Fyzika
2. stupeň
Fyzika a digitální technologie
Účelné uplatnění digitálních technologií ve výuce fyziky je výhodné pro obě vzdělávací oblasti – informatiku i fyziku. Výuka fyziky přispívá k rozvoji informatického myšlení a digitálních kompetencí, a to ve všech aspektech. Digitální technologie umožňují přiblížit výuku fyziky aktuálnímu stavu a procesům fyziky jakožto vědního oboru. Vhodné uplatnění digitálních technologií ve výuce přispívá k vyšší efektivitě výuky nejen tím, že napomůže žákům k pochopení učiva, ale i tím, že výuka žáky zaujme a pozitivně motivuje.
Ve fyzice rozvíjíme digitální kompetenci žáků tím, že:
- Připravujeme pro žáky úlohy a cvičení pro aktivní a smysluplné využití digitálních technologií k měření, záznamu, ukládání, zpracování, prezentaci a sdílení naměřených dat, výsledků pozorování a závěrů.
- Podporujeme žáky ve využívání a v tvorbě digitálních záznamů, animací a simulací k popisu a vysvětlení fyzikálních jevů.
- Vedeme žáky k diskuzím o výhodách a nevýhodách zvolených nástrojů pro různé úkoly, k jejich hodnocení a obhajobě jejich řešení.
- Při řešení fyzikálních problémů uvádíme příklady relevantních/ zavádějících otevřených zdrojů informací a dat a vedeme žáky k jejich analýze.
- Při experimentech volit a používat digitální měřidla a další nástroje k záznamu, porovnávání, zpracování, uchování, prezentaci a sdílení získaných dat, výsledků svých pozorování a závěrů.
- Zkoumat a popisovat fyzikální jevy pomocí digitálních záznamů, animací, simulací, případně je sám vytvářet a interpretovat.
- Na základě poznatků a zkušeností z fyziky kriticky hodnotit informace šířené v běžné mezilidské i v mediální komunikaci.
- Vyhledávat v otevřených zdrojích data k řešení daného fyzikálního problému, třídím je a taky kriticky vyhodnocovat
- používá digitální měřidla a měřicí přístroje, k záznamu naměřených dat a jejich zpracování používá vhodný počítačový software; při řešení problémů využívá ke komunikaci digitální zařízení
ukázka výchovných a vzdělávacích strategií
- učíme žáky v konkrétních výukových situacích promyšleně využívat digitální technologie (např. simulace fyzikálních jevů a videonahrávky experimentů)
- učíme žáky volit vhodné postupy, vyhledávat, třídit, ověřovat a vyhodnocovat relevantní digitální data, informace a obsah v diskuzích k aktuálním problémům uplatnění fyzikálních jevů a při ověřování výsledků bádání a praktických úloh s fyzikální tematikou
- vedeme žáky k vytváření a používání osobního vzdělávacího prostředí a archivů odpovídajících digitálních zdrojů
- učíme žáky komunikovat průběh a výsledky vlastní badatelské činnosti a volit k tomu vhodné digitální technologie a prostředky pro komunikaci a sdílení
- učíme žáky k rutinním výpočtům efektivně využívat elektronické kalkulátory
- učíme žáky vhodně vybrat a používat digitální přístroje při měření fyzikálních veličin
- učíme žáky vhodně volit a využívat digitální technologie při řešení úloh a zpracování výsledků měření
ukázka konkretizace výstupů
látky a tělesa
pohyb těles, síly
Žák:
- rozhodne, jaký druh pohybu těleso koná vzhledem k jinému tělesu na základě vlastního pozorování pohybu (pohyb rovnoměrný, zrychlený, zpomalený, přímočarý, křivočarý), jeho videozáznamu nebo grafického znázornění pohybu (například z měření pomocí ultrazvukového měřiče vzdálenosti a počítače)
- rozhodne na základě pozorování záznamu pohybu nebo simulace pohybu pomocí vhodného počítačového programu o jaký druh pohybu se jedná
- využívá s porozuměním vztah mezi rychlostí, dráhou a časem u rovnoměrného pohybu těles při řešení problémů a úloh se vztahem k běžnému životu, např. využije digitální plánovač tras k naplánování delší cesty autem do zahraničí vč. průměrných rychlostí, určí průměrnou rychlost při cestování dle jízdního řádu
