Využití IT ve výuce chemie - Modul

Komentáře

Transkript

Využití IT ve výuce chemie - Modul
Využití informačních technologií
ve výuce chemie
Mgr. Vladimír Nápravník, Ph.D.
Strana | 1
Úvodní slovo pro studenta:
Vážení a milí, vítám Vás v kurzu, který je určen právě pro Vás - učitele chemie. Projdeme
společně oblasti přípravy na výuku a vlastní výuky, kde Vám výpočetní technika bude
dobrým pomocníkem. Nuže - směle do práce. Váš tutor.
Cíle:
Absolvent kurzu zvládne:
 využívat kancelářský software pro přípravu a realizaci vybraných partií výuky chemie
(textový a tabulkový editor a prezentační SW),
 využívat služeb (e-mail a WWW) se zdroji chemických informací na Internetu pro
přípravu a realizaci vybraných partií výuky chemie,
 koncipovat, realizovat a hodnotit výuku chemie s použitím tutoriálního výukového
software (počítačového výukového programu s chemickou tématikou), vybrat pro výuku
a z hlediska konkrétní výukové aplikace zhodnotit výukový software,
 pracovat a ve výuce efektivně použít příklady počítačových modelů (např. molekul) a
simulací (např. laboratorních přístrojů a metod),
 pracovat a ve výuce efektivně použít hardware a software k realizaci počítačem
podporovaného školního chemického experimentu.
Strana | 2
1 Studijní úvod
1.1 Základní charakteristika kurzu
Základní charakteristika kurzu
Název:
ICT ve výuce chemie
Cílová skupina:
Kurz je určen pro učitele chemie na základních a středních školách včetně víceletých
gymnázií.
Obsah kurzu:
1 Studijní úvod
2 Kancelářský software pro učitele chemie
3 Internet pro učitele chemie
4 Chemický didaktický software - výukové programy s chemickou tématikou
5 Modelování a simulace ve výuce chemie
6 Počítačem podporovaný školní chemický experiment
7 Výkladový slovník vybraných pojmů
8 Příklady výukových jednotek
9 Použité zdroje a výběr z rozšiřující literatury
Časové nároky:
Celkový čas - cca 21 h
Celkový čas pro studium textů - cca 6 h
Celkový čas ostatních aktivit - cca 15 h
Časový rozvrh:
cca 2 měsíce
Ideální by bylo vyhradit si dvakrát dvě hodiny týdně pro pravidelné studium a každý
týden zvládnout jednu kapitolu. Nejlépe začátkem týdne prostudovat studijní články a
seznámit se se zadáním úkolů a po té úkoly průběžně vypracovávat.
Maximální počet získaných bodů za úkoly je 370. Pro úspěšné absolvování kurzu a
získání osvědčení je třeba získat alespoň 280 bodů.
Studijní články:
Kromě studijního textu obsahují studijní články i multimediální komponenty. Program
je nastaven tak, že je Vaše obrazovka rozdělena na dvě poloviny - v pravé je studijní
text, v levé jsou obrazové materiály, video, grafy apod. Některé obrázky nebo
schémata si můžete zvětšit pomocí "lupy" (ikona ve tvaru lupy). Pak budou dobře
čitelná čísla, detaily obrázku, případně vazby ve vzorcích apod. Máte také možnost si
komponenty i učební texty studijních článků vytisknout (ikona tiskárny).
Kontakt na tutora:
Mgr. Vladimír Nápravník, Ph.D.
[email protected]
tel. 603 360 969 (možno psát SMS, volat mezi 9 a 20 h)
Strana | 3
Vážení a milí,
nezbývá než popřát Vám šťastnou a zajímavou cestu virtuálním světem distančního
vzdělávání! Neztraťte se, a kdyby přeci jen jste se ocitli ve slepé uličce, jsem tu hned s
pomocí pro Vás.
Váš tutor.
1.2 Jak úspěšně v tomto kurzu studovat?
Jak úspěšně v tomto kurzu studovat?
Využijme osvědčených postupů a metod, které známe z prezenční výuky, a vyzkoušejme
je v distančním vzdělávání:
1.Vnímejme monitor jako černou tabuli ve třídě a myš jako křídu, kterou nám dal učitel
do ruky, abychom doplnili předepsané cvičení.
2.Připravme si sešit na poznámky, tužku, gumu, brýle a svačinu.
3.Čekejme vždy ve stejný čas a ve stejném prostředí na „zvonění“ ohlašující začátek
hodiny, ale také přestávku a konec vyučování.
4.Dělejme si poznámky a výpisky, podtrhávejme, zvýrazňujme a škrtejme.
5.Stanovme si dílčí cíle a snažme se jich dosáhnout.
6.Poznamenejme si dotazy pro učitele/tutora, které nás při studiu napadají.
7.Spolupracujme s ostatními účastníky studia, nebojme se požádat je o radu. Debatujme
se „spolužáky“ o studijních, ale i dalších problémech…
8.Pokud jsme unaveni, udělejme si kratičkou přestávku, protáhněme se, vyvětrejme
„třídu“, chvilku relaxujme.
9.Čas strávený před monitorem považujme za „vyučování“, na které je třeba se připravit zopakovat si předchozí látku, vypracovat domácí úkol atd.
10.Ke studiu přistupujme sebevědomě, podle hesla „Nebojíme se školy, škola se bojí
nás!“
Obrázek 1.2-1 studium
Strana | 4
2 Kancelářský software pro učitele chemie
Tuto kapitolu úspěšně absolvujete, získáte-li minimálně 80 bodů v úkolech (maximálně
100 bodů) a přidáte-li příspěvky do diskuze.
Cíle:
Cílem je poznat příklady využití kancelářského softwaru k tvorbě textů, grafiky,
prezentací aj. využitelných pro podporu výuky chemie. Prohloubit si znalosti ve využívání
kancelářského softwaru - textových editorů, tabulkových procesorů a prezentačního
softwaru.
2.1 Úvod
Úvod
Kancelářský software, především textové editory, tabulkové procesory, databázové a
grafické programy, je typem softwaru, který, i když není původně pro výuku určený,
může výuku chemie velmi dobře podporovat.
Mezi nejrozšířenější software uvedeného typu patří Microsoft Office (MS Office). Dalšími
příklady mohou být např. Claris Works, AmiPro, Win602, OpenOffice aj. Pro možnost
neustálých oprav a aktualizací, ukládání, formátování, automatické kontroly "textu" a
dalších funkcí mohou být využívány jak studenty, tak pedagogy v nejrůznějších oblastech
- např. tvorba libovolných seminárních prací, prezentací formou vývěsek nebo posterů,
korespondence, administrativních dokumentů, třídních výkazů, testů apod.
Vezměme si za příklad softwarový balík MS Office pro Windows (různé verze), který
obsahuje následující programy:





textový editor MS Word,
tabulkový procesor MS Excel,
databázový software MS Access,
program pro prezentační účely MS PowerPoint,
komunikační program MS Outlook.
Jedná se o integrovaný balík programů s následujícími přednostmi:
 vytváření souborů s možností snadného propojení jednotlivých programů;
 exportování a konverze dat z jednotlivých programů;
 stejné pracovní prostředí jednotlivých programů (stejné funkce, vzhled, úpravy
apod.).
Plnohodnotnou a bezplatnou alternativou kancelářského balíku MS Office je dle řady
odborníků v této oblasti balík OpenOffice. Jde o freeware dostupný např. na adrese
http://www.stahuj.cz/podnikani_a_domacnost/kancelarske_aplikace/ostatni/openoffice
org/ .
OpenOffice obsahuje:
Writer, nahrazující MS Word (tvorba dokumentů),
 Calc, nahrazující MS Excel (tabulkový procesor),
 Impress, nahrazující MS PowerPoint (prezentace).
Strana | 5
Zajímavá je i součást Math, která slouží pro tvorbu rovnic a jiných matematických úloh.
Součást HTML Editor usnadní počáteční seznámení s tvorbou WWW-stránek. Draw je
nástroj pro tvorbu grafických prvků především do prezentací. Pracuje s vektorovými
objekty, které jsou vhodné pro zpracování grafů, modelů apod.
Kompatibilita (vzájemná slučitelnost, snášenlivost) obou balíků je velmi dobrá - Open
Office dokáže otevřít soubory MS Office a převzít bez větších problémů jejich
formátování. Při ukládání je pak možné zvolit, zda soubor uložit v Open Office formátu
nebo v MS Office.
V následujících příkladech se seznámíme s textovým editorem, tabulkovým procesorem a
prezentačním programem z balíku MS Office a představíme si i freewarové editory
chemických vzorců ISIS-Draw, resp. SymyxDraw a ChemSketch.
Obrázek 2.1-1 OpenOffice - Writer
Strana | 6
Obrázek 2.1-2 OpenOffice - Calc
Obrázek 2.1-3 OpenOffice - Impress
Strana | 7
Obrázek 2.1-4 OpenOffice - Math
Obrázek 2.1-5 OpenOffice - Draw
Strana | 8
2.2 Textové editory
Textové editory
MS Word umožňuje vytvářet libovolné textové dokumenty a formuláře dle potřeb
uživatele a možností programu. V podstatě se jedná o dokonalejší psací stroj, kde texty
mohou být různého vzhledu (formátu písma - velikost, typ, barva atd.), odstavců,
řádkování, vložení odrážek a tabelátorů, pozadí, velikosti stránky, umístění obrázků,
tabulek atd. Výuka nabízí řadu aplikací uvedeného software s důrazem na tvůrčí činnost
učících se - zpracování seminárních prací, laboratorních protokolů, variabilních textů,
testů apod.
Při tvorbě dokumentů je třeba dbát na elementární typografická pravidla. Výběr z nich je
obsažen v souboru Základy typografie. E. Juláková se v časopise Chemické listy zabývala
také psaním rovnic, jednotek a veličin v textových dokumentech (Juláková, E.: Rovnice,
jednotky a veličiny - jak s nimi? Chem. Listy 99, s. 250 - 257 (2005)). Text je dostupný na
internetových stránkách časopisu - http://chemicke-listy.vscht.cz - (http://chemickelisty.vscht.cz) - číslo 4/2005 a v souboru Vzorce a reakce . Další pravidla najdete na
stránkách www.typo.cz a www.typografie.wz.cz
Pro psaní vzorců a rovnic (matematických, fyzikálních) je vhodné využít nabídku Vložit Objekt a vybrat Microsoft Equation (Microsoft Rovnice) nebo Editor rovnic 3.0 a příslušný
vzorec vytvořit jako samostatný objekt (Microsoft Equation musí být nainstalován; v
případě absence v nabídce Vložit - Objekt, je třeba požádat o doinstalování).
Test vytvořený v MS Word může být vytvořen jako formulář, kde odpovědi mohou být jak
výběrového tak doplňujícího charakteru. Řešení testu ať již vybráním správného písmene
varianty odpovědi, nebo vložením odpovědi (slova) musí proběhnout vepsáním daného
druhu odpovědi do šedého formulářového pole. Vyplňování testu (testování) se provádí
do zamknutého formuláře (Nástroje - Zámek - zamknout pro vyplňování prostřednictvím
formulářových polí), který respondenti uloží po vyplnění pod vlastním příjmením
(novak.doc) do přiděleného adresáře. Učitel musí mít k dispozici správné řešení opět jako
formulář (např. spravne.doc), které bude sloužit k porovnání (orientační vyhodnocení
správnosti) testu. Vyhodnocování je následující: učitel otevře svůj soubor (v našem
případě spravne.doc), pak provede převedení formuláře do podoby obyčejného
dokumentu a to pomocí nabídky Nástroje položky Odemknout dokument a kliknutím na
nabídku Nástroje a vybráním položky Porovnat dokumenty v odkazu Sledování změn.
Objeví se okno, kde vybere soubor (test - novak.doc), jež má být kontrolován, a
odsouhlasí tlačítkem OK, poté již počítač automaticky provede porovnání dokumentů
(porovnání znaků). Pro budoucí kontrolu může pedagog uložit soubor pod jiným názvem
(nabídka Uložit jako a napsat název souboru a vybrat jeho umístění), aby mohl prokázat,
to co student vyplnil (např. novakopr.doc). V opraveném testu jsou nesprávně vložené
odpovědi škrtnuté, skoro správné odpovědi obsahují podtržený text, jež představuje
kompletní správnou odpověď, a zcela správné odpovědi neobsahují žádné podtržení či
zaškrtnutí. Např. práce s tvorbou testu v hodině opakování a přípravy na prověřování
znalostí - viz kapitola „Příklady výukových jednotek“ - část „Opakování a procvičování
učiva“
Strana | 9
Obrázek 2.2-1 Příklad tvorby výrazu pomocí Editoru rovnic 3.0
2.3 Tabulkové procesory
Tabulkové procesory
MS Excel je software určený pro vytváření tabulek dat a jejich grafických výstupů.
Základem programu jsou ”listy”, jež se skládají z šachovnicových polí, do kterých je
možné vkládat čísla, texty a hlavně funkce, jež představují vzorce pro následné výpočty
odkazující se na jiné pole - buňku. MS Excel nabízí k využití matematické, finanční,
logické, statistické, informační a vyhledávací funkce. Možnost kopírování těchto funkcí a
dat poskytuje uživateli rychlý prostředek pro potřebné rutinní výpočty. Na základě
jednotlivých polí tabulky je možné vytvářet různé typy grafu (sloupcový, plošný, 3D,
výsečový, spojnicový atd.). Jelikož existuje stálé propojení polí tabulky a grafu, tak se
změny údajů v tabulce projeví okamžitě i ve vybraném grafu.
Zpracování a prezentace dat
Tabulkový procesor je možné použít jako efektní prostředek k okamžité registraci,
zpracování a prezentaci naměřených dat. Při měření je možné přímo zadávat data do
předem připravené tabulky a grafu (odkazující se na určitý sloupec (ce) v tabulce). Viz
obr.
a obr. , kde je ukázka registrace a prezentace dat naměřených při titraci HCl NaOH. V prvním sloupci je objem titračního činidla, ve druhém měřené pH a ve třetím až
pátém sloupci jsou on-line počítány související veličiny (pOH, koncentrace oxoniových a
hydroxidových iontů).
Strana | 10
Obrázek 2.3-1 Data registrovaná a dopočítávaná z acidobazické titrace
Obrázek 2.3-2 Titrační křivka
Strana | 11
Báze pro přípravu testu vytvořená v MS Excel
Báze má usnadnit práci učitele při přípravě variant testu, jež obsahuje rutinní výpočet,
který lze pomocí programu MS Excel snadno "předprogramovat" a libovolně opakovat.
Soubor s názvem ”?.xls” může být jednoduchý soubor vytvořený v prostředí MS Excel,
jehož stěžejní funkcí je to, že se po zadání vstupních dat provede vypočtení ostatních
údajů. Má sloužit učiteli při přípravě variant testu obsahujících rutinní výpočty. Po zadání
údajů (např. při výpočtu hydrostatické vztlakové síly podle Archimédova zákona jde o
zadání poloměru válce, výšky válce a hustot kapaliny a tělesa) se provede zadaný
výpočet. Zároveň je uvedena i textová odpověď, zda dané těleso plave, vznáší se či klesá
ke dnu, viz . Postup lze úspěšně použít v každém zadání, které obsahuje nějaké výpočty
a práci s daty v podobě různých druhů čísel.
Obrázek 2.3-3 Výpočet hydrostatické ztlakové síly
Další tabulka (obr. ) zobrazuje úlohu na výpočty z chemických rovnic. Je navržena pro
výpočty látkových množství reagujících látek (příp. produktů) a jejich hmotností na
základě stechiometrických výpočtů podle rovnice reakce. Vstupními daty jsou
stechiometrické koeficienty reagujících látek (příp. produktů), jejich molární hmotnosti a
hmotnost jedné reagující látky (příp. produktu). Hmotnost druhé reagující látky (příp.
produktu) je třeba nahradit znakem "?". Výstupem jsou látková množství reagujících
látek (příp. produktů) a hmotnost druhé reagující látky (příp. produktu).
