika,  tvorba webových dokumentů

 

1
ÚVOD
2
SPECIFIKA UPLATŇOVÁNÍ ICT VE VÝUCE EXAKTNÍCH OBORU (EO)
3
TECHNIKA TVORBY DOKUMENTˇU PRO VÝUKU EO ONLINE
4
VIRTUÁLNÍ KATEDRA FYZIKÁLNÍCH VĚD, PŘEHLED REALIZOVANÝCH MATERIÁLU
5
KURZ KONCEPCE MODERNÍ FYZIKY, DOKUMENT PRELUDIUM
K MODERNÍ FYZICE
-
LITERATURA
-
Autor

 


1 ÚVOD


The illiterate of the 21st century will not be those who cannot read and write, but those who cannot learn, unlearn, and relearn.  A.Toffler

There are three kinds of death in this world. There's heart death, there's brain death, and there's being off the network.  G. Aimes

ZAČÁTEK


2 SPECIFIKA UPLATŇOVÁNÍ ICT VE VÝUCE EXAKTNÍCH OBORU (EO)

Citace vypůjčené pro předmluvu stenograficky naznačují obecně platné okrajové podmínky i možné přístupy k řešení problematiky přenosu znalostí v současné době. Vysokoškolská výuka exaktních oborů (matematika, fyzika, informatika etc.) je samozřejmě musí také respektovat, má však navíc i své speciální cíle a přístupy. Komplexní uplaňňování ICT , kdy ve výukovém procesu jsou systematicky, aktivně  a v plné šíři využívány prosřředky a metody současných informačních i komunikačních technologií, může podstatně přispět k jejich realizaci. Výrazný konkrétní přístup představuje e-výuka i její zvláštní případ – výuka online [DRISCOLL]. Pro uvažovanou oblast  má však tato koncepce  evidentně četné specifické rysy – TAB 1.

 

TAB. 1. Specifické rysy e-výuky / výuky online exaktních oborů
1
Výrazné zastoupení matematického textu  a speciálních symbolů
2
Specifický charakter vědecké / inženýrské grafiky
3
Absolutní požadavek interaktivity a možnosti samostatné práce
4
Přístup k odbornému technickému softwaru : grafika, symbolické manipulace aj.
5
Specifické rysy ověřování znalostí studentů, realizace projektů
6
Spojení prostředků tvorby WWW dokumentů s technickým softwarem
7
Perspektiva : integrovaný elektronický  systém pro učení a řešení problémů

ZAČÁTEK


3 TECHNIKA TVORBY DOKUMENTU PRO VÝUKU EO ONLINE

Klíčový prvek efektivního uplatňování ICT ve výuce představují výukové materiály dostupné online . I když je zde nepochybně účelné využívat maximálně  existující  volně získatelné i komerční materiály, v řadě případů je žádoucí tvorba materiálů původních. Tvorba výukových dokumentů pro exaktní obory je obecně náročná a vyžaduje speciální prostředky. Konkrétní přřístup závisí na erudici tvůrce i  na podmínkách pracoviště, jedno (nikoliv jediné) možné (poměrně sofistikované) řešení pro vývojový software  prezentuje TAB. 2 [DRŠKA (a)]. Kurzívou je v ní vyznačena možná podmnožina programů pro cenově přístupnější variantu.

 

TAB. 2. Softwarové soubory pro vývoj online kurzů
Sestava
Prvky
Software
X1
HTML / XML Dreamweaver 4 / Golive 5, Homesite 4.5
PDF / LaTeX Acrobat 5, Scientific Word 3.5
Ilustrace / Animace Fireworks 4 / Photoshop 6, CorelDraw 10,
Visio 2000, Flash 5
Vzorce / Vědecká vizualizace MathType 5 / Scientific Word 3.5, Matlab 6 ,
Maple 7 /
Mathematica 4.1, Matlab Server 1.2 / webMathematica 1.0
Management / Testy WebCT 3.6 / LearningSpace 4, Respondus 1.1,
CourseBuilder,Test Make Pro

ZAČÁTEK


4 VIRTUÁLNÍ KATEDRA FYZIKÁLNÍCH VĚD, PŘEHLED REALIZOVANÝCH MATERIÁLU

Základnou pro komplexní uplatňování ICT ve výuce na katedře fyzikální elektroniky FJFI ČVUT, zejména pak ve specializaci Informatická fyzika, je server Vega Virtuální katedry fyzikálních věd a informatické pedagogiky. Na tomto serveru  jsou postupně implementovány výukové materiály pro několik kurzů s komplexní počítačovou podporou, nabízených studentům této specializace, některé z nich mají i širší uplatnění. Podstatná část všech kurzů probíhá v počítačových učebnách. Ve všech předmětech se intenzivně využívají integrované výpočetní systémy (Matlab, Maple aj.) [DRŠKA (b)]. Běžnou součástí kurzů je realizace individuálních mikroprojektů, některé předměty se uzavírají projektem.  Seznam  nabízených kurzů je v TAB. 3 [DRŠKA (c)]. Kurzy vyznačené kurzívou se se systematicky připravují na verzi, jež bude plně online. Pro nově koncipovaný stupeň bakalářského studia oboru Aplikované přírodní vědy by perspektivně měl být jejich výběr rozšířen.