- sestrojí graf závislosti dráhy na čase při rovnoměrném pohybu tělesa (přímo graficky nebo pomocí vhodného počítačového programu) a odečte z něho hodnoty dráhy, času nebo rychlosti
- sestrojí graf závislosti dráhy na čase při nerovnoměrném pohybu tělesa; vypočítá průměrnou rychlost nerovnoměrného pohybu tělesa (přímo graficky nebo pomocí vhodného počítačového programu) a odečte z něho hodnoty dráhy, času nebo rychlosti
- určí v konkrétní jednoduché situaci z běžného života druhy sil působících na těleso, jejich velikosti, směry a výslednici, situaci a její řešení znázorní kresbou nebo v pomocí počítačového softwaru
- popíše a zdůvodní, jak se v konkrétních situacích v praxi využívá zvyšování či snižování tlaku tělesa na podložku; svá tvrzení doloží daty, informacemi a obrázky z otevřených zdrojů
- předpoví otáčivé účinky síly na těleso (páka, dveře apod.), své závěry doloží experimentem a počítačovou simulací, případně výpočtem s využitím počítačového softwaru (tabulkový procesor)
- používá počítačový software a počítačové simulace pro objasňování či předvídání změn pohybu těles při působení stálé výsledné síly v jednoduchých situacích z praxe, svá řešení dokládá vlastním experimentem nebo videozáznamem experimentu či děje (setrvačnost těles při pohybu vozidla, zpětný ráz střelných zbraní, případně další, které našel v otevřených zdrojích)
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- sledování pohybu těles s použitím digitální techniky a počítačového softwaru
- měření a výpočet rychlosti rovnoměrného pohybu s použitím digitálních měřicích přístrojů a počítačového softwaru
- řízení vlastního experimentu podle digitalizovaného návodu
- využití tabulkových procesorů při zpracování výsledků měření, práce s grafy znázorněnými počítačem
- práce s počítačovou simulací v digitálních vzdělávacích zdrojích
- výpočet rychlosti rovnoměrného pohybu, graf závislosti dráhy na čase pro rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb, průměrná rychlost nerovnoměrného pohybu
- digitální plánovače tras, plánování cesty
- práce s grafy znázorněnými počítačem, práce s počítačovou simulací
- řešení skládání sil v počítačovém softwaru GeoGebra
- prezentace videa demonstrujícího zvolený jev
- vyhledávání a třídění dat ke zvolenému tématu, práce s počítačovou simulací (tlaková síla, tlak, jednotky tlaku a jejich převody, vliv síly na pohyb tělesa, otáčivé účinky sil, bezpečnost v dopravě, brzdná dráha)
- výběr dat k doplnění žákovského portfolia
mechanické vlastnosti tekutin
energie
Žák:
- úvahou vysvětlí vztah mezi výkonem, prací a časem; uvede a komentuje příklady výkonů zvířat, lidí a strojů nalezené v otevřených zdrojích dat
- využívá s porozuměním vztah mezi výkonem, vykonanou prací a časem při řešení úloh se vztahem k běžnému životu; k doplnění zadání a kontrole výsledků použije data z otevřených zdrojů
- vysvětlí na úloze se vztahem k běžnému životu vztah mezi vykonanou prací a energií
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- vztah mezi výkonem, prací a časem; vztah mezi vykonanou prací a energií; vyhledání, třídění dle zvolených kritérií a kritické posouzení dat z otevřených zdrojů; sestavení přehledové tabulky vybraných dat; výběr dat k doplnění žákovského portfolia
Žák:
- uvede příklady různých forem energie, fyzikálních jevů a technických zařízení, ve kterých dochází k přeměnám energie; vysvětlí, jak se v uvedených příkladech uplatňuje zákon zachování energie; k vyhledání příkladů a argumentaci využije otevřené zdroje dat
- popíše a vysvětlí funkci hlavních částí soustavy výroby a přenosu elektrické energie, v otevřených zdrojích najde potřebná data