Strana | 12
Obrázek 2.3-4 Úlohy na výpočty z chemických rovnic
2.4 Software pro prezentaci
Software pro prezentaci
Programy, které jsou určeny pro prezentaci informací, jsou také označovány jako
programy pro slide show (dle aplikace je na obrazovce nebo na promítací ploše
předváděna posloupnost obrázků (slides), které obsahují různé typy informací - např.
text, grafiku, animace aj.). Příprava prezentace spočívá v tvorbě jednotlivých slides
(“obrazovek”), a to:
výběr nebo tvorba pozadí,
 výběr nebo tvorba objektů - grafy, textové a grafické prvky, zvýrazňovací prvky
(programy jsou také dodávány s připravenými obrázky, které lze snadno použít),
 úprava kompozice - rozmístění prvků na obrazovce,
 přiřazení dynamických prvků k objektům a obrazovkám - možnost oživení prezentace
zvukem nebo animací.
Jednoduchým programem pro tzv. slide show je MS PowerPoint. Prezentace může být
vytvořena jako doplněk přednášky nebo může být určena pro zopakování nebo
procvičení učiva. Obě varianty se liší hlavně v navigaci. V první verzi určené pro doplnění
přednášky nejsou kladeny velké nároky na explicitně vyjádřenou orientaci v pořadí slides
- prezentuje většinou sám autor, kdežto u druhé verze musí být tomuto aspektu
věnována velká pozornost - prezentací prochází osoba, která není seznámena s
uspořádáním prezentace.
Pro první seznámení s tvorbou prezentace je vhodné použít po spuštění programu tzv.
„Stručného průvodce“.
Strana | 13
Příklad prezentace:
Obrázek 2.4-1 Příklad prezentace - část
2.5 Grafický software
Grafický software
Grafické materiály ve výuce chemie tvoří zvláště různá schémata aparatur, vzorce a
rovnice, fotografie a nákresy látek, přístrojů, chemických procesů apod. Pro jejich tvorbu
se používají různé grafické programy. Součástí příslušenství Windows je např. „Kreslení“
pro jednoduchou tvorbu obrázků a „Imaging“ pro jednoduché zpracování fotografií.
Profesionálními grafickými programy jsou např. Corel Draw nebo Adobe Ilustrator, při
profesionální úpravě již hotových předloh (např. digitální fotografie, skenované obrázky)
se např. pro retuše a úpravu používá Adobe Photoshop, kvalitou se mu blíží i Corel
Photopaint nebo PaintShopPro. Pro tvorbu jednodušších chemických vzorců lze s
úspěchem použít i několik programů volně dostupných. Jedním z nich je například
Isis/Draw. Pro vytváření třírozměrného statického i dynamického pohledu na objekty je
možné využít tzv. anaglyfy. Při jejich tvorbě jakož i při tvorbě tzv. VRML (Virtual Reality
Modelling Language) a dalších 3D objektů je třeba využít speciální grafický software.
Příkladem software zvládajícího všechny tyto grafické výstupy může být program PC
SpartanPro. Jednotlivé softwarové produkty mají svá specifika. Liší se cenou,
uživatelským komfortem, ale především možnostmi. Obecně můžeme říci: „Čím
všestrannější a lepší software, tím větší cena a větší složitost programu“. Existují
programy, se kterými se člověk naučí pracovat během několika málo hodin a programy,
které se učí ovládat celý život a neustále objevuje jejich nové vlastnosti.
Strana | 14
Isis/Draw je jednodušší program určený pro chemii a pro nekomerční aktivity je k
dispozici zdarma na Internetu (lze jej získat, včetně dalšího chemického výukového
softwaru, např. na adrese <http://sweb.cz/Michael.Canov/>, položka „chemické
programy“). Je to aplikace pod MS Windows a má standardní ovládání. Velmi snadno se v
ní vytvářejí jednoduché vzorce a schémata dále využitelná např. v prezentacích (např.
transparentech pro zpětný projektor) nebo při přípravě tištěných podkladů pro výuku.
Okno aplikace obsahuje dvě nástrojové lišty s ikonami - svislou a vodorovnou, umístěné
na okraji pracovní plochy. Svislá lišta je nástrojová, jsou zde standardní ovládací prvky
grafických programů. Na vodorovné liště jsou umístěny nejpoužívanější chemické vzorce
a symboly.
Tento program byl dostupný na adrese www.mdli.com. V současné době se na této
stránce nachází obdobný program SymyxDraw .
ChemSketch je editor chemických struktur firmy Advanced Chemistry Development,
Inc. (<http://www.acdlabs.com/>). Je použitelný samostatně anebo jsou známy jeho
integrace do jiných aplikací (např. ACD/3DViewer). ChemSketch se používá ke grafickému
znázorňování chemických struktur, reakcí a schémat. Může být vhodně využit k tvorbě
chemicky orientovaných zpráv a prezentací. Je vybaven následujícími funkcemi:
Structure Mode (Strukturní mód) pro kreslení chemických struktur a výpočet vlastností
znázornění molekul
Draw Mode (Kreslení) pro editaci textu a grafiky
Jeho významnou předností jsou i šablony (Templates) pro kreslení laboratorních aparatur
(Lab Kit). Uživatelská příručka software ChemSketch ver. 10 v českém jazyce je k dispozici
na Webu distributora a zde v souboru Příručka ChemSketch v. 10.
Obrázek 2.5-1 IsisDraw
Strana | 15
Obrázek 2.5-2 SymyxDraw
Obrázek 2.5-3 ChemSketch
Strana | 16
3 Internet pro učitele chemie
Tuto kapitolu úspěšně absolvujete, získáte-li minimálně 35 bodů v úkolech (maximálně
50 bodů) a přidáte-li příspěvky do diskuze.
Cíle:
Seznámit se s principy a základními typy služeb Internetu na chemicky orientovaných
tématech. Zvládnout základy práce s WWW-prohlížečem a základy používání některých
služeb založených na e-mailové komunikaci. Zvládnout přípravu, realizaci a hodnocení
vyučovacích hodin a projektů s podporou Internetu.
3.1 Služby internetu
Služby internetu
V Internetu, tedy v „síti sítí“ neboli celosvětovém propojení počítačových sítí, pracují
jednotlivé počítače jednak jako servery, jednak jako klientské stroje. Servery své služby
poskytují, klienti tyto služby využívají. Existuje celá řada služeb poskytovaných
Internetem, ale jejich podstata je vždy stejná: zaslání dat směrem ke klientovi na jeho
žádost. Data cestují také směrem od klienta k serveru - to jsou především veškeré žádosti
a dotazy, ale mohou to také být údaje o uživateli, jako je třeba poštovní adresa pro
zaslání zboží, přístupové heslo k využití služby aj. Ve spektru všech možných
internetových služeb hrají v současnosti nejdůležitější roli World Wide Web (Web, W3
neboli WWW) a elektronická pošta (e-mail). Pojďme se na obě služby, a další možnosti na
nich založené, podívat z pohledu učitele chemie. Předpokládá se, že nespouštíme Webprohlížeč či neprohlížíme svou e-mailovou schránku poprvé.
3.2 Wold Wide Web
Wold Wide Web
WWW je jednou z nejpoužívanějších služeb Internetu a ve volném překladu známá jako
"celosvětová pavučina". Umožňuje práci s textem, grafikou, zvukem či videem. Pro
zájemce o chemické informace nabízejí hypertextovými odkazy navzájem propojované
servery texty z chemické literatury, chemický software, sbírky chemických experimentů,
databáze chemických sloučenin či chemických reakcí, chemickou grafiku atd. atd. S
využitím tzv. prohlížečů WWW stránek může uživatel získat poměrně snadno a rychle
informace pro řešení nejrůznějších problémů.
Při vyhledávání informačních zdrojů můžeme využívat různé strategie:
tzv. "surfování" (prohledávání dokumentů (stránek) pomocí hypertextových odkazů "postupné zanořování"),
tzv. "Starting Point Pages" (stránky odkazů a informací o nich: odkazy na vyhledávací
zdroje a tématicky orientované odkazy, stránky jako pokusy o shromáždění
nejdůležitějších zdrojů k určitému tématu podle různých měřítek - subjektivně,
hlasováním apod., informace o nejnověji zveřejňovaných dokumentech aj.),
tzv. "vyhledávací nástroje" (prostředky k hledání konkrétních informací v prostředí
WWW),
Strana | 17
tzv. "předmětově orientované vyhledávání" (hierarchicky organizované předmětové
katalogy),
tzv. "hledání prostřednictvím klíčových slov".
Při vyhledávání informací je důležité správně volit klíčová slova či fráze (ty se většinou
uvedou do uvozovek - viz typ vyhledávače), používat synonyma (v závislosti na autorech
zdrojů informací), nepoužívat obecné výrazy a slova (členy, spojky, předložky atd.),
identifikovat funkce pro spojování klíčových slov (standardně bývá „nebo“ - „OR“) a jiné.
Po získání informace je nutné provést jejich kritické zhodnocení podle kvalifikace autora
a reputace vydavatele, datumu vydání, šíře a hloubky problematiky ve zdroji, posouzení
stránek dalším respondentem, porovnáním s jinými zdroji atd.
3.3 Elektronická pošta (e-mail)
Elektronická pošta (e-mail)
Specifickou a důležitou součástí Internetu je přímá interakce a komunikace mezi jeho
uživateli, kterou zajišťuje zvláště elektronická pošta - e-mail. Na bázi e-mailu pracují tzv.
elektronické konference . Jsou využívány skupinami lidí ke vzájemné komunikaci na
společné téma. Diskuzi řídí správce diskuzní skupiny, kterému jsou zasílány příspěvky do
diskuze, a on je pak rozesílá jednotlivým členům diskuzní skupiny.
Správcem nemusí být skutečný člověk, ale automaticky fungující program, který bývá
označován jako listserver. Elektronické diskuzní skupiny se mohou dělit na elektronické
seznamy a elektronická diskuzní fóra, buď moderovaná, nebo nemoderovaná.
Přihlášení se provádí elektronickým dopisem, který se zašle na administrativní adresu
skupiny. Jeho obsahem je většinou některý z následujících textů:
"SUBSCRIBE jmenoskupiny Jmeno Prijmeni",
"JOIN jmenoskupiny Jmeno Prijmeni".
Pokud se přihlášení nezdaří, je možné zaslat na adresu skupiny mail s textem HELP a
odpovědí je většinou podrobný návod k přihlášení a využívání služeb. Diskusní příspěvky
se potom posílají na tzv. poštovní (distribuční) adresu. Odhlášení, tj. vymazání adresy z
distribučního seznamu, se provádí obvykle zasláním dopisu na administrativní adresu s
obsahem:
"UNSUBSCRIBE jmenoskupiny",
"SIGNOFF jmenoskupiny",
"LEAVE jmenoskupiny".
Uživatelské příručky od jednotlivých programů, které řídí různé diskuzní skupiny, lze
získat zasláním elektronického dopisu s textem HELP na příslušné adresy (viz studijní
článek Zdroje II - adresy administrativních programů).
Strana | 18
Obrázek 3.3-1 Seznam diskuzních skupin na CESNETu
3.4 Zdroje I
Zdroje I. (odkazy pro první kroky na Webu v různých oblastech
školství a chemie)
České školní stránky (Školy a jejich výuka)
České stránky s tématikou chemie a její výuky
Příprava učitelů chemie v ČR
Příprava učitelů chemie na Slovensku
Příprava učitelů chemie na univerzitách v Německu
Chemické časopisy
Periodické tabulky
Obecná chemie
Reakční mechanismy
Chemické struktury
Počítačové modelování a simulace
Chemické experimenty
Fullereny (nová modifikace uhlíku)
Různé
České vyhledávače
Zahraniční vyhledávače
Zde je soubor s jednotlivými odkazy Zdroje I.
Strana | 19
3.5 Zdroje II
Zdroje II - diskuzní skupiny
Adresy diskuzních skupin se školskou tématikou (administrativní adresa; poštovní adresa)
Příklady adres chemických diskuzních skupin (administrativní adresa; poštovní adresa)
Seznamy diskuzních skupin s chemickou tématikou
Seznamy diskuzních skupin obsahující skupiny s chemickou tématikou
Příklady žádostí ("e-dopisů") o přehledy chemických diskuzních skupin na adresy
Adresy administrativních programů
Adres diskuzních fór via WWW
Zde je soubor s jednotlivými odkazy Zdroje II.
3.6 Co víme o zdrojích informací na Internetu?
Ověřme si svou orientaci v symbolice a pojmech používaných při práci s internetovou
službou WWW a v e-mailových diskuzních skupinách.
Zadání:
1. Patří adresa http://www.uochb.cas.cz českému zdroji Internetu?
2.
Na linku <http://pdf.uhk.cz/kch/sdruz.html> je stránka Webovského sdružení
didaktiků chemie, kolik diskuzních příspěvků zaznělo v Diskuzním fóru v roce 2002?
3. Jakou adresu má Web-stránka na obrázku?
4.
Start Point Pages jsou
a) vyhledávače informací zahraniční provenience,
b) stránky odkazů a informací o nich,
c) klíčová slova,
d) odkazy na vyhledávací zdroje a tématicky orientované odkazy.
Strana | 20
5.
Předmětově orientované vyhledávání označuje vyhledávání informací
a) o školních předmětech,
b) pomocí klíčového slova,
c) v hierarchicky organizovaných předmětových katalozích vyhledávačů,
d) pomocí souborů klíčových slov.
6.
Adresa jednoho z nejvýznamnějších světových časopisů zabývajícího se výukou
chemie Journal of Chemical Education je http://……………………….
7. Jsou texty „SUBSCRIBE jmenoskupiny jmeno prijmeni“ a „JOIN jmenoskupiny jmeno
prijmeni“ přihlašovacími e-dopisy do diskusní skupiny?
8.
Je e-dopis s textem UNSUBSCRIBE ICHEM Pavel Novak přihlašovacím textem Pavla
Nováka do diskusní skupiny ICHEM.?¨
9. Textem dopisu pro získání informací o diskusní skupině a způsobu její administrace
je: ............... .
10.
Seřaďte pojmy podle posloupnosti jejich využití při přihlášení do a odhlášení z
elektronické diskusní skupiny: Unsubscribe, Subscribe, Administrativní adresa, Distribuční
adresa, Příspěvek do diskusní skupiny.
Návrh řešení:
1.
Patří adresa http://www.uochb.cas.cz českému zdroji Internetu? ANO (doména.cz
patří zdrojům z České republiky)
2.
Na linku <http://pdf.uhk.cz/kch/sdruz.html> je stránka Webovského sdružení
didaktiků chemie, kolik diskusních příspěvků zaznělo v Diskusním fóru v roce 1998? 7
3. Jakou adresu má Web-stránka na obrázku? http://chemie.upce.cz
4. Start Point Pages jsou
a) vyhledávače informací zahraniční provenience,
b) stránky odkazů a informací o nich,
c) klíčová slova,
d) odkazy na vyhledávací zdroje a tématicky orientované odkazy.
5. Předmětově orientované vyhledávání označuje vyhledávání informací
a) o školních předmětech,
b) pomocí klíčového slova,
c) v hierarchicky organizovaných předmětových katalozích vyhledávačů,
d) pomocí souborů klíčových slov.
6.
Adresa jednoho z nejvýznamnějších světových časopisů zabývajícího se výukou
chemie Journal of Chemical Education je <http://jchemed.chem.wisc.edu>
7. Jsou texty „SUBSCRIBE jmenoskupiny jmeno prijmeni“ a „JOIN jmenoskupiny jmeno
prijmeni“ přihlašovacími e-dopisy do diskusní skupiny? ANO
8.
Je e-dopis s textem UNSUBSCRIBE ICHEM Pavel Novak přihlašovacím textem Pavla
Nováka do diskusní skupiny ICHEM.? NE (unsubscribe je příkaz pro odhlášení z diskusní
skupiny)
9. Textem dopisu pro získání informací o diskusní skupině a způsobu její administrace
je: ............... . HELP
10.
Seřaďte pojmy podle posloupnosti jejich využití při přihlášení do a odhlášení z
elektronické diskusní skupiny: Unsubscribe, Subscribe, Administrativní adresa, Distribuční
adresa, Příspěvek do diskusní skupiny. Administrativní adresa - Subscribe - Distribuční
adresa - Příspěvek do diskusní skupiny - Administrativní adresa - Unsubscribe.