 

TAB. 3. Některé kurzy s komplexní počítačovou podporou
Předmět
Semestr
Rozsah
Praktická informatika pro inženýry 1,2,3 1 + 2 + 3 2 + 2 + 2
Numerické metody (pro fyziky) 4 4
Úvod do moderní fyziky 4 3
Metody počítačové fyziky 1,2 5 + 6 4 + 4
Techniky pro počítačový přenos znalostí 5 / 7 (nový kurz) 2 (perspektivně 4)
Modern Physics Using Computers 5 4

 

Server Vega hostí též řadu dalších stránek, věnovaných problematice informatické pedagogiky, využití javových apletů ve fyzice, studentským produktům, výběru zvlášť zajímavých odkazů k fyzikální problematice atd.

ZAČÁTEK


5 KURZ KONCEPCE MODERNÍ FYZIKY, DOKUMENT PRELUDIUM K MODERNÍ FYZICE

Jedním z projektovaných  produktů zaměřených na plnou výuku online je kurz Koncepce moderní fyziky. Jeho první částí je dokument Preludium k moderní fyzice, jenž by měl být využitelný i samostatně jako doplňkový výukový materiál pro kapitolu o moderní fyzice v základním kurzu fyziky. Jako relevantní uěebnice se předpokládá český překlad Hallidayovy učebnice fyziky [HALLIDAY]. Struktura tohoto produktu je načrtnuta v TAB. 4. Kurzívou  jsou vyznačeny názvy odpovídajících kapitol v citované knize. Dokument má úzkou vazbu i na americký univerzitní text [GIANCOLI (a)] a odpovídající webové místo [GIANCOLI (b)]. Velice výrazně jsou využívány javové aplety [CHRISTIAN] i jiné typy interaktivních animací a četné další  materiály dostupné na Webu.V současné době (září 2001) je k dispozici a může být prezentována beta verze části 1 tohoto dokumentu [DRŠKA (d)] v čisté webové verzi. Je  zvažována účelnost varianty pod některými integrovanými systémy pro management výuky.

 

TAB. 4. Struktura dokumentu Preludium k moderní fyzice
Část 1
Část 2
Struktura mikrosvěta Molekuly a pevné látky
   Vedení elektřiny v pevných látkách
Vlny,částice,kvanta
   Fotony a de Broglieho vlny
Fyzika atomového jádra
    Jaderná fyzika
Kvantový obraz mikrosvěta
   Více o de Broglieho vlnách
Jaderná energie a záření
    Energie z jádra
Kvantová teorie atomů
   Vše o atomech
Plazma a jaderná fúze
Lasery a kvantové počítače Částice a astrofyzika
    Kvarky,leptony a Velký třesk

 

Podrobnější elektronická verze tohoto dokumentu ( v angličtině) je k dispozici  na adrese uvedené v citaci [DRŠKA (e)].

Extended version of this document in English is available at the URL given in [DRŠKA (e)].

ZAČÁTEK

 



L
ITERATURA

<= DRISCOLL, M. : Ten Things We Know About Teaching Online [online].
http://www.lotus.com/home.nsf/welcome/learnspace/

<= DRŠKA, L. (a) – ŠIŇOR, M.: Příprava a využití materiálů pro výuku inženýrských oborů na síti [online]
http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/workshop2001_1_files/frame.htm

<= DRŠKA, L. (b) : Výuka online pro exaktní obory : Výukové materiály a kurzy [online].
http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/sem250101/index.htm

<= DRŠKA, L. (c) – LISKA - R., ŠIŇOR, M. : Complex Application of CA / ICS in High-Tech Engineering Education. In : ACA 98 : 4th IMACS Conference on Application of Computer Algebra, Prague, August 9 – 11, 1998 [online].
http://www-troja.fjfi.cvut.cz/~drska/edu/aca981/

<= HALLIDAY, D. – RESNICK, R. – WALKER, J. : Fyzika. VUTIUM,  Brno / Prometheus, Praha 2001.
ISBN 80-214-1869-9

<= GIANCOLI, D.C. (a) : Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 3rd Ed. Prentice Hall, Upper Saddle River,NJ, 2000. ISBN 0-13-021517-1

<= GIANCOLI, D.C. (b) : Physics. In :  Prentice Hall  Companion Websites [online].
http://www.prenhall.com/giancoli/

<= CHRISTIAN, W. – BELLONI, M. : Physlets : Teaching Physics with Interactive Curricular Material. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 2001. ISBN 0-13-029341-5

<= DRŠKA, L. (d) :  Preludium k moderní fyzice / Preludium to Modern Physics [online].
http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/preludium0/

<= DRŠKA, L. (e) : Complex Application of  ICT in Teaching Exact Disciplines : Concepts and Realization [online].
http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/icte2001/icte2001b.htm

 ZAČÁTEK



Ladislav Drška

České vysoké učení technické v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská

Břehová 7, 115 19 Praha 1

Tel. : (+420-2) 2191 2276     FAX : (+420-2) 688 48 18

e-mail : drska@antu.fjfi.cvut.cz

Katedra fyzikální elektroniky

Virtuální katedra fyzikálních věd a informatické pedagogiky

 

ZAČÁTEK

 

Verze 05.09.01 © L. Drska