- zhodnotí výhody a nevýhody využívání různých energetických zdrojů z hlediska vlivu na životní prostředí, v otevřených zdrojích k tomu najde potřebná data; svá zjištění porovná s ostatními žáky v diskuzi prostřednictvím videokonference
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- energetická soustava, zdroje energie veřejné energetické soustavy (fyzikální princip, možnosti využití), výhody a nevýhody energetických zdrojů, obnovitelné zdroje energie, vliv na životní prostředí, vyhledání a třídění dat, tvorba tabulky požadovaných informací z otevřených zdrojů, výběr dat k doplnění žákovského portfolia, příprava a realizace tematicky zaměřené videokonference včetně jejího vyhodnocení
zvukové děje
Žák:
- popíše na základě vlastního pozorování, případně pozorování videozáznamů a analýzy počítačových animací podstatu a vlastnosti zvuku; při zkoumání zvuků použije zdroj zvuků proměnné frekvence a intenzity, dle možností digitální; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- určí ve svém okolí zdroje zvuku a jejich vlastnosti, pozoruje relativnost zvukových vjemů; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- analyzuje kvalitativně příhodnost daného prostředí pro šíření zvuku, při zkoumání zvuků použije dle možností digitální zdroj zvuků proměnné frekvence a intenzity; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- posoudí možnosti zmenšování vlivu nadměrného hluku na životní prostředí; svá řešení dokládá vlastním experimentem, přitom použije dle možností digitální zdroj zvuků proměnné frekvence a intenzity; k analýze zvuků použije vhodný digitální snímač zvuků, např. applet ve smartphonu
- sestaví hlukovou mapu okolí školy pomocí vhodné aplikace ve smartphonu, k posouzení výsledku použije data z otevřených zdrojů, svá zjištění porovná s ostatními žáky v diskuzi prostřednictvím videokonference
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- zdroje zvuku, šíření zvuku, vlastnosti zvuku, lidské vnímání zvuku, intenzita zvuku (kvalitativně), frekvence zvuku, rychlost zvuku, uplatnění v praxi, práce s digitálním zdrojem zvuku, práce s počítačovou simulací, hluková mapa, limity hlučnosti, předpisy na ochranu před škodlivým hlukem, vyhledání a třídění dat, tvorba tabulky požadovaných informací z otevřených zdrojů, výběr dat k doplnění žákovského portfolia, příprava a realizace tematicky zaměřené videokonference včetně jejího vyhodnocení
elektromagnetické a světelné děje
Žák:
- ukáže pomocí experimentu základní vlastnosti elektrického náboje a jeho účinky, k popisu podstaty jevů použije i modely a animace z otevřených zdrojů dat
- sestaví správně jednoduchý a rozvětvený elektrický obvod podle schématu, k popisu podstaty jevů v obvodu použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- popíše a pomocí experimentu předvede základní vlastnosti magnetů, k popisu podstaty jevů použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- ověří existenci magnetického pole v daném místě pomocí kompasu, k popisu podstaty jevů použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- základní elektrické vlastnosti látek, elektrický náboj, vlastnosti elektricky nabitých těles, základní elektrický obvod, zdroj, spotřebič, komponenty jednoduchého elektrického obvodu, práce s počítačovou simulací
- magnetické vlastnosti látek, feromagnetické látky, základní vlastnosti magnetů, princip kompasu, měření magnetického pole appletem ve smartphonu, kompas ve smartphonu, magnetické siločáry, práce s počítačovou simulací, výběr dat k doplnění žákovského portfolia
Žák:
- sestaví správně podle schématu elektrický obvod a analyzuje správně schéma reálného obvodu, k popisu podstaty jevů v obvodu použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- rozliší stejnosměrný proud od střídavého; ve stejnosměrném obvodu změří digitálními měřicími přístroji elektrický proud a napětí na spotřebiči, určí elektrický odpor součástky nebo spotřebiče