Strana | 21
4 Chemický didaktický software - výukové programy s
chemickou tématikou
Tuto kapitolu úspěšně absolvujete, získáte-li minimálně 60 bodů v úkolech (maximálně
80 bodů) a přidáte-li příspěvky do diskuze.
Cíle:
Poznat základní charakteristiky výukových programů s chemickou tématikou, naučit se
používat nástroje k hodnocení výukových programů a na základě výsledků hodnocení
navrhovat a realizovat jejich aplikace ve výuce.
4.1 Výukové programy
Výukové programy
Odpovědi na otázku „Čím naučit?“, „Co použít k tomu, aby byli žáci více motivováni?“,
„Čím nebo pomocí čeho prezentovat učivo?“ atd. souvisejí i při využívání počítačů s
otázkami „Co má být naučeno?“, „K čemu má učení směřovat?“, „Kdo se učí?“, „Jak
naučit?“ a „Kde a za jakých okolností učení probíhá?“. To také jsou nebo by měly být
otázky, které si musí zodpovědět každý tvůrce výukového programu.
Výukové programy mají své předchůdce v prostředcích programované výuky, jejíž
principy byly formulovány již v 60. letech minulého století. V historickém vývoji
založeném jednak na poznatcích behaviorální psychologie
(učení jako modely s jádrem „stimul-reakce“) a jednak na poznatcích kybernetiky (teorie
zpětné vazby, automatizace aj.) lze zaznamenat řadu klasifikací použití počítačů ve výuce
či výukového softwaru. Již z roku
1964 pochází např. Moorova klasifikace:
• CAIDI (Computer AIDed Instruction) - výuka pomocí počítače (počítač jako pomoc při
prezentaci učiva apod.),
• CAI (Computer Assisted Instruction) - výuka řízená počítačem (výukové programy tutory, počítač přebírá některé funkce učitele),
• CATC (Computer Assisted Test Construction) - počítač podporuje generování testů,
• NTCA (Non Tutorial Computer Application) - nevýukové aplikace počítače.
Pro výuku chemie je zajímavá klasifikace výukového softwaru od Franze Kappenberga,
propagátora počítačem podporované výuky chemie v Německu:
• Rechenhilfe - výpočty pomocí počítače (využití tabulkových procesorů),
• Lernhilfe - počítač pomáhá, příp. řídí výuku - „tutoriální software“,
• Experimentierhilfe - počítač podporuje experimenty,
• Computer Simulationen - počítačové modely a simulace.
Následující texty charakterizují některé dostupné výukové programy s chemickou
tématikou (s upravenými reklamními texty).
Strana | 22
4.2 Škola hrou: Chemie 1
Škola hrou: Chemie 1 (12 -16 let) - http://www.langmaster.cz
Produkt je určen především žákům 8. ročníků základní školy a 1. ročníků střední školy.
Může sloužit i pro opakování chemie k maturitě. Obsah byl redigován odbornými
pracovníky z Výzkumného ústavu pedagogického v Praze.
Témata: chemické látky, směsi a chemické sloučeniny, struktura atomu, periodická
tabulka prvků, chemické rovnice, zákon stálých poměrů slučovacích, stechiometrické
výpočty, voda - sloučenina vodíku a kyslíku a rozpustnost a koncentrace látek v roztoku.
Obrázek 4.2-1 Škola hrou: Chemie1
4.3 Škola hrou: Chemie 2
Škola hrou: Chemie 2 (12-16 let) - http://www.langmaster.cz
Titul je určen především studentům 1. ročníku střední školy a zájemcům ze základní
školy. Může sloužit i pro opakování chemie k maturitě či k přijímacím pohovorům na
vysoké školy. Obsah byl redigován odbornými pracovníky z Výzkumného ústavu
pedagogického v Praze.
Jde o zpracování témat z anorganické chemie. Víte, jaký je rozdíl mezi kyselinami a
hydroxidy? Umíte odpovědět na otázku, proč vedou vodné roztoky kyselin elektrický
proud? Znáte názvosloví, chemické vzorce a vlastnosti nejběžnějších solí? Zajímá vás, jak
se vyrábí sklo a proč tvrdne malta? Výklad je doprovázen obrázky a trojrozměrnými
animacemi, na videonahrávkách jsou chemické pokusy.
Obrázek 4.3-1 Škola hou: Chemie 2
Strana | 23
4.4 Chemicus... a chemie stane se dobrodružstvím
Chemicus ... a chemie se stane dobrodružstvím http://www.cybex.cz
Že může být pobyt v chemické laboratoři dobrodružstvím? Na tom by nebylo nic
divného, když v ní sem tam něco nechtěně bouchne. Jenže i bez omylů se zkumavkami v
rukách lze prožít dobrodružství. Zvláště když se dostanete do laboratoře v tajemném
podzemí. Takřka beze stop odtud zmizel váš přítel Richard a vy jej musíte co nejdříve
najít. Jak se za ním dostat? Jak proniknout do tajné organizace, která ho zřejmě unesla?
Právě se sice otevřely dveře vedoucí ven, ale za nimi na vás čeká neznámé, ohromné
město se stovkami budov a nekonečně vysokou věží... plné chemických rébusů, hádanek
a úkolů. Řekli byste, že pomůže rafinovanost, svaly a střelné zbraně. Leč chemie a znalosti
z jejích oborů jsou tou nejúčinnější zbraní, která na protivníka platí! Určitě není žádná
legrace ošálit pachové detektory. Jak na ně? Nebo vám připadají vzorečky a chemické
rovnice zábavnější? Asi sotva, ovšem bez nich se v naší hře neobejdete. Možná až zde
zjistíte, v jakých konkrétních situacích se dají skvěle použít. Ne kvůli známce v žákovské,
ale v situacích, které nastávají v každodenním životě. Věděli jste, že můžete v plechovce s
Cola-Colou odstranit rez z klíče? A že vám citrónový roztok může posloužit jako
neviditelný inkoust? Podzemní dráha města funguje na podobném principu jako
periodická tabulka prvků. Náhoda? V žádném případě! K dispozici budete i v této hře mít
bohatou zásobárnu teoretických informací i aplikovaných pouček z chemie: jak se
vyrábějí prskavky, co je to fotochemická reakce, jak funguje rafinérie a spousta dalších
věcí. Uvidíte, jak zábavná chemie může být!
Obrázek 4.4-1 Chemicus
4.5 Chemie I.
Chemie I. - http://www.zebra.cz
Celkem jedenáct kapitol obsahuje základní poznatky z oblasti chemie přibližně v
rozsahu učiva základních škol a nižších ročníků gymnázií. Tematicky je učivo rozděleno do
deseti kapitol objasňujících pomocí jednotlivých pojmů vždy určitou oblast chemické
vědy. Každý pojem je vysvětlen v textu (s možností poslechu), doplněn ilustrací (případně
doplněného o 3D ukázku) a animovanou ukázkou. Jedenáctá kapitola je věnována
periodické tabulce prvků. Kromě obecných zákonitostí uspořádání do tabulky jsou zde
Strana | 24
konkrétní informace o každém prvku. V celém objemu učiva je možno vyhledávat výrazy,
využívají se zde i hypertextové odkazy. Texty k pojmům je možné doplňovat vlastními
poznámkami. Ke každé kapitole jsou připraveny testovací otázky s vyhodnocením.
Multilicence pro školy je navíc rozšířena o možnost vytváření vlastních testů pro
ověřování znalostí žáků.
Obrázek 4.5-1 Chemie 1
4.6 Chemie II.
Chemie II. - http://www.zebra.cz
Další CD ROM z edice výukových programů Zebra systems pro školy. Navazuje na
úspěšné vydání Chemie I a doplňuje celý komplet o poznatky z oblasti organické chemie a
základů chemické analýzy. Najdete zde informace o základních typech organických
sloučenin a jejich derivátech, o názvosloví v organické chemii, o podstatě bílkovin a
nukleových kyselin, rozšiřující informace o vzniku chemické vazby, koloběh základních
biogenních prvků v přírodě, principy základních analytických metod, v názorných
animacích jsou vysvětleny základy některých organických výrobních procesů (výroba
papíru, cukru, piva apod.).
Obrázek 4.6-1 Chemie 2
4.7 Terasoft
TS sada programů - http://www.terasoft.cz
Matematika:
Pythagorova věta, Celá čísla, Převody jednotek, Fyzikální převody, Desetinná čísla, Velká
násobilka, Procenta I, Procenta II, Matematika pro prvňáčky, Malá násobilka, Násobilka.
Biologie:
Biologie člověka I/1, Biologie člověka I/2, Biologie člověka I/3, Biologie člověka II/1,
Strana | 25
Biologie člověka II/2, Biologie člověka II/3, Zoologie - savci, Zoologie - ptáci, Zoologie obojživelníci a plazi, Zoologie - ryby.
Chemie:
Alkalické kovy - ZŠ, Halogeny - ZŠ, Síra - ZŠ, Kyslík - ZŠ, Vodík - ZŠ, Alkalické kovy - SŠ,
Halogeny II, Síra - SŠ, Kyslík -SŠ, Vodík - SŠ
Obrázek 4.7-1 Terasoft
4.8 Encyklopedie vesmíru - fyzika a chemie
Encyklopedie
vesmíru
http://www.dkmm.cz
-
fyzika
a
chemie
-
Encyklopedie vesmíru na CD ROM. Průvodce astronomií, kosmologií a dobýváním
vesmíru. Program oplývá přemírou zajímavých informací o planetách, hvězdách,
galaxiích, kosmonautech a jejich vesmírných lodích. Nezapomíná se ani na výzkumné
sondy.
Obrázek 4.8-1 Encyklopedie vesmíru
Strana | 26
4.9 Chemie 2.0
Chemie 2.0 - http://www.mujweb.cz/skolstvi/provas
CHEMIE 2.0 obsahuje všechny prvky a asi 400 sloučenin. Samozřejmě, že je nemusíte
všechny znát, abyste mohli tento program používat. Máte zde možnost nadefinovat si
soubor sloučenin, které si přejete mít v testech a díky tomu může být CHEMIE 2.0
používána na všech typech škol a ve všech ročnících.
4.10 Jaký by měl být 'dobrý' výukový program?
Jaký by měl být "dobrý" výukový program?
Pokuste se zamyslet nad tím, jak by měl dobrý výukový program vypadat a formulujte
jeho základní vlastnosti.
Vysvětlete na konkrétním příkladu z chemie následující obecně formulované vlastnosti
„dobrého“ výukového programu.
V dobrém výukovém programu by se nemělo zapomínat zvláště na:
• motivaci k učení (motivace, vtipnost a zásady tzv. školy hrou),
• uživatelský komfort (uživatelská přívětivost, nápověda atd.),
• názornost (grafika, animace, video a zvuk, čitelnost, stručnost, srozumitelnost a
jednoznačnost textu apod.),
• výukové cíle (sledování a kontrola dosažení výukových cílů aj.),
• zpětnou vazbu (bezprostřední kontrola, autokontrola, aktivita),
• adaptivitu (individuální přístup),
• robustnost (jistota provozu, možnosti chybné manipulace aj.).
4.11 Práce s freeware
Cíle:
Vyzkoušet práci s výukovým programem a zamyslet se nad jeho využitím ve výuce.
Zadání:
Vyzkoušejte si práci s některým výukovým programem s chemickou tématikou. Pokud
nemáte žádný takový k dispozici, můžete využít volně dostupné programy např. ze
souboru Animovaná chemie a pokuste se formulovat
jejich možné zařazení do výuky, případně jejich výhody a nevýhody.
4.12 Hodnocení výukového freewaru
Cíle:
Vyzkoušet práci s hodnotícím nástrojem výukového software EPASoft.
Zadání:
Pomocí formuláře EPASoft zhodnoťte výukový program Acidobazické titrace, dostupný
jako interaktivní WWW-stránky na adrese http://edu.uhk.cz/titrace a výukovou aplikaci
Laboratorní sklo na adrese: http://labsklo.vkatelier.cz .
Strana | 27
5 Modelování a simulace ve výuce chemie
Tuto kapitolu úspěšně absolvujete, získáte-li minimálně 60 bodů v úkolech (maximálně
80 bodů) a přidáte-li příspěvek do diskuze.
Cíle:
Poznat základní principy počítačového modelování chemických objektů, jevů a procesů.
Naučit se pracovat s počítačovou simulací a umět ji využít ve výuce chemie. Naučit se
rozeznávat typy počítačových modelů a simulací a poznat způsoby jejich získávání z
různých zdrojů.
5.1 Počítačové modelování a simulace ve výuce chemie
Počítačové modelování a simulace ve výuce chemie
Počítačové simulace představují experimentování s modely, které formálně logicky nebo
matematicky znázorňují modelovaný objekt. Převedení modelu na počítač se realizuje
vytvořením simulačního programu, kde je
algoritmus dynamického systému přeložen do programovacího jazyka. V úvahu přicházejí
následující příklady simulací:
• použití simulace pro pochopení podstaty fungování reálného systému,
• aplikace simulace ke studiu reálného systému s cílem zjistit vliv podmínek na zkoumaný
proces,
• využití simulace k náhradě reálných experimentů (zdlouhavých, nákladných,
nebezpečných aj.),
• aplikace simulace při řešení problémů za daných podmínek nerealizovatelných (např.
oblasti „mikrosvěta“ a „makrosvěta“).
Počítačová simulace by však neměla za žádných okolností eliminovat reálný experiment z
výuky, protože nemůže nahradit přímé pozorování jevů prostřednictvím proveditelných
školních pokusů. Její úkol v těchto případech spočívá v zpřístupňování jevů, v názornosti a
vytvoření podmínek k získání poznatků z reálného experimentu.
5.2 Grafické modely molekul
Grafické modely molekul
Jednou z možností počítačové podpory přírodovědné výuky je tvorba modelů objektů a
jevů. Prim v této oblasti hrají tzv. grafické modely a v poslední době zvláště modely
molekul.
Ve výuce se používají kuličkové, trubičkové nebo kalotové modely, které zpřístupňují
především stereochemii molekul a ukazují některé aspekty struktury molekul ve vztahu k
jejich reaktivitě. Další možností jsou modely, znázorňující elektronové hustoty a
elektrostatické potenciály. Takovéto grafické modely molekul se mohou stát účinným
nástrojem demonstrace struktury a vlastností organických sloučenin. Jsou konstruované
pomocí různých programů pro grafické modelování (např. PC Spartan Pro) na základě
kvantově-chemických výpočtů. Může jít o čtyřdimenzionální modely, znázorňující velikost
Strana | 28
a tvar molekuly včetně určité vlastnosti (elektronová hustota, elektrostatický potenciál),
která je vyjádřena pomocí barevné škály (např. červená barva - záporné hodnoty
elektrostatického potenciálu, modrá barva - kladné hodnoty elektrostatického
potenciálu). Může jít např. o znázornění struktury sloučenin - např. benzenu
a jeho
derivátů, energetické diagramy např. vnitřní rotace v molekulách vybraných sloučenin,
substituční efekt v molekulách - např. arenů, modelování průběhu reakce - např. reakce
molekuly methylchloridu s kyanidovým aniontem apod. Grafické modely slouží zvláště
jako pomůcky k vytváření představ o struktuře sloučenin a jejího vlivu na jejich vlastnosti.
Obrázek 5.2-1 Modely molekul benzenu a chlorbenzenu
s barevným vyznačením hodnot elektrostatického potenciálu
5.3 Počítačové simulace
Počítačové simulace
Simulaci lze obecně definovat jako metodu, při níž je zkoumaný dynamický systém
nahrazen simulátorem (modelem), s nímž se provádějí experimenty. Počítačová simulace
představuje zpracování modelu ve formě přijatelné pro počítač, tj. ve formě
matematického nebo formálně - logického modelu zapsaného pomocí programovacího
jazyka. Zachovány zůstávají dva neoddělitelné aspekty každého modelu:
• zobrazovací aspekt - každý model je určitým znázorněním reálného systému,
• zjednodušovací aspekt - každý model obsahuje jen určitou část vlastností
modelovaného objektu.
