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
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
|
|
2
|
|
3
|
|
4
|
|
5
|
|
-
|
|
-
|
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
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 |
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 |
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.
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)].
<=
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
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 |
![]() |
Verze 05.09.01 | © L. Drska |