- využije digitální měřicí systém ke grafickému zobrazení stejnosměrného a střídavého napětí
- rozliší vodič, izolant a polovodič na základě analýzy jejich vlastností; k popisu podstaty jevů v látkách použije modely, animace a příklady využití v praxi z otevřených zdrojů dat
- rozliší mezi zdrojem světla a tělesem, které světlo jen odráží; k popisu podstaty jevů a jejich využití použije modely, animace a data z otevřených zdrojů
- využívá zákona o přímočarém šíření světla ve stejnorodém optickém prostředí a zákona odrazu světla při řešení problémů a úloh z praxe; svá řešení dokládá vlastním experimentem nebo jeho videozáznamem, zkušeností, grafickou konstrukcí, popřípadě modelováním pomocí počítačového softwaru
- v otevřených zdrojích vyhledá informace o optických zařízeních využívajících různé typy zrcadel
- rozhodne na základě znalosti rychlostí světla ve dvou různých prostředích, zda se světlo bude lámat ke kolmici, či od kolmice, a využívá této skutečnosti při analýze průchodu světla čočkami; svá řešení dokládá vlastním experimentem nebo jeho videozáznamem, zkušeností, grafickou konstrukcí, popřípadě modelem pomocí počítačového softwaru
- v otevřených zdrojích vyhledá informace o optických zařízeních využívajících různé typy čoček
- pomocí experimentu rozliší spojku od rozptylky, pokusně najde ohnisko tenké spojky a určí její ohniskovou vzdálenost, k popisu podstaty jevů nebo použité metody a kontrole výsledků použije modely a animace z otevřených zdrojů dat
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- složitější elektrické obvody, pravidla bezpečné práce s elektrickými spotřebiči, práce s počítačovou simulací, stejnosměrný proud, střídavý proud, symboly stejnosměrného a střídavého proudu, znázornění průběhu elektrického proudu digitálním měřicím zařízením (např. osciloskop, počítačový software), měření napětí a proudu digitálním univerzálním měřicím přístrojem, práce s počítačovou simulací, vodiče, polovodiče, izolanty a jejich vlastnosti, využití v praxi, vyhledání potřebných informací z otevřených zdrojů a jejich kritické posouzení
- světlo, zdroje světla, stín, odraz světla na rovinném rozhraní, zrcadla, vznik obrazu v zrcadle, grafické znázornění vzniku obrazu (náčrtem, použitím modelu zrcadla nebo použitím počítačového softwaru), rovinné a kulové zrcadlo (jen kvalitativně), využití zrcadel v praxi, práce s počítačovou simulací, vyhledání potřebných dat v otevřených zdrojích, vznik lomu světla na rovinném rozhraní, lom ke kolmici a od kolmice (jen kvalitativně), rychlost světla ve vakuu a v látkovém prostředí, grafické znázornění vzniku lomu světla (náčrtem, použitím modelu optického rozhraní nebo použitím počítačového softwaru), čočky (jen kvalitativně), využití čoček v praxi, práce s počítačovou simulací, práce s videozáznamem experimentu, vyhledání potřebných dat v otevřených zdrojích
- výběr dat k doplnění žákovského portfolia
Žák:
- zdůvodní pravidla bezpečné práce s elektrickými zařízeními, k doložení pravidel použije data z otevřených zdrojů
- využívá prakticky poznatky o působení magnetického pole na magnet a cívku s proudem a o vlivu změny magnetického pole v okolí cívky na vznik indukovaného napětí v ní, v otevřených zdrojích dat vyhledá animace jevů a jejich praktické aplikace
- popíše a vysvětlí hlavní složky soustavy výroby a přenosu elektrické energie, v otevřených zdrojích najde potřebné údaje