Matematické modely užívané v chemii jsou zpravidla výsledkem buď matematického
zpracování experimentálních dat, nebo deduktivního postupu vycházejícího ze stávajících
teoretických poznatků, vyjádřeného matematickými prostředky, vedoucího k poznatkům
novým, více méně korespondujícím s realitou. S respektováním uvedených aspektů
tvorby počítačových simulací (často obsahujících také animaci modelovaného objektu) se
jeví efektivními pro podporu reálného přírodovědného experimentu zvláště dvě oblasti:
• počítačové simulace jako trenažéry experimentálních činností (viz na obr. , kde je
screen ze simulace práce se spektrofotometrem),
• počítačové simulace jako prostředky ke zkoumání vlivu podmínek na průběh
přírodovědných jevů a procesů (např. chemických reakcí).
Strana | 29
Obrázek 5.3-1 Screen ze simulace
simulace práce se spektrofotometrem (SPEC20)
5.4 Modely molekul - zpřístupnění učiva nebo komplikace?
Zadání:
Promyslete využití grafických modelů ve výuce na různých stupních škol z hlediska jejich
přístupnosti pro učící se.
Přečtěte si nějaký článek v časopise nebo sborníku o modelech molekul (např.
http://chemicke-listy.vscht.cz) a pokuste se formulovat závěry o použití grafických
modelů molekul ve výuce chemie na různých stupních vzdělávání.
Prolistujte učebnice chemie, podle kterých vyučujete a případně další, které buď
předcházejí, nebo navazují. Vyskytují se v nich nějaké modely molekul? Jaké a proč
zrovna takové?
Jaké mohou být výhody počítačových simulací ve výuce přírodovědných předmětů? Na
základě textu ve studijních textech této kapitoly, vlastních zkušeností a dalších informací
např. z Webu a jiných informačních zdrojů se pokuste formulovat možné výhody a
nevýhody používání počítačových simulací ve výuce přírodovědných jevů a procesů.
Příklady chemického modelování na Webu
• http://www.modelscience.com/ - simulátor laboratorních prací,
• http://www.molecules.org/ - modelování chemických struktur,
• http://www.uwsp.edu/chemistry/pdbs/ - modely molekul,
• http://www.knowledgebydesign.com/tlmc/tlmc.html - orbitaly a jiné modely,
•
http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/simDownload/i
ndex4.html - řada příkladů animací a simulací chemických experimentů
Strana | 30
• http://www.colby.edu/chemistry/OChem/DEMOS/EAS.html - simulace s chemickou
tématikou,
• http://pdf.uhk.cz/kch/modely - modely molekul.
Tipy pro řešení:
Pro využití počítačových simulací byla formulována řada předností, které je možné
shrnout např. do následujících bodů - počítačová simulace:
a) umožňuje rychlou změnou vstupních podmínek uskutečnit v krátkém čase velký počet
experimentů,
b) odstraňuje poměrně velkou nestabilitu podmínek reálného experimentu,
c) zabezpečuje úspěšnost „sledování“ průběhu jevu se stoprocentní jistotou dosažení
výsledku dle nastavených parametrů,
d) dává všem studentům možnost vstupovat do průběhu experimentu pomocí vlastní
volby jeho podmínek,
e) zabezpečuje okamžitou zpětnou vazbu při chybných krocích i správných reakcích v
souvislosti se studovanou problematikou,
f) napomáhá rychlému a objektivnímu zhodnocení připravenosti studentů na laboratorní
cvičení,
g) zamezuje poškození experimentálního zařízení nebo úrazu, způsobených neopatrnou
nebo nesprávnou manipulací s ním, aj.).
5.5 Práce se simulátorem
Vyzkoušejte si acidobazickou titraci se simulátorem TTT.
Cíle:
Zvládnout práci s počítačovou simulací - modelem laboratorní činnosti - acidobazické
titrace.
Zadání:
Proveďte několik simulovaných acidobazických titrací s programem TITRATION TROCKEN - TRAINING (program je v němčině, můžete využít jakýkoliv Vámi známý jiný
simulátor; stáhněte si soubor „trocken.exe“). Můžete si též v programu zvolit vysvětlení a
návod k provedení titrace v elementární němčině. Zvládněte titraci na hodnocení alespoň
80 %. V případě nejasností, nebo problémů s obsluhou založte diskuzi nebo využijte
některé ze založených diskuzí.
Návrh řešení:
Před provedením titrace je možné shlédnout vysvětlení a stisknutím příslušného čísla
zvolit „vítěznou hymnu“, kterou počítač zahraje při excelentním provedení simulované
titrace (hodnocení nad 95 %, hodnotí se čas a počet stisků kláves). Titrace se startuje
stisknutím některé z kláves - „mezerník“ = plný přítok z byrety (velké riziko
„přetitrování“) a „kursordolů“ = po kapkách (riziko velkého počtu stisků klávesy). Je tedy
třeba kombinovat obojí způsob. Konec titrace se indikuje stisknutím klávesy „enter“. Dále
se odečte na výřezu byrety spotřeba NaOH (nutno zadat na dvě desetinná místa) a
nakonec se určí koncentrace předložené kyseliny (jsou generovány různé koncentrace, tj.
různé úlohy na spotřebu roztoku NaOH).
Strana | 31
6 Počítačem podporovaný školní chemický experiment
Tuto kapitolu úspěšně absolvujete, získáte-li minimálně 45 bodů v úkolech (maximálně
60 bodů) - za každou zpracovanou úlohu můžete získat maximálně 20 bodů.
Cíle:
Poznat základní principy měření fyzikálních a fyzikálně-chemických veličin s pomocí
počítače a zvládnout měření s vybraným měřícím systémem. Umět připravit laboratorní
úlohu s počítačem podporovaným měřením vybrané veličiny a zařadit ji do učiva chemie
na příslušném stupni vzdělávání.
6.1 Počítačem podporovaný školní chemický experiment
Počítačem podporovaný školní chemický experiment
Počítačové měřicí systémy představují přímé spojení reálného experimentu s počítačem,
tj. využití počítače ke snímání, uchovávání a pracování měnících se hodnot fyzikálních
veličin a jako řídicího média při automatizaci experimentální činnosti. K nutnosti jejich
využívání i ve škole vedou hlavně následující důvody:
přímá podpora experimentální činnosti tj. snímání hodnot měřených veličin v průběhu
experimentu tj. v reálném čase, okamžité vyhodnocení a následné uchování
experimentálních dat,
přiblížení použití počítačů v automatizovaných systémech řízení technologických
procesů výroby,
osvojení si metod získávání informací a jejich zpracování pomocí počítače a jeho
periferií,
náhrada mnoha drahých laboratorních přístrojů.
Spojení reálného experimentu tj. v něm použitého technického zařízení, přístroje nebo
aparatury s řídícím a registračním zařízením je realizováno buď přivedením digitálních dat
přímo na vstupní port zařízení nebo počítače, nebo v případě analogových dat užitím
základních komponent řízených automatizovaných systémů - speciálních počítačových
periférií - A/D - analogově - digitálních a D/A - digitálně - analogových převodníků, které
daný analogový signál digitalizují. A/D a D/A převodníky jsou tedy zařízení sloužící k
registraci dat měnících se fyzikálních veličin v probíhajícím experimentu a k ovlivňování
reakčních podmínek prostřednictvím ovládaných akčních členů . Pomocí počítače a
A/D převodníku mohou být měřeny veličiny, které je možné měnit na proporcionální
elektrický signál. Proto přichází v úvahu kromě měření elektrických veličin i měření
teploty, tlaku, hmotnosti, tečných napětí, pH, vodivosti, intenzity osvětlení aj. A/D
převodník je při těchto měřeních spojen na vstupu s měřícím čidlem (elektrodou,
snímačem, apod.) nebo výstupem z daného měřicího přístroje a na výstupu s počítačem,
kterému transformovaný signál předává. D/A převodník umožňuje transformaci digitální
informace z počítače (výsledku programové instrukce) na analogový signál ovládající
akční člen. Pro aplikace ve školní praxi jsou vyvíjeny počítačové měřící systémy, které
nahrazují drahé profesionální komplexní hardwarové a softwarové systémy používané v
moderní výrobní praxi .
Strana | 32
Příloha 1 - Měření vybraných veličin.
Obrázek 6.1-1 Schéma propojení reálného experimentu a počítače
Obrázek 6.1-2 Počítačová učebna adaptovaná pro výuku přírodních předmětů
6.2 Hardware počítačových měřicích systémů
Hardware počítačových měřicích systémů
Počítače odvozují svůj název od schopnosti zpracovávat číselné údaje. Každý vstup, který
má být počítačem zpracován, musí být transformován na číselný údaj. V přírodovědném
vyučování se při registraci veličin pomocí počítače vyskytuje problém, který se týká
snímání kontinuálních změn napětí, intenzity proudu, teploty atd. Při měření napětí
(nebo veličin převoditelných na napětí) je třeba použít přístroj, který přiváděné napětí
mění na číselný údaj zpracovatelný počítačem. Přístroj, který zprostředkovává tuto
Strana | 33
přeměnu, se nazývá analogově - digitální převodník, krátce A/D převodník. Podobné A/D
převodníky jsou k dispozici také v měřících přístrojích s digitálním ukazatelem, známé z
používání v chemických a fyzikálních laboratořích. Na jakosti A/D převodníku závisí
kvalita měření napětí s počítačem. Také z pH-metru, teplotního měřicího přístroje,
fotometru nebo jiného měřicího přístroje s popsaným výstupem vychází napěťový signál,
který musí být přeměněn A/D převodníkem na digitální signál.
Získávání hodnot měnících se veličin v prováděných experimentech se týká načítání
výstupního napětí čidel. To znamená, že je nutné používat taková čidla, která svým
výstupem nepřekračují vstupní rozsah převodníku, nebo je nutné použít mezičlánek
nazývaný předzesilovač nebo modul. Různých čidel je v experimentech užíváno pro
měření potenciálu, teploty, vodivosti, pH, objemu plynných látek, fotometrických veličin,
tečných napětí, snímání hodnot z digitálních vah a dalších přístrojů užívaných v
laboratořích. Moduly, připojované na výstupu k A/D převodníku a na vstupu k příslušným
vývodům čidel jsou zaměnitelné, což je výhodné pro rychlou změnu měřícího zařízení pro
měření jedné veličiny za zařízení pro měření veličiny jiné.
Existují v zásadě dva základní způsoby připojení měřících přístrojů k počítači:
1. Vlastní měřicí přístroj je vně počítače a je s ním spojen přes standardní rozhraní.
Využívány jsou následující druhy rozhraní:
sériová rozhraní RS 232C - jimiž jsou v současné době vybavovány všechny počítače
typu IBM PC, označovány jsou COM1 a COM2 a obvykle přes toto zařízení bývá připojena
myš,
rozhraní IMS 2 (IEEE 488), které umožňuje připojení až 15 měřících přístrojů na jedno
rozhraní, nutné je však dokoupení desky IMS 2,
paralelní rozhraní CENTRONICS, přes které je obvykle připojena k počítači tiskárna, je
možné přes něj snadno a levně připojit programovatelný zdroj napětí (D/A převodník), aj.
V současné době je na trhu řada multimetrů, které jsou vybaveny rozhraním RS 232C.
Mohou se díky digitálnímu displeji používat jako klasické multimetry (avomety) nebo být
připojeny uvedeným způsobem k počítači. Z dalších přístrojů můžeme jmenovat řadu
digitálních vah, fotometrů a jiných přístrojů vybavených rozhraním RS 232C. U řady
přístrojů si může uživatel při nákupu vybrat, zda požaduje versi bez rozhraní, s RS 232C
nebo IMS 2.
2. Do základní desky počítače se zasouvá karta (s A/D a D/A převodníky, s digitálními
vstupy a výstupy), ke které se připojují měřené signály a ovládané akční členy. Toto
řešení je v současné době vzhledem k cenové dostupnosti a didaktické realizaci ve formě
komplexních měřících souprav nejčastěji používané ve školní praxi. Jednotlivé systémy
založené na uvedeném principu jsou stručně popsány v příloze 1 “Popis vybraných
školních měřících systémů“.
Příloha 1 - Popis měřících systémů.
Příloha 2 - Měřicí systém MAGIC XBC , další informace na internetové adrese
www.gryf.eu
Strana | 34
Obrázek 6.2-1 Měření pH s podporou systému CMS
6.3 Software počítačových měřicích systémů
Software počítačových měřicích systémů
Uvedená aplikace počítačů ve vyučování přináší také problém použití vhodného
software. Existuje řada softwarových balíků z průmyslové praxe, využitelných pro tvorbu
řídících komplexů v technologických procesech, ale poměrně značná komplikovanost a
svázanost se speciálními periferiemi znesnadňuje jejich školní využití. Proto má
softwarové vybavení školních počítačových měřících systémů několik základních atributů,
na které je kladen zvláštní důraz zejména z hlediska jednoduchosti a názornosti. Těmito
atributy jsou zvláště:
 digitální znázornění veličin v dostatečné velikosti a grafický záznam na monitoru buď
současně, nebo v přepínatelném režimu,
 možnost realizace srovnání podobných měření, tj. současné znázornění několika
naměřených souborů dat uložených na disku nebo porovnání se souborem dat získaných
simulací reálného experimentu,
 možnost provedení výřezu grafického záznamu, jeho zvětšení na monitoru a
jednoduché zpracování dat,
 realizace měření ve dvou základních režimech práce - v časových intervalech nebo po
krocích.
Každý takový měřící program je možné rozdělit zpravidla na 3 základní části:
a.měření zvolené veličiny - MĚŘENÍ
b.práce s datovými soubory - DATA,
c.zpracování dat - ZPRACOVÁNÍ
Strana | 35
Část MĚŘENÍ slouží k nastavení nebo kontrole parametrů prováděného experimentu.
Jednotlivé parametry jsou voleny buď postupně, nebo najednou formou dialogového
okna . Režim DATA umožňuje práci s naměřenými daty uloženými v souborech tj. jejich
zobrazení a „zoom“, ukládání a načítání, výstup na tiskárnu nebo zapisovač. Úpravy a
zpracování naměřených dat se provádějí v části ZPRACOVÁNÍ. Programy obsahují dle
svého určení různé možnosti práce s daty, od pouhého zobrazení nebo spojení
jednotlivých hodnot přes proložení aproximačními křivkami až po složitější statistické
operace.
Jednotlivé programové části obsahují zpravidla tři typy položek k nastavení parametrů a
ovládání průběhu programu. Jsou to:
a) přepínací položky - obsah položky se mění stisknutím klávesy „enter“ nebo pohybem
kursoru po inzerovaných hodnotách, tj. všechny hodnoty jsou předdefinovány a po
každém stisku se cyklicky zaměňují,
b) editační položky - nový obsah je možné vložit jedině přepsáním původního zadání
(editací), zadávány jsou buď textové, nebo číselné údaje,
c) výběrové položky - po volbě této položky je zobrazeno další okno, po jeho opuštění se
může změnit hodnota položky v závislosti na předchozí operaci.
Jak již bylo v úvodu této kapitoly uvedeno, je možné měřit danou veličinu ve třech
základních režimech práce:
 měření v časových intervalech,
 měření v předem zvolených intervalech jiné veličiny (tzv. poloautomatická měření zápis hodnoty měřené veličiny např. po každém stisknutí klávesy, kliknutí myši, apod.),
 měření dané veličiny v závislosti na jiné měřené veličině (minimálně dvoukanálová
měření).
Novými trendy ve vývoji software je několik aspektů, jejichž potřebu přineslo používání
výchozích versí různých softwarových produktů včetně inspirace profesionálními
softwarovými balíky:
1) universální software - po příslušném nastavení parametrů zobrazení a odpovídající
kalibraci měřit různé fyzikální veličiny,
2) využívat tzv. „config“ experimentu - předem vytvořený a uložený konfigurační soubor,
který odpovídá volbě všech parametrů v daném experimentu,
3) analýza a zpracování dat odpovídající možnostem programovacích jazyků (unitů) a
autorských systémů,
4) integrace podpůrných programů (ovladače, kalibrace a kalibrační soubory),
5) vytváření různých pomocných „maker“ a ovladačů k ulehčení manipulace s programem
a komponentami aparatury (např. makra k opakování měření, odečtení příslušných dat,
derivaci křivek, aj. ovladače pro úrovňové spouštění měření - tzv. trigger apod.).
Strana | 36
Obrázek 6.3-1 Dialogové okno pro volbu podmínek datového záznamu
při probíhajícím experimentu (ISES-Win)
Obrázek 6.3-2 ISES záznam z měření pH při acidobazické titraci
HCl-NaOH - 0,1 mol/l
Strana | 37
6.4 Co můžeme s počítačem měřit?
Cíle:
Ujasnit si principy a podmínky měření fyzikálních a fyzikálně chemických veličin pomocí
počítače.
Zadání:
Jaké jsou nejdůležitější podmínky realizace měření veličin s počítačem? Zamyslete se a
napište, které veličiny by bylo možné s počítačem měřit a jak toto měření „hardwarově“
zajistit. Své myšlenky si zapište včetně schémat a dalších nápadů a výsledky konfrontujte
s informacemi v příloze „Měření vybraných fyzikálních veličin“ (v prvním studijním článku
této kapitoly).
6.5 Měření tepelné kapacity kalorimetru
Cíle:
Naučit se připravit laboratorní úlohu s počítačem podporovaným měřením teploty
(měření veličiny v závislosti na čase).
Zadání:
Navrhněte návod pro určení tepelné kapacity improvizovaného kalorimetru (např.
plastového kelímku) s využitím kalorimetrické rovnice pro měření teploty s počítačovou
podporou. Zpracujte písemně tento návod a potom ho porovnejte s návodem pro měření
se soupravou CMS na adrese <http://pdf.uhk.cz/kch/CMS/kalorexp.htm> .
6.6 Titrační křivka acidobazické reakce silná kyselina - silná zásada
Cíle:
Naučit se připravit laboratorní úlohu s počítačem podporovaným měřením pH (kroková
měření).
Zadání:
Navrhněte návod pro proměření titrace silné kyseliny (např. HCl) silnou zásadou (NaOH). Zpracujte
písemně tento návod a potom ho porovnejte s návodem pro měření se soupravou CMS na adrese
<http://pdf.uhk.cz/kch/CMS/pHexp.htm> .
Strana | 38
7 Výkladový slovník vybraných pojmů
7.1 A
A/D převodník - zařízení na převod analogového (spojitého) signálu na signál digitální
(diskrétní, číslicový). Nejčastěji převáděným analogovým signálem je napěťový signál,
např. přicházející z měřicího přístroje nebo měřícího čidla. Na jakosti A/D převodníku
závisí kvalita realizovaného měření, tj. jeho přesnost a rozsah. V chemii i ve výuce chemie
je A/D převodník využíván jako základní komponenta zařízení pro měření s počítačem (v)
k realizaci cesty od chemického experimentu k počítači, tj. k registraci napěťového
signálu z čidel a měřících přístrojů při měření teploty, pH, vodivosti, hmotnosti aj.
Algoritmus - jednoznačný a srozumitelný, většinou logický nebo matematický postup,
použitý pro řešení problému. Musí splňovat zvláště následující podmínky: elementárnost
- dílčí kroky postupu jsou na dané úrovni základní (elementární); determinovanost - v
každém okamžiku musí být jednoznačně určena další činnost (krok); konečnost - postup
končí po provedení konečného počtu kroků; orientace na výsledek - konečný počet
správně provedených kroků vede k dosažení předem definovaných výsledků; hromadnost
- postup je použitelný pro celou třídu dovolených vstupních údajů. Algoritmy se využívají
ve výuce chemie např. při nácviku tvorby názvů a vzorců chemických sloučenin, postupů
při chemických výpočtech, hledání informací v chemických databázích apod.
Animace počítačová - viz počítačová animace.
7.2 C
CD-A (Compact Disc - Audio) - diskové záznamové médium s možností uchování a
reprodukce zvukového záznamu. Zvukový záznam je kódovaný v digitální formě
(digitalizace (v)). V přehrávači (zařízení pro čtení CD-A, správně označovaném jako CD-Aplayer (v)) čte záznam laserový svazek. Vzniká digitální signál, který se následně
transformuje pomocí A/D převodníku (v) na analogový zvukový signál. Kapacita disku
bývá až 700 MB záznamu, což odpovídá více než 60 minutám zvukové nahrávky ve
vynikající kvalitě. Označení CD se někdy užívá v obecném smyslu jako technologie
záznamu a čtení dat pomocí laserového paprsku. Ve výuce chemie je možné využít
zvukových záznamů autentických událostí chemické historie, záznamů z konferencí,
diskusí, přednášek významných chemiků apod.
CD-player - přehrávač kompaktních disků (CD-A (v), CD-ROM (v) nebo CD-RW, nebo
všech variant).
CD-R (Compact Disc Recordable) - zařízení pro ukládání dat na kompaktní disky - CD-A (v)
či CD-ROM (v), v hovorovém jazyce „vypalovačka“.
CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory) - diskové záznamové médium (kompaktní
disk), používané jako vnější paměťové médium k uchování a reprodukci programů a
datových souborů na počítači. Kapacita CD-ROM bývá kolem 700 MB, její velikost i
princip záznamu jsou shodné s CD-A (v). Označení ROM znamená tzv. permanentní
Strana | 39
paměť, tedy nemožnost smazání nebo přepis obsahu CD-ROM novým záznamem. Pro
čtení dat z CD-ROM se používá speciální přídavné zařízení (mechanika CD-ROM, CD-ROM
drive), instalované k počítači buď externě, nebo interně. CD-ROMy se vzhledem k velké
kapacitě (až 1000krát větší než diskety) využívají pro distribuci větších souborů dat,
programového vybavení atd. Pro chemii a výuku chemie jsou na CD-ROMech
distribuovány počítačové programy, soubory freeware (v) a shareware (v), databáze
chemikálií, chemických zařízení apod. K vytvoření trvalého záznamu (tj. nemožného
přepisu ani vymazání) se využívá v privátních podmínkách tzv. „vypalovačka“ - CD-R (v).
CD-RW - diskové záznamové médium (kompaktní disk), používané jako vnější paměťové
médium k uchování a reprodukci programů a datových souborů na počítači. Na rozdíl od
CD-ROM (v) umožňuje CD-RW přepis obsahu média novým záznamem.
Courseware - počítačové programy a data - software (v) - pro počítačem podporované
vzdělávání.
Crippelware - je specifickým případem shareware (v), který má ve zkušební době
omezeny některé funkce. Plná funkčnost programu je získána až na základě provedené
registrace.
7.3 D
D/A převodník - zařízení na převod digitálního (diskrétního, číslicového) signálu na signál
analogový (spojitý, nejčastěji napěťový). V chemii i ve výuce chemie je D/A převodník
využíván jako základní komponenta měření s počítačem (v) pro realizaci cesty od počítače
k chemickému experimentu, tj. zvláště automatické ovládání akčních členů (automatické
byrety, zahřívání, míchání apod.).
Digitalizace - převádění spojitých (analogových) signálů na signály diskrétní (digitální).
Pod pojem digitalizace se v obecném smyslu zahrnuje princip zpracování nejrůznějších
informačních materiálů pomocí počítače. Dnes je možné digitalizovat kromě textů a
grafiky i videosignál, zvukový signál, televizní signál včetně satelitního příjmu, analogové
výstupy měřících přístrojů a čidel v laboratorní praxi a další. K provedení digitalizace
určitého analogového (spojitého) signálu, tj. jeho převedení na signál digitální (diskrétní),
se využívá analogově-digitální (A/D) převodník (v). Zpracování zvuků se označuje jako
samplování či vzorkování. K digitalizaci se používají skenery, digitální fotoaparáty,
digitizéry a další digitální technika (v).
Digitální technika - technika založená na zpracování digitálního (číslicového) signálu.
Digitální signál je tvořen pomocí nespojitých (diskrétních) stavů fyzikálních veličin, zvláště
napěťovými nebo proudovými impulsy. K jejich zpracování se v současnosti používají
polovodičové integrované obvody, které provádějí logické paměťové a řídící funkce.
Propojováním těchto obvodů jsou konstruovány výkonné počítače a nejrůznější
počítačové a jiné systémy. Digitální technika se vyznačuje vysokou kvalitou záznamu,
uchování a přenosu dat, paměťovou kapacitou a přenosovou rychlostí.
7.4 E
ECDL - The European Computer Driving Licence - tzv. Evropský řidičský průkaz pro práci s
Strana | 40
ICT - standard kompetencí práce s počítačem. Je to mezinárodně uznávaná
standardizovaná metoda ověření počítačové gramotnosti. Byl vytvořený a přijatý v
zemích EU v rámci programu e-Europe a e-Learning jako reakce na problémy spojené s
prudkým rozvojem informačních a komunikačních technologií. Zahrnuje kompetence
ovládání počítače a jeho periférií, zpracovávání textů, práci s tabulkovým procesorem,
databází a službami Internetu (v).
Elektronická pošta - viz e-mail.
Elektronické diskusní skupiny - jsou počítačem zabezpečované služby na bázi
elektronické pošty (v) (e-mailu (v)), využívané skupinami lidí ke vzájemné komunikaci na
společné téma. Diskusi řídí správce diskusní skupiny, kterému jsou zasílány příspěvky do
diskuse, a on je pak rozesílá jednotlivým členům diskusní skupiny. Správcem nemusí být
skutečný člověk, ale automaticky fungující program, který bývá označován jako listserver.
Elektronické diskusní skupiny se mohou dělit na elektronické seznamy a elektronická
diskusní fóra buď moderovaná, nebo nemoderovaná. Přihlášení do diskusní skupiny se
provádí elektronickým dopisem, který se zašle na administrativní adresu skupiny.
Diskusní skupinou se školskou tématikou (administrativní adresa; poštovní adresa) je
např. diskuse středních škol ([email protected] <mailto:[email protected]>; [email protected] <mailto:[email protected]>), přehled českých elektronických konferencí
věnovaných vzdělávání lze získat na adrese <http://listserv.cesnet.cz/cgibin/lwgate/listsavail.html>. Seznamy diskusních skupin obsahující skupiny s chemickou
tématikou jsou např. na adrese: <http://www.lsoft.com/lists/listref.html> .
Elektronické konference - viz elektronické diskusní skupiny.
E-mail (elektronická pošta) - počítačem realizovaná služba, která umožňuje tvorbu,
zasílání, příjímání a postupování zpráv, včetně možnosti okamžitých odpovědí na došlé
zprávy. Uživatel, který chce využívat elektronickou poštu, musí být propojen s počítačem
(počítači) v síti a musí mít zřízenu svoji adresu, většinou tzv. poštovní schránku na
některém poštovním serveru. Adresa na poštovním serveru mívá zpravidla tvar
[email protected]štovníserver <mailto:[email protected]štovníserver>. Např. [email protected]
<mailto:[email protected]>, e-mailová adresa Martina Bílka na poštovním serveru
Univerzity Hradec Králové (UHK - tzv. doména „uhk“) v České republice (tzv. doména
„cz“). Kromě zřízení vlastní adresy potřebuje uživatel i program, který poštu čte, odesílá,
případně nabízí další služby (tvorbu a zpracování zpráv, zasílání souborů připojovaných k
odesílaným dopisům, diář, adresář atd.). Nejznámějšími programy pro realizaci
elektronické pošty jsou Microsoft Outlook a Pegasus Mail. Na bázi e-mailu pracují tzv.
elektronické konference (v) neboli elektronické diskusní skupiny (v). Učitel chemie může
využívat e-mail k zasílání zpráv, které obsahují např. odborné informace (v), organizační
pokyny (pokyny k uskutečňované exkurzi do chemického závodu, oznámení změn v
učebních plánech), písemné materiály, skripta, objednávky pomůcek (v), výměnu
informací (v) mezi učitelem a rodiči žáka, výměnu dat v rámci projektů na Internetu (v)
(např. teleprojektů (v) zaměřených na regionální monitoring životního prostředí), učitel
může žákovi oznamovat např. termíny písemných prací, termíny odevzdání zadaných
prací, může žáka informovat o mimoškolních akcích. Žák může prostřednictvím e-mailu
odevzdávat písemné práce, referáty, řešení úloh chemické olympiády apod. Další využití
e-mailu přináší ve velkém rozsahu tzv. distanční vzdělávaní - „učení na dálku“.
Strana | 41
7.5 F
Freeware - je druh programového vybavení počítače (počítačových programů), který
autoři dávají k dispozici uživatelům bez licenčního poplatku. Obsahuje zpravidla kontakt
na autora s prosbou o případné dobrovolné zaslání určité finanční částky za užívání
programu.
7.6 G
Grafika počítačová - část informatiky (v), zabývající se tvorbou obrazů a zpracováním
obrazových informací pomocí počítače. V chemii a její výuce má počítačová grafika
významnou roli při efektním a efektivním zobrazování oblasti makrosvěta, mikrosvěta i
abstraktních jevů. Např. kreslení chemických aparatur, kreslení strukturních chemických
vzorců, tvorba modelů molekul apod. Kromě standardních grafických programů (např.
CorelDraw, CAD systémy aj.) existují programy specificky zaměřené na oblast chemie,
např. ACD/ChemSketch 5.0 nebo ISISDraw pro kreslení chemických struktur, PC Spartan
Pro pro tvorbu modelů molekul aj.
7.7 H
Hardware - je souhrn hmotných technických prostředků umožňujících nebo rozšiřujících
provozování technického systému. Hardware v oblasti informačních technologií (v) je
sám počítač se svými komponenty (paměť, základní deska s obvody, záznamová média,
periferie, vstupně - výstupní zařízení, přídavné karty), tiskárny, sítě a další speciální
zařízení. Hardware ve smyslu počítačové technologie je vše kromě programového
vybavení - software (v). V širším přeneseném významu se někdy pojem hardware používá
v pedagogice (didaktice) jako synonymum po didaktickou techniku.
Hypermédia - jsou multimédia (v) ve formě hypertextů (v). Uzly obsahují nejen texty, ale
i další multimediální komponenty, jako např. počítačovou grafiku, audio (v) a video (v).
Od multimédií se odlišují tím, že jsou strukturované a navzájem pospojované vazbami
(linky), a tak má uživatel možnost dostat se operativně k potřebným informacím.
Hypertext - text s nelineární strukturou. Je to síť textových informací reprezentovaná
odkazy ve formě uzlů, linek, kotev aj. Hypertext je možné číst tzv. nelineárním způsobem,
tj. pomocí navigace, listováním v historii navštívených uzlů, záložek, indexů, filtrů, map aj.
7.8 CH
Chemická informatika - se zabývá prací s informacemi, které se týkají chemie. V klasické
podobě se zaměřuje převážně na chemickou literaturu. V současné době toto pojetí
ovlivňuje digitalizace (v) a zvláště Internet (v), který poskytuje prostřednictvím svých
služeb databáze chemických sloučenin, chemických vzorců, chemické literatury,
chemických výrobků apod.
Chemické editory - jsou počítačové programy - software (v) - klasifikované v současnosti
do následujících typů:
-
Editory chemických vzorců - umožňují psát různé vzorce chemických sloučenin
Strana | 42
-
-
(v). K tomuto typů patří např. ChemF, C-Design, Chem-Window, Moldraw, ISISdraw či ChemSkatch.
Editory struktur - umožňují zobrazovat strukturu dané molekuly (v) nejčastěji
prostřednictvím kuličkových, kalotových, tyčinkových nebo i čtyřdimenzionálních
modelů (v) a dále s vytvořenou strukturou (v) interaktivně pracovat (otáčet,
zmenšovat, substituovat vybrané atomy apod.). K těmto programům patří např.
Molpic, Moplo-Dos, Rasmol, WinChem, Chem3D, HyperChem či Spartan.
Editory spekter - např. program SpektraBook, který modeluje principy různých
typů spekter, včetně spekter pro různé typy sloučenin.
Editory schémat (Tools) - např. program Chemtool, pomocí něhož je možné
kreslit laboratorní aparatury (v), či Etikett, určený na tvorbu nálepek na
prachovnice a reagenční lahve.