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- pravidla bezpečného používání elektrických spotřebičů a jejich zdůvodnění, vyhledání potřebných informací z otevřených zdrojů a jejich hodnocení, magnetické pole v okolí vodiče s proudem (kvalitativně), vzájemné působení magnetu a vodiče s proudem a jeho využití v praxi, elektromagnetická indukce a její využití v praxi, výroba a přenos elektrické energie, elektromotory (zjednodušený model), popis fyzikálních jevů a jejich aplikací pomocí počítačové simulace, výběr dat k doplnění žákovského portfolia
vesmír
Žák:
- zhodnotí postavení Země ve vesmíru a srovnává podstatné vlastnosti Země s ostatními tělesy Sluneční soustavy, k tomu využije dat a animací z otevřených zdrojů
- prokáže na konkrétních příkladech tvar planety Země, zhodnotí důsledky pohybů Země na život lidí a organismů, k tomu využije dat a animací z otevřených zdrojů
- vysvětlí (kvalitativně) pomocí poznatků o gravitačních silách pohyb planet kolem Slunce a pohyb měsíců planet kolem planet, svůj výklad podloží animací pohybu planet a měsíců ve Sluneční soustavě vybranou z otevřených zdrojů, výklad případně doplní výběrem dat o pohybu planet získaných z otevřených zdrojů
- uloží do svého digitálního portfolia zápis postupu experimentů, výsledky pozorování a závěry a odkazy na použité digitální zdroje dat
Učivo:
- Sluneční soustava, pohyby planet a měsíců, působení pohybu Měsíce na život na Zemi, hvězdy, souhvězdí, pohyb hvězd a planet na obloze Země, rozdíl mezi hvězdou a planetou, práce s počítačovou simulací, sběr, třídění a analýza dat z otevřených zdrojů, výběr dat k doplnění žákovského portfolia
Inspirace a tipy do výuky
Články, podcasty, videa, pozvánky na konference a další akce. Výběr je na vás.
Digitální technologie ve výuce fyziky na ZŠ a SŠ
Článek vymezující hlavní cíle implementace digitálních technologií do výuky fyziky. Vhodné uplatnění digitálních technologií ve výuce fyziky přispívá k rozvoji informatického myšlení a digitálních kompetencí žáků a stejně tak přispívá k pozitivním změnám postojů žáků k fyzikálnímu vzdělávání.
Fyzikální veličiny a jednotky v praxi – hustota
Námět do výuky předmětu Fyzika, rozvíjející matematickou, čtenářskou a digitální gramotnost. Žáci v průběhu aktivity změří pomocí hustoměru hustoty různých kapalin a uspořádá je podle zjištěných hodnot. Na základě získaných vědomostí určí, jak se různé kapaliny budou chovat ve vodě, a svůj předpoklad prakticky ověří.
Kurzy, konzultace a návod, jak na digi
Prohlédněte si infografiku pro učitele i žáky, vyberte si z široké nabídky kurzů a a webinářů nebo konzultací a další podpory NPI ČR.
Kurzy pro fyziku
- Workshop k rozvoji digitální kompetence: Člověk a příroda - Fyzika, Chemie.
Nabídka podpory
Pestrá nabídka podpory pro všechny školy od NPI ČR zahrnuje:
- Individuální konzulace (ŠVP na míru, od krajských ICT koordinátorů nebo IT guru)
- Workshopy pro celé sborovny
- Podpora přímo v regionu
- Sdílení zkušeností (Digiplovárny a Digiakce)
Tipy přesahující výuku jednoho předmětu
Zvuky kolem nás
Článek popisuje aktivitu zaměřenou na biologickou tematiku smyslových orgánů, konkrétně sluchu. Žáci v rámci aktivity využívají digitálních technologií ke sběru, zpracování a vyhodnocování dat o hlasitosti zvuku v rámci různých typů prostředí. Aktivita podporuje interdisciplinární výuku propojující obsah přírodních věd se vzdělávacími obory Výchova ke zdraví a Informační a komunikační technologie.
Zpracování dat s využitím kontingenční tabulky aneb jak získat z dat co nejvíc
Webinář vedený Ing. Bc. Eva Fanfulovou. Kontingenční tabulky lze použít při práci s daty, jejich filtrování, řazení a třídění.
Přírodovědný pokus na dálku a přesto naživo se systémem PASCO Scientific
Webinář Ing. Bc. Miroslav Staňka Ph.D. o možnosti realizace vzdálených experimentů z fyziky, chemie a biologie pomocí měřicího systému v reálném čase.
Náměty do výuky – Digiškola
Ucelenou nabídku článků a tipů do výuky k fyzice najdete na Metodickém portále RVP.cz v části Digiškola.