Chemické výukové (didaktické) programy - jsou počítačové programy využitelné ve
výuce chemie. Mají především následující funkce:
-
-
provádění chemických výpočtů (v) - žák i učitel jsou osvobozeni od rutinních
výpočtů - po zadání vstupních údajů (v) do počítače (v) jsou provedeny potřebné
operace a velmi rychle poskytnuté výstupní hodnoty,
prezentování učiva, modelování (v) a počítačová simulace (v) - učivo je podobně
jako v učebnici (v) zobrazené na monitoru pomocí textu, grafiky, videa apod.,
učení se řešením problémů (v) - žáci mohou pomocí počítače experimentovat (v),
rozhodovat se a řešit problémy (v),
opakování učiva, nácvik dovedností,
kontrola výukového procesu (v) a učení se (v), zpětná vazba (v) - např. aplikace
didaktických testů (v) aj.,
komunikační funkce - komunikace v rámci školní sítě, nebo celosvětové „sítě sítí“
- Internetu (v).
Chemický výukový software - viz chemické výukové programy.
Chemotronika - obor zabývající se konstrukcí chemických zařízení, který využívá
matematické modelování jejich jednotlivých subsystémů, jejich rozhodujících parametrů
a možností matematického propojení jednotlivých subsystémů a modelování zařízení
jako celku. Jednotlivé subsystémy bývají modelovány s využitím dostupného
programového vybavení v oblasti CAD (např. Pro/Engineer), modelování a simulací (např.
Matlab, Sipro). Ve strojírenské technologii je analogickým oborem mechatronika.
7.9 I
Informační a komunikační technologie (ICT) ve vzdělávání - výpočetní a komunikační
prostředky, které různými způsoby podporují výuku, studium a další aktivity v oblasti
vzdělávání. Jsou to technologie (v), které souvisí se sběrem, zaznamenáváním a výměnou
informací.
Informační gramotnost - schopnost člověka využívat moderní informační technologie a
prostředky jako uživatel v běžných podmínkách. Pojem informační gramotnost dostává
neustále nový obsah s prudkým rozvojem informačních technologií (v). Jako součást
informační gramotnosti je často uváděna i znalost anglického jazyka, který je celosvětově
Strana | 43
uznávaným komunikačním jazykem informačních technologií (v). Praktickým efektivním
nástrojem pro podporu informační gramotnosti se jeví informační výchova (v).
Informační společnost - společnost založená na informacích a na informačních
technologiích a na jejich průniku a využití ve všech oblastech společnosti, společenských
procesech a společenském životě. Všechny aspekty života v informační společnosti jsou
závislé na přístupu k informacím takovým způsobem, že se zásadně mění společenské
vztahy a procesy.
Informační technologie - je obecné označení počítačových a komunikačních oborů. Jsou
to metody, postupy a způsoby registrace, uchování, zpracování, ověřování,
vyhodnocování, výběru, distribuce a včasného doručení potřebných informací v
požadované formě a kvalitě. V širším slova smyslu lze pod pojem informační technologie
zahrnout technické a programové prostředky, které zabezpečují nebo podporují výše
uvedené činnosti.
Informační výchova - je záměrný a plánovitý proces přípravy člověka na tvorbu,
získávání, zpracování a využívání informací v osobním životě, při studiu a v práci. Má za cíl
zvláště naučit uživatele samostatně pracovat s informacemi, zejména s jejich obsahy,
naučit je vyhledávat a využívat efektivně všechny dostupné informační zdroje, pracovat s
nástroji vyhledávání, využívat služeb knihoven a informačních institucí, návykům
pravidelného sledování odborné literatury, dostupné i v elektronické podobě a využívat
informace při studiu, v práci i v osobním životě. Informační výchova může mít různé
podoby. Kromě vedení k efektivnímu a správnému využívání informací ve všeobecně
vzdělávacích a odborných předmětech a zvláště v předmětech informatického zaměření,
to mohou být i exkurze v knihovně s výkladem o službách a fondech knihovny;
jednorázová, průběžná, tematická školení se zaměřením např. na vyhledávání v určité
databázi, využívání služby na dodávání digitalizovaných dokumentů apod.; přednášky a
cvičení; praktické využívání a přehled dostupných informačních zdrojů ke studiu a k práci;
praktické využívání elektronických informačních zdrojů (katalog, databáze, digitální
knihovny, internet, intranet); znalosti správné bibliografické citace.
Informační výchova (uživatelů) v chemii - viz výchova informační v chemii.
Informatika - vědní obor, zabývající se strukturou, vlastnostmi, využitím, automatizací
shromažďování, uchování, zpracování a vyhledávání informací. V širším slova smyslu se
informatice přisuzuje význam vědy o teoretických aspektech uplatňování výpočetní
techniky (v) ve všech sférách lidské činnosti, o jejím matematickém a programovém
zabezpečení a o teoretických základech a metodách tvorby programového vybavení
počítačů.
Informatika chemická - viz chemická informatika.
Internet - je v nejširším slova smyslu „síť sítí“ neboli celosvětové propojení počítačových
sítí, v nichž pracují jednotlivé počítače jednak jako servery (zpravidla poskytovatelé
informací, realizátoři služeb), jednak jako klientské stroje (zpravidla uživatelé informací a
služeb). Existuje celá řada služeb poskytovaných Internetem, které mají shodnou
podstatu: zaslání dat směrem ke klientovi na jeho žádost. Data cestují také směrem od
klienta k serveru - to jsou především veškeré žádosti a dotazy, ale mohou to také být
údaje o uživateli, jako je třeba poštovní adresa pro zaslání zboží, přístupové heslo k
Strana | 44
využití služby aj. Ve spektru všech možných internetových služeb hrají v současnosti
nejdůležitější roli World Wide Web (v) a elektronická pošta e-mail (v). Služby Internetu
poskytují tzv. zprostředkovatelé (provideři) buď prostřednictvím telefonního spojení (s
přídavným zařízením k počítači tzv. modemem) nebo tzv. pevnou linkou. Pro učitele
chemie, stejně tak jako pro učitele jiných předmětů, představuje Internet zintenzívnění a
rozšíření informačních toků o aktuálních výukových zdrojích z domova i ze zahraničí.
7.10 K
Komputerizace - zavádění počítačových technologií do určitých oblastí lidské společnosti.
Např. komputerizace vzdělávání, školství, výuky chemie, ale i výroby, veřejné správy
apod.
Kurzy internetové - kursy výuky různého obsahu založené na využití technologií
Internetu (v), zvláště WWW (v) a e-mailu (v).
Kurzy multimediální - kurzy výuky různého obsahu založené na využití multimédií (v).
7.11 M
Měření s počítačem - je přímé spojení počítače s přírodovědným experimentem.
Prostřednictvím speciálních počítačových periferií A/D (analogově-digitálních)
převodníků (v) a D/A (digitálně-analogových) převodníků (v) je možné signál z měřících
přístrojů a čidel okamžitě (on-line) převést do počítače a následně jej zpracovat a
uchovat. Principielně je takto možné měřit všechny veličiny, které lze převést na měření
elektrických veličin, registrovatelných počítačovým vstupním zařízením (vstupním
portem) a napěťově ovládat akční členy prostřednictvím elektrických signálů vysílaných z
výstupních zařízení počítače (výstupních portů). I ve školních podmínkách jsou známa
měření teploty, pH, vodivosti roztoků, fotometrických veličin, hmotnosti, polohy, optické
otáčivosti, radioaktivity aj. a ovládání elektromagnetických uzávěrů (např. automatické
byrety), termostatů a jiných tepelných zdrojů, pohonů míchadel apod.
Metoda počítačová - viz počítačová metoda.
Model počítačový - znázornění reálného objektu nebo jevu pomocí matematického nebo
formálně logického modelu na počítači. Interaktivní počítačové modely se nazývají
počítačové simulace (v).
Multimédia - v dnešním slova smyslu představují integraci různých médií - předmětů,
modelů, textu, grafiky, zvuku, animací a videa za účelem zprostředkování informací
pokud možno s interaktivním režimem. Interaktivitu a kombinaci různých médií je možné
výhodně zajistit využitím počítačové techniky. Proto převládají v poslední době definice
pojmu multimédia, vztažené k počítači a jeho periferiím. Multimédia jsou potom
počítačem integrovaná časově závislá nebo nezávislá média, která mohou být
interaktivně, tzn. individuálně a selektivně vyvolávána a/nebo zpracovávána.
Komponenty multimédií lze dělit z hlediska zobrazení na statická a dynamická, z hlediska
Strana | 45
zásahu do průběhu na interaktivní a neinteraktivní. Počítačové zpracování multimédií je
založeno na digitalizaci (v) jednotlivých komponent (médií).
Multimediální (elektronická) lekce je výuková jednotka realizovaná pomocí multimédií.
Zpravidla bývá zpřístupněná na stránkách Internetu (v) či záznamem na CD-ROMu. Může
se skládat z několika samostatných částí, které jsou vhodně pospojované s využitím
hypertextu (v).
Multimediální chemické aplikace zahrnují zvláště využití počítačové a přídavné projekční
techniky:
-
při prezentaci laboratorních experimentů (v) v učebnách a laboratořích (v),
místo tabulí hlavně v organické chemii (v) a biochemii (v),
při počítačových animacích (v), které demonstrují vybraná chemická témata,
při podpoře příprav na vyučování.
7.12 P
Playerdisc - viz CD-player.
Počítač - jeden ze základních typů hardware (v). Podobně jako v jiných oblastech lidské
činnosti, tak i v chemii a jejímu vyučování slouží:
-
k vytváření médií (v) (textů, grafiky (v), pracovních listů (v), zvuků, animace (v)
aj.),
- k získávání informací (v) (z různých služeb Internetu (v), datových nosičů),
- k prezentování informací (v) pomocí různých médií (v) (elektronické prezentace
(v), modely (v), Internet (v)).
Informace jsou zpracovávané pomocí lokálního software (v) nebo jsou poskytované
síťovými službami, především Internetem (v).
Počítače ve výuce chemie - zahrnují využití počítače a jeho periferií při plánování,
realizaci a hodnocení výuky chemie na všech úrovních chemického vzdělávání. Jedná se
zvláště o aplikace počítače jako pomocného prostředku při výuce (prezentace učiva,
testování, databáze aj.) a jako řídícího prostředku učení (výukové programy - tutory). Ve
výuce přírodovědných předmětů přichází v úvahu při respektování charakteru těchto
předmětů i počítačová podpora experimentální činnosti. Jedná se zde o zpracování
experimentálních dat, počítačové simulace (v) a měření s počítačem (v).
Počítačová animace - animace (v) realizovaná počítačem neboli sekvence počítačem
generovaných obrázků. Pohyb v animaci je len iluzí, která využívá nedokonalosti lidského
oka neschopného rozlišit rychlé promítání většího množství statických obrazů od
reálného spojitého pohybu.
Počítačová grafika - viz grafika počítačová.
Strana | 46
Počítačová metoda - využití počítače, jeho hardware (v) a software (v) pro řešení
určitého problému. Jedná se zvláště o výpočty v rozsáhlých souborech, rutinní opakující
se výpočty a výpočty urychlující nalezení řešení.
Počítačová simulace - je interaktivní, formálně - logický nebo matematický, dynamický
model znázorňovaného objektu nebo jevu, realizovaný prostřednictvím počítačového
programu (počítačový model (v)). Vytvořený model pro počítač představuje simulační
program, kde je algoritmus (v) dynamického systému (objektu nebo jevu) přeložen do
programovacího jazyka. Úkolem počítačové simulace v přírodovědné výuce nemůže být
jen nahrazení reálného experimentu (nerealizovatelného v daných podmínkách,
nebezpečného atd.), ale především zpřístupnění objektu nebo jevu a vytvoření podmínek
k získání poznatků z reálného experimentu. Významné jsou hlavně tzv. trenažéry
experimentální činnosti tj. propedeutika nácviku laboratorních dovedností (např. nácvik
titrace) a zkoumání vlivu podmínek a verifikace experimentálních výsledků (např.
predikce a interpretace titračních křivek).
Public Domain - je volně šiřitelný programový produkt, který dávají autoři uživatelům
plně a zdarma k dispozici.
7.13 S
Shareware - je druh komerčního programového vybavení počítače (počítačových
programů), který je distribuován uživatelům a v případě, že vyhovuje jejich požadavkům
a rozhodnou se jej využívat, zaplatí stanovený licenční poplatek. Charakterizuje ho výrok
„vyzkoušej a potom zaplať“.
Simulace počítačová viz počítačová simulace.
Software - obecně jde o jakékoliv programové vybavení. Jedná se o sérii programových
instrukcí, uložených v souborech na záznamových médiích nebo v paměti počítače. Ke
svému šíření a využívání software vyžaduje hardware (v). V základním rozdělení se
rozlišuje systémový (programy umožňující činnost počítače, tvorbu programů a obecné
služby) a aplikační software (programy pro řešení určitého druhu úkolů, např. výukový
program, program pro zpracování účetnictví apod.). V přeneseném slova smyslu se někdy
v pedagogice jako software označuje tzv. „pedagogické know-how“.
7.14 T
Technika digitální - viz digitální technika.
Technologie informační - viz informační technologie.
Teleprojekt - projektová aktivita většího množství týmů žáků (resp. učitelů) realizovaná
na dálku využívající většinou Internet (v) k vyhledávání, získávání, výměnu a prezentování
informací (v). Podobně jako v klasické projektové výuce je při realizaci teleprojektů výuka
zaměřená na vytvoření produktu (databáze, informační tiskoviny, fotogalerie apod.).
Strana | 47
Chemie jako experimentální věda umožňuje využít různé druhy projektů i teleprojektů, v
nichž se získávají, porovnávají, využívají, zpracovávají, prezentují znalosti a poznatky,
které souvisí s obsahem učiva chemie na daném stupni školy, ale zároveň jsou i úzce
spjaté s reálným životem a praxí. Příkladem realizovaných teleprojektů s tématy z chemie
jsou např. v rámci slovenského projektu Infovek realizované „Látky kolem nás 2002 Chémia produktov dnešných supermarketov“ či „Správna výživa a stravovacie návyky
mládeže“.
Tutoriální program - obecné označení výukového počítačového programu, který
naplňuje základní principy programovaného učení (v). Ve své struktuře obsahuje
zpravidla prezentaci určité části učiva, kontrolu jeho osvojení, hodnocení a návrh dalšího
postupu.
7.15 V
Virtuální realita - napodobení reálného prostoru a činností člověka v něm pomocí
počítačových zařízení. Virtuální realita je tvořena počítačovým modelem trojrozměrného
prostředí (např. část laboratoře s předměty laboratorního vybavení), v němž se účastník
virtuální reality „pohybuje“. K tomu slouží účastníkovi speciální zařízení, připojená k
počítači. Jde zejména o speciální helmu s projekčním zařízením před očima účastníka,
která tento virtuální prostor zobrazuje a mění toto zobrazení podle natočení helmy
(hlavy), a speciální rukavice se snímači, které také snímají pohyby účastníka a převádějí je
na virtuální obrazovku, případně aktivují akční členy vyvolávající dojem dotyku, pohybu
aj.
Výchova informační v chemii - představuje využití cílů a forem informační výchovy (v) v
chemii a její výuce na všeobecném i odborném stupni vzdělávání.
Výpočetní technika - souhrn metod a technických prostředků (zvláště počítačů) k
automatizaci zpracování dat.
7.16 W
WWW (World-Wide-Web, 3W) - je jednou z nejpoužívanějších služeb Internetu a ve
volném překladu známá jako "celosvětová pavučina". Umožňuje práci s textem, grafikou,
zvukem či videem prostřednictvím připojení počítače k Internetu (v). Pro zájemce o
chemické informace nabízejí navzájem propojované počítače „texty“ (texty, obrázky,
videosekvence, zvukové sekvence aj.) ve formě hypertextu (v) s odkazy na chemickou
literaturu, chemický software, sbírky chemických experimentů, databáze chemických
sloučenin či chemických reakcí, chemickou grafiku atd. S využitím tzv. prohlížečů WWW
stránek může uživatel získat poměrně snadno a rychle informace pro řešení nejrůznějších
problémů. WWW je stejně jako pro každého, tak i pro hledače chemických informací
systém: informační (zpřístupňuje informace ve volně přístupných i placených databázích),
hypertextový (tvoří ho hypermediální nelineární "text" odkazů v řadě úrovní), grafický
(nabízí různé typy informací v grafické podobě - chemické struktury, obrázky, molekuly,
modely apod.), snadno ovladatelný ("user - friendly" pomocí "prohlížeče"), pracující na
více platformách (různé typy počítačových poskytovatelů informací), distribuovaný
(umístění informací na různých místech celého světa), dynamický (aktualizace informací v
místech, kde byly vytvořeny), interaktivní (hypertext, tlačítka, přepínače, formuláře),
Strana | 48
přístupu k dalším službám (propojení různých dalších služeb). Při vyhledávání informací
na Internetu prostřednictvím WWW je důležité správně volit klíčová slova či fráze,
používat synonyma (v závislosti na autorech zdrojů informací), nepoužívat obecné výrazy
a slova (členy, spojky, předložky atd.) atd. Po získání informace je nutné provést jejich
kritické zhodnocení podle kvalifikace autora a reputace vydavatele, data vydání, šíře a
hloubky problematiky ve zdroji, posouzení stránek dalším respondentem, porovnáním s
jinými zdroji atd.
Strana | 49
8 Příklady výukových jednotek
8.1 Opakování a procvičování učiva - 'test'
Opakování a procvičování učiva - „test“
Cíle výukové jednotky:
Samostatnou prací zopakovat a procvičit učivo z vybraného tematického celku nebo
ročníku s využitím MS Word nebo jiného textového editoru.
Pomůcky/materiály:
PC s MS Word (textovým editorem) pro každou pracovní skupinu, učebnice a další
materiály vztahující se k procvičovanému tématu.
Náročnost na přípravu:
Při znalosti MS Word max. 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výuka daného tematického celku v hodinách chemie. Znalost práce s MS Word (textovým
editorem) v úrovni práce s formuláři a porovnávání dokumentů (Nástroje - sledování
změn) - koordinace s výukou předmětu informatika nebo práce s počítačem (výuka o
textových editorech).
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1.
Úvod pro opakování učiva např. učiva chemie 8. ročníku (nebo vybraný
tematický celek) - rozhovor se žáky, rozdělení do skupin (5 min).
2.
Zadání úkolu pro skupiny: vytvořit test z učiva chemie 8. ročníku (vybraného
tematického celku) ve formě formuláře vytvořeného v MS Word (příklad viz příloha).
Ukázat formy testových položek, připomenout tzv. zamknutí dokumentu na heslo
před zadáním testu (15 min).
3.
Vytvořit autorské řešení testu jako soubor MS Word pro porovnání s
vypracovanými testy (5 min).
4.
Poskytnout vytvořené testy k řešení ostatním skupinám (např. e-mailem nebo
prostřednictvím sdíleného prostoru na serveru učebny) s požadavkem vrátit zpět (emailem nebo na sdílený disk) autorizované řešení testu - název souboru = název
řešitelské skupiny (10 min).
5. Vyhodnocení vypracovaných testů ve skupinách jejich autorů pomocí porovnání
dokumentů s autorským řešením a interpretace výsledků (5 min).
6. Diskuse v celé třídě o řešeních, výsledcích, problémech apod. (5 min)
Co může následovat v další vyučovací hodině
Po dané procvičovací hodině může následovat např. závěrečný „ostrý“ test připravený z
daného učiva učitelem v různé formě (v případě možností i počítačové) s příslušným
vyhodnocením.
Strana | 50
Tipy/doporučení:
Důležité je promyslet formy výměny dokumentů mezi studenty (zasílání testů k zadání a
zasílání vypracovaných a opravených testů adresátům) - e-mailová komunikace nebo
sdílený prostor serveru, případně bez možnosti síťové komunikace diskety.
Odkazy:
Soubory - příklady testů:
Test chemie - soubor pro testování uzamčený heslem „123“
Správné řešení spravne.doc - autorské řešení testu pro vyhodnocení testu
8.2 Chemická rovnováha
Chemická rovnováha
Cíle výukové jednotky:
Upevnit si učivo o chemické rovnováze a podmínkách jejího ustavení. Pomocí metody
modelování průběhu chemické reakce odhalit vztahy mezi rychlostí chemické reakce,
rychlostní konstantou a koncentrací reaktantů. Naučit se využívat tabulkový procesor ke
zpracování a grafickému zobrazení naměřených dat.
Pomůcky/materiály:
Pro každou pracovní skupinu: 2 odměrné válce 50 ml, 4 skleněné trubičky různých
průměrů (cca o 5 cm delší než je výška odměrného válce), PC s MS Excel nebo jiným
tabulkovým procesorem
Náročnost na přípravu:
10 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výklad o chemické rovnováze, základní pojmy, podmínky ustavení chemické rovnováhy,
zákon akce a reakce. Teoretické odvození rovnovážné konstanty pro monomolekulární
reakce 1. řádu.
Vhodná je i demonstrace chemického experimentu, provedeného tak, aby došlo k
ustavení chemické rovnováhy.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1.
Skupinová práce - počet skupin dle možností zabezpečení prostorového a
pomůckového.
2.
Před experimentováním s modelem chemické reakce je vhodné zopakovat
definice pojmů: rychlost chemické reakce, rychlostní konstanta a koncentrace
reaktantů a jejich vzájemné souvislosti.
3.
Experimentální činnost ve skupinách začne popisem modelu chemické reakce:
výška hladiny vody v jednom válci představuje koncentraci reaktantů přímé reakce
(produktů zpětné reakce) a výška vody v druhém válci představuje koncentraci
produktů přímé reakce (reaktantů zpětné reakce). Průřez trubičky představuje
analogii rychlostní konstanty reakce - stanoví se trubička k přenosu vody z prvního do
druhého válce (její průřez je analogií rychlostní konstanty přímé reakce) a trubička k
Strana | 51
přenosu vody z druhého do prvního válce (její průřez je analogií rychlostní konstanty
zpětné reakce).
4. První válec je naplněn vodou (např. 50 ml) a druhý je prázdný, hodnoty objemu
vody v obou válcích se zapíšou do připravené tabulky v tabulkovém procesoru.
Určenou trubičkou (ponoří se až ke dnu válce a opačný otvor se ucpe palcem) se
přenese voda z prvního do druhého válce (objem přenesené vody je analogií rychlosti
přímé reakce) a po té druhou určenou trubičkou se přenese voda z druhého do
prvního válce (objem přenesené vody je analogií rychlosti zpětné reakce). Opět se
zapíšou hodnoty objemu vody v obou válcích do tabulky. Postup je opakován až do
doby, kdy se objem vody v obou válcích již nemění - „ustavení chemické rovnováhy“.
5.
Provedou se různá měření s různou dvojicí trubiček (různými, či stejnými
průměry).
6.
Získané výsledky v tabulkách jsou zpracovány graficky a diskutovány (viz
přiložený soubor lesson-plan-1-2.xls).
7.
V závěru jsou znovu prezentovány analogické vztahy např. formou přehledné
tabulky a formulovány závěry o vztahu pro rychlost chemických reakcí (zde
konkrétně pro monomolekulární reakce 1. řádu).
Tipy/doporučení:
Závěrečné shrnutí analogických vztahů
,
Obrázky, soubory:
Příklad grafického záznamu při použití trubiček o průměru 8,75 mm a 2,6 mm.
Rovnovážná konstanta reakce je 11,33 a rovnovážný poměr rychlostí přímé a zpětné
reakce je 4,56. Viz soubor: lesson-plan-1-2.xls
Zdroje:
Bílek, M. a kol.: Výuka chemie s počítačem. Gaudeamus, Hradec Králové, 1997, s. 65 - 67.
Obrázek 8.2-1 Závěrečné shrnutí analogických vztahů
Strana | 52
Obrázek 8.2-3 graf
8.3 Atomy tvoří molekuly
Atomy tvoří molekuly
Cíle výukové jednotky:
Naučit se rozlišovat atomy a molekuly prvků a sloučenin.
Pomůcky/materiály:
PC s prezentačním zařízením a MS PowerPoint pro učitele. PC s MS PowerPoint pro žáky
(pro jednotlivce nebo skupiny). Stavebnice kuličkových nebo kalotových modelů nebo
obrázky kuličkových nebo kalotových modelů některých molekul prvků a sloučenin.
Náročnost na přípravu:
Středně náročný: 5 - 20 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výuka o částicovém složení látek - atomy, difuze, chemický prvek.
Znalost práce s MS PowerPoint učitelem a žáky (např. jen některými z každé vytvořené
skupiny)
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1. Prezentace učiva atomy tvoří molekuly s pomocí PowerPointové prezentace (viz
soubor „lesson-plan-1-3-atomyamolekuly.ppt“ (20 min).
2.
Práce se stavebnicemi kuličkových nebo kalotových modelů molekul prvků a
sloučenin (případně alespoň ukázky modelů nebo jejich obrázky) - molekuly vodíku,
Strana | 53
kyslíku, chlóru, fosforu, síry, uhlíku, argonu, vody, HCl, amoniaku, oxidu uhličitého (5
- 10 min).
3.
Práce s PC ve skupinách: vytvoření jednoduché prezentace (5 snímků) dle
posledního snímku v učitelově prezentaci (využití textu a kreslení, obvyklé barvy
atomů prvků) tj. 1. nadpis - název prvku nebo sloučeniny (zadá pro každou skupinu
učitel), 2. jeden atom …., 3. tři atomy …, 4. jedna molekula …., 5. dvě molekuly …..(10
min)
4. Prezentace jednotlivých skupin před celou třídou (5 - 10 min). V případě delšího
času, věnovaného práci s modely (bod 2) je možné prezentace žáků přesunout do
následující hodiny, např. s tím, že po dohodě s učitelem informatiky mohou
dopracovat své prezentace tam (např. využití animací).
Tipy/doporučení:
Prezentace v PowerPointu pro výklad má následující symboly:
Pro prezentaci žákovských prací je třeba promyslet formu zasílání hotových produktů na
PC s projektorem - e-mail, sdílení disku nebo diskety).
Vhodná je koordinace s výukou informatiky či práce s počítačem.
Odkazy:
Podle Bílek, M., Rychtera, J.: Chemie krok za krokem. Moby Dick, Praha, 1999. (ISBN 8086237-03-6) Stránky: 54 - 56.
Zdroje:
Soubor: Atomy a molekuly - prezentace jako podpora výkladu učitele
Obrázek 8.3-1 Symboly v prezentaci
Strana | 54
8.4 Periodická soustava prvků
Periodická soustava prvků
Cíle výukové jednotky: Upevnit vědomosti o periodické soustavě prvků, procvičit a
rozvinout dovednosti při práci s periodickou tabulkou. Naučit se hledat a kriticky hodnotit
informace získané z Internetu.
Pomůcky/materiály: PC s připojením na internet pro skupiny žáků nebo pro jednotlivce.
Náročnost na přípravu: nenáročný - 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výklad o uspořádání prvků do periodické soustavy, definice a rozbor periodického
zákona.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1.
Najděte na Internetu pět různých periodických tabulek prvků a připravte
informaci o tom, v čem se jednotlivé tabulky liší (např. počtem prvků, počtem či
druhem charakteristik jednotlivých prvků, typem uspořádání, jazykem - lze nalézt i
periodické tabulky v čínštině, arabštině apod.) (15 - 20 min).
2. Prezentace vybraných žáků nebo skupin (2 - 3), ostatní skupiny nebo jednotlivci
již pouze doplňují zajímavosti nebo své „objevy“. (10 min)
3. Z vybrané tabulky určete vybranou vlastnost u dané skupiny nebo periody (zadat
různé skupiny a různé periody skupinám nebo jednotlivcům pro jednu určitou
veličinu (např. teplota tání, teplota varu, elektronegativita atd.) (10 min)
4. Prezentace zjištěných dat a diskuse o nich (periodicitě). (5 - 10 min).
Tipy/doporučení:
Vhodné je připravit si předem několik !aktuálně fungujících - ověřených! adres s různými
periodickými tabulkami pro případ doplnění studentských prací. Pro druhý úkol je
vhodné připravit na PC s připojeným dataprojektorem tabulku v tabulkovém procesoru
(např. MS Excel) s on-line grafem, do které žáci nebo zástupci pracovních skupin zanášejí
zjištěná data o prvcích.
Odkazy:
Několik odkazů na periodické tabulky na Webu (cit. 10. 6. 2003):
<http://www.tabulka.cz/>
<http://home.worldonline.cz/~cz382002/index.html>
<http://www.piskac.cz/Pavel/PT/>
<http://www.chem.qmw.ac.uk/iupac/AtWt/table.html>
<http://www.webelements.com/>
Strana | 55
8.5 Víme, proč a co jíme?
Víme, proč a co jíme?
Cíle výukové jednotky:
Poznat energetickou hodnotu potravin, zásady zdravé výživy a význam energetické a
hmotnostní skladby potravy. Naučit se využívat interaktivní WWW-stránky.
Pomůcky/materiály:
PC s připojením na Internet pro skupiny spolupracujících žáků.
Náročnost na přípravu:
Nenáročný: 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výuka o energii a jejich přeměnách. Zvládnutí využívání Internetu - WWW prohlížeč.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1.
Prezentace učiva o energetické hodnotě lidské potravy a zásadách zdravé výživy
(rozdělení potravy v průběhu dne, spotřeba energie při různých formách zatížení člověka,
skladba potravy, energetické hodnoty potravin, optimalizace energetické a hmotnostní
skladby potravy) (15 min).
2. Projektově orientovaná práce ve skupinách s WWW - interaktivními stránkami, tzv.
e-kalkulačkou pro výpočet energetické hodnoty potravinové dávky
<http://www.flora.cz> . Úkoly ve skupinách - výpočet a optimalizace skladby denní
dávky potravy při různé zátěži: člověk potřebuje za den: bez námahy asi 9000 kJ, při lehké
práci asi 11500 kJ, při středně těžké práci asi 14000 kJ a při těžké namáhavé práci až
17000 kJ. Příprava prezentace výsledků mluvčím skupiny (20 - 25 min).
3. Prezentace návrhů jednotlivých skupin před celou třídou (5 - 10 min) např. s využitím
PC a dataprojektoru.
Tipy/doporučení:
Může předcházet zadání domácí práce - zjistit denní spotřebu potravin v přibližných
hmotnostních dávkách jednotlivých komponent. Práce s jídelníčkem ze školní jídelny,
menu z restaurace apod.
Odkazy:
Bílek, M., Rychtera, J.: Chemie na každém kroku. Moby Dick, Praha, 2000. (ISBN 8086237-05-2) Stránky: 109 - 112.
Interaktivní WWW - stránky „e-kalkulačka“ na adrese:
<http://www.flora.cz>
Strana | 56
8.6 Vodík a jeho vlastnosti
Vodík a jeho vlastnosti
Cíle výukové jednotky: Procvičit a upevnit znalosti o nejjednodušším prvku - vodíku se
zaměřením na jeho vlastnosti. Procvičit hledání, hodnocení, výběr a prezentaci informací
(formou stránky „informací o informacích“ získaných z internetu.
Pomůcky/materiály: PC s připojením na internet pro skupiny žáků.
Náročnost na přípravu: nenáročný - 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výklad o vodíku, experimenty a teoretické poznatky o jeho konfiguraci, izotopech,
vlastnostech aj. v hodině základního typu.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1.
Prezentace (učitel nebo vybraný žák) dvou obrázků a zvukového záznamu
získaného z internetu - obrázek vzducholodi Hindenburg letící a hořící s autentickým
komentářem rozhlasového reportéra (viz přílohy). Např. využití prezentace v
PowerPointu - slide: 1. obrázek (letící vzducholoď) a zvuk, při změně hlasatelovy
intenzity přidat 2. obrázek - nehoda)). (5 - 10 min)
2. Rozhovor se žáky o sledované události a vedení je k tomu, aby formulovali cíl své
práce s internetem: nalézt informace o vodíku a jeho vlastnostech a prezentovat je
formou vlastní WWW stránky. (5 min).
3. Práce ve skupinách na vyhledávání a zpracování informací. Příprava prezentace
formou WWW-stránek jako stránka odkazů na vybrané zdroje informací o vodíku. (20
- 25 min)
4.
Prezentace prvotních iterací WWW-stránek jednotlivých pracovních skupin,
diskuse, případně zorganizování tajného hodnocení jednotlivých prezentací. (10 min.)
Tipy/doporučení:
Vhodné je připravit skupiny žáků tak, aby každá skupina měla k dispozici alespoň 2 PC a
alespoň jednoho studenta, který zvládá tvorbu WWW-stránek (stačí např.
prostřednictvím textového editoru MS Word). Pak pracuje část skupiny na vyhledávání
informací a část na přípravě prezentace.
V případě zařazení tajného hodnocení prezentací - připravit bodovací lístky nebo jiný
systém.
Vhodná je koordinace nebo integrace s výukou informatiky - tvorba WWW-stránek.
Obrázky, soubory:
Letící vzducholoď - Letící vzducholoď,
Hořící vzducholoď - Hořící vzducholoď,
Zvukový záznam rozhlasového reportéra Reportér.
Strana | 57
8.7 Známé nekovy - síra a kyslík
Známé nekovy - síra a kyslík
Cíle výukové jednotky: Zopakovat a rozšířit informace o známých nekovových prvcích kyslíku a síře, jejich vlastnostech, sloučeninách, výskytu a vyžití. Procvičit samostatnou
práci s počítačovým programem - zdrojem informací.
Pomůcky/materiály: PC pro skupiny žáků nebo jednotlivce s výukovými programy Kyslík
a Síra pro ZŠ (aplikace „kyslikzs“ a „sirazs“) z balíku programů firmy Terasoft - Chemie.
Náročnost na přípravu: nenáročný - 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výuka o nekovových prvcích - výklad, experimenty, úkoly atd. Navrhovaná následující
vyučovací hodina s využitím počítačových programů by měla posloužit k zopakování a
rozšíření znalostí o dvou nejvýznamnějších nekovech, jejich společných znacích a
rozdílech.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1. Úvod učitele formou rozhovoru o nekovech, zopakování základních poznatků. (5
min)
2. Ukázka struktury programů a programového „prostředí“ „SiraZS“ a „KyslikZS“ upozornění na možnost využití pomocných nástrojů - „periodické tabulky prvků“,
„kalkulačky“, „poznámkového bloku“ a „evidence úspěšnosti v průběžném testu“. (5
min)
3. Práce v malých skupinách u PC - jedna polovina skupin pracuje s programem Síra
a druhá polovina skupin s programem Kyslík. Zadání zní: prostudujte počítačový
program, průběžně řešte úkoly a odpovídejte na otázky a do poznámkového bloku
zaznamenejte následující informace, které nakonec mluvčí pracovní supiny přednese
ostatním (možno rozdělit po skupinách - vlastnosti, použití, výpis sloučenin,
postavení v PPS atd. nebo zadat jen úkol: vypište do poznámkového bloku co nejvíce
značek prvků a vzorců sloučenin, které jste při práci s programem zaznamenali (je
třeba upozornit, že do on-line poznámkového bloku nelze psát indexy, proto je třeba
se předem domluvit na způsobu zápisu)) (25 min)
4.
Prezentace výsledků jednotlivých skupin, v případném volném čase je možné
poskytnout druhý program jednotlivým skupinám.
Tipy/doporučení:
Důležité je zadání konkrétních úkolů pro práci s programem (nabízí se využití
poznámkového bloku) - zvážit i odevzdání „protokolu - textu“ vytvořeném v
poznámkovém bloku na závěr práce. Při nezadání úkolů je často malá motivace, nebo
počáteční motivace brzy vyprchává.
Odkazy:
Soubory z balíku fy Terasoft („sirazs“ a „kyslikzs“) nebo jiné podobné
Strana | 58
8.8 Redoxní reakce a elektrochemie
Redoxní reakce a elektrochemie
Cíle výukové jednotky: Zopakovat a rozšířit informace o redoxních reakcích. Procvičit
samostatnou práci s počítačovým programem a prezentaci získaných informací formou
pojmové mapy.
Pomůcky/materiály: PC pro dvojice žáků (max. 16) s výukovým programem „Redoxní
reakce a elektrochemie“ (aplikace „redox“) z balíku freeware „Animovaná chemie“.
Náročnost na přípravu: nenáročný - 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výuka o redoxních reakcích, definice oxidace a redukce, elektrolýzy. Výklad, experimenty
apod. Navrhovaná následující vyučovací hodina s využitím počítačového programu by
měla posloužit k zopakování a rozšíření znalostí o redoxních reakcích a jejich využití v
běžném životě.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1.
Úvod učitele formou rozhovoru o redoxních reakcích, zopakování základních
poznatků. (5 min)
2.
Ukázka struktury programu a programového „prostředí“. Zadání úkolů pro
spolupracující dvojice studentů - každá skupina se zaměří, kromě prostudování
programu, na jednu kapitolu, o níž připraví 1-1,5 minutovou prezentaci (je možné
stopovat čas k prezentaci) s tím, že výsledkem budou na tabuli (nebo jiné médium)
prezentovány základní pojmy ve formě mapy pojmů z dané kapitoly (jsou uvedeny
většinou jako klíčová slova hypertextu) (5 min)
3.
Práce ve dvojicích s programem se zaměřením na zadanou kapitolu, příprava
časově omezené prezentace, případně návrhu pojmové mapy. (20 min - upravit dle
času v bodu 4.)
4.
Prezentace výsledků jednotlivých skupin, korekce a hodnocení. (15 min - dle
počtu skupin a zadaného prezentačního času).
Tipy/doporučení:
Důležité je zadání konkrétních úkolů pro práci s programem (nabízí se využití práce na
tzv. pojmové mapě dané kapitoly) - zvážit i odevzdání „protokolu - textu“ vytvořeného
návrhu mapy nebo seznamu pojmů. Vhodné je při zadání úkolu prezentovat nějakou
pojmovou mapu a náznak postupu, jak byla vytvořena.
Odkazy:
Soubor z balíku Animovaná chemie („redox“) nebo podobný (tématicky strukturovaný)
program.
Strana | 59
8.9 Redoxní reakce
Redoxní reakce
Cíle výukové jednotky: Zopakovat a rozšířit informace o oxidaci a redukci. Utřídit si
informace získané z chemických experimentů demonstrujících redoxní reakce a jejich
zastoupení v každodenním životě.
Pomůcky/materiály: 4 PC pro skupiny žáků (4 skupiny) s výukovým programem „Redoxní
reakce“ od konsorcia EDUCO (REDOX I.), 1 PC s prezentačním zařízením (dataprojektor,
LCD panel, PC-TV adapter).
Náročnost na přípravu: nenáročný - 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výuka o oxidaci a redukci, redoxních reakcích, definice oxidace a redukce, uplatnění
principů v každodenním životě. Výklad, experimenty apod. Navrhovaná následující
vyučovací hodina s využitím počítačového programu by měla posloužit k zopakování a
rozšíření znalostí.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1. Úvod učitele formou rozhovoru o oxidaci a redukci. (5 min)
2.
Ukázka struktury programu a programového „prostředí“. Zadání úkolů pro
spolupracující skupiny žáků: každá skupina připraví po společném prostudování
programu prezentaci pro ostatní (např. max. 5 min dlouhou), v které se zaměří: 1.
skupina - na vysvětlení základních pojmů, 2. skupina - na prezentaci s vysvětlením
experimentu, 3. skupina - na rozbor experimentu, 4. skupina - zastoupení principů
redoxních reakcí v každodenním životě (kde můžeme „potkat“ redoxní reakce) (5
min),
3.
Práce ve skupinách s programem se zaměřením na zadanou úlohu, příprava
časově omezené prezentace. (15 min - upravit dle času v bodu 4.)
4. Prezentace výsledků jednotlivých skupin, korekce a hodnocení. (20 min).
Tipy/doporučení:
Důležité je zadání konkrétních úkolů pro práci s programem, dá se zvážit i odevzdání
„protokolu - textu“ (v bodech).
Odkazy:
Program REDOX I od konsorcia EDUCO kontakt: prof. RNDr. Jan Čipera, CSc., PřF UK
Praha, katedra učitelství a didaktiky chemie,e-mail: [email protected]
<mailto:[email protected]>.
Strana | 60
Obrázek 8.9-1 Program REDOX I
8.10 Acidobazické titrace - příprava na laboratorní cvičení
Acidobazické titrace - příprava na laboratorní cvičení
Cíle výukové jednotky: Zopakovat informace o acidobazických titracích a jejich
praktickém použití. Připravit se k provedení praktických titrací silné a slabé kyseliny
silnou bází.
Pomůcky/materiály: PC pro jednotlivce nebo pro skupiny žáků (3 - 5 žáků ve skupině) s
připojením na Internet a WWW-prohlížečem (MS Explorer).
Náročnost na přípravu: nenáročný - 5 min.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Výuka o acidobazických rovnováhách. Výklad, demonstrační experimenty apod.
Navrhovaná následující vyučovací hodina s využitím počítačového programu (Webovské
aplikace) by měla posloužit k zopakování a rozšíření znalostí a přípravě na laboratorní
cvičení - praktické provedení acidobazických titrací.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1.
Úvod učitele formou rozhovoru o acidobazických rovnováhách, zopakování
základních pojmů. (10 min)
2.
Ukázka struktury Webovské aplikace „Acidobazické titrace“ na adrese
<http://edu.uhk.cz/titrace> . Zadání úkolů - prostudovat materiály na uvedené adrese a
připravit protokol (dokument v textovém editoru např. MS Word) pro následující
laboratorní cvičení, který bude obsahovat: teorii acidobazických titrací, praktické použití,
návrh na provedení titrací silné a slabé kyseliny silnou bází (návod na provedení
laboratorního cvičení, koncentrace použitých látek 0,1 mol/l)), vzorové titrační křivky a
návrh na použití nejvhodnějšího acidobazického indikátoru k určení bodu ekvivalence. (5
min),
3. Práce jednotlivců nebo skupin s aplikací, příprava protokolů. (20 min)
Strana | 61
4.
Prezentace výsledků vybraných jednotlivců nebo skupin, korekce a instrukce pro
následující hodinu laboratorních cvičení. (10 min).
Odkazy:
Acidobazické titrace <http://edu.uhk.cz/titrace>
8.11 Chemie v kuchyni
Chemie v kuchyni
Cíle výukové jednotky:
Zopakovat a utřídit znalosti o kyselosti a zásaditosti vodných roztoků s aplikací na látky
kolem nás.
Pomůcky/materiály:
10 - 12 „chemikálií“ z domácnosti přinesených skupinami žáků na výuku, které se jim
zdají být z chemického hlediska kyselé a opakem kyselého, soupravy pro měření ve
skupinách (4 - 6 žáků) - pro každou skupinu: podle počtu donesených vzorků kádinky 100
- 150 ml (možno využít i plastové kelímky), odměrný válec, technické váhy nebo
předvážky, destilovaná voda (není bezpodmínečně nutná), skleněná tyčinka k míchání, fix
na popis kádinek nebo kelímků, souprava nebo soupravy pro měření pH s počítačem
umožňující krokové měření (CMS nebo ISES - Win).
Náročnost na přípravu:
Středně náročná - cca 20 min na přípravu 4 - 5 měřících stanovišť ve třídě nebo v
laboratoři.
Podrobný popis výukových aktivit:
Co musí předcházet vyučovací jednotce
Vyučovací jednotka by měla navazovat na přípravnou hodinu opakování tématu kyselost
a zásaditost vodných roztoků (chemie pro 8. ročník ZŠ), kde jsou zadány úkoly pro domácí
přípravu na „experimentální hodinu“. Zadaný úkol zní: po dohodě ve skupině a doma s
rodiči vyberte v kuchyni, v koupelně nebo v prádelně několik (10 - 12) vzorků látek, které
považujete z chemického hlediska za kyselé a několik, které jsou z chemického hlediska
jejich opakem. V diskusi s učitelem mají být dohodnuty podmínky odběru vzorku a forma
jejich transportu do školy.
Strukturace vyučovací jednotky 45 min (v závorce je uveden orientační čas pro realizaci
etapy)
1. Rozdělení skupin na připravená pracovní místa a zopakování úkolů - viz etapy 2. 5. (5 min)
2. Z přinesených vzorků připravte vodné roztoky: např. 5 ml přinesené kapaliny či 5
gramů přinesené pevné látky rozpusťte ve 100 ml (destilované) vody. Každý roztok
označte číslem a poznamenejte si jeho složení. (10 - 20 min dle práce ve skupině)
3.
Seřaďte roztoky dle výsledku dohody ve skupině od nejkyselejšího po
nejzásaditější (zapište si řadu čísel jednotlivých roztoků). (5 min)
4. Pomocí měřícího systému (krokové měření pH - krok je číslo vzorku, počet kroků
= počet roztoků) ověřte správnost „stupnice pH“, kterou jste vytvořili. Po změření
každého vzorku omyjte důkladně pH elektrodu čistou vodou. Je nebo není vše tak
kyselé, jak jste předpokládali? (10 min)
Strana | 62
5.
Diskuse ve skupinách nad dosaženými výsledky - vytištěné grafy pro každou
skupinu a prezentace výsledků zvoleným (určeným) mluvčím skupiny. (5 min)
Co může následovat v další vyučovací hodině
Navazovat může hodina v počítačové učebně, kde se provede další diskuse výsledků a
tzv. narovnání naměřené škály pH, např. v MS Excelu od nejkyselejšího po nejzásaditější
vzorek. Zadání naměřených dat do sloupců v tabulkovém procesoru a práce s nimi.
Tipy/doporučení:
Průběh hodiny je závislý na počtu měřících systémů, které jsou pro měření pH k dispozici.
Vyučovací jednotku je možné provést i s jedním měřícím systémem, neboť je vyzkoušeno,
že etapy 2. a 3. trvají skupinám žáků různě dlouho od 10 do 20 minut a mohou se u
měřícího systému vystřídat.
Důležitá je organizace práce ve skupinách, rozdělení úloh (rolí). Ve třídě, kde není zvykem
pracovat ve skupinách, doporučujeme využít dvouhodinovku, tj. 90 minut.
Při měření s pH elektrodou je třeba pracovat opatrně, po proměření každého vzorku
elektrodu důkladně omýt.
Obrázky:
Zdroje: Podle Bílek, M., Rychtera, J.: Laboratorní cvičení k učebnici Chemie krok za
krokem. Moby Dick, Praha, 1999. (ISBN 80-86237-04-4) Stránky: 25 - 26.
Obrázek 8.11-1 Tabulka s příklady přinesených vzorků
Strana | 63
Obrázek 8.11-2 Ukázka naměřených dat - tzv. subjektivní škály
proměřené systémem CMS
8.12 Kde se bere teplo?
Kde se bere teplo?
Cíle výukové jednotky:
Poznat rozdíly v průběhu chemických reakcí z hlediska výměny tepelné energie. Umět
rozlišit exotermickou a endotermickou chemickou reakci a podmínky jejího průběhu.
Poznat měření teploty s pomocí počítače.
Pomůcky/materiály:
2 kádinky, počítačový měřící systém s modulem a čidlem pro měření teploty (nejlépe 2
moduly a 2 čidla), 2 skleněné tyčinky, pentahydrát síranu měďnatého (modrá skalice),
hydroxid sodný, dekahydrát uhličitanu sodného, chlorid amonný. Pro doplňující
experiment: 3 kádinky (100 ml, 250 ml, 500 ml), odměrný válec, vodné roztoky hydroxidu
sodného a kyseliny chlorovodíkové o koncentraci 1 mol/l (á 500 ml) vytemperované na
stejnou teplotu (laboratorní).
Náročnost na přípravu:
Středně náročná - cca 10 - 15 min na přípravu demonstračního experimentu s jedním
počítačovým měřícím systémem, za předpokladu přímé dostupnosti chemikálií (na
přípravu roztoků pro doplňující experiment je třeba počítat přibližně s dalšími 15
minutami).
Podrobný popis výukových aktivit:
Co může předcházet vyučovací jednotce
Vyučovací jednotka by měla navazovat na první hodinu v tématu „Energie kolem nás“ často to bývá opakování pojmů jako chemická reakce, reaktanty a produkty. Z hlediska
mezipředmětových vztahů připomenutí fotosyntézy a dýchání.
Strukturace vyučovací jednotky (orientační čas pro realizaci etapy - celkem 45 min)
1. Opakování poznatků z úvodní hodiny o energii - chemické reakce a energie (5 10 min).
2.
Provedení demonstračního experimentu (v případě možnosti současného
Strana | 64
měření teploty dvěma teplotními čidly) nebo dvou experimentů v těsném sledu za
sebou. Do jedné kádinky nasypte cca 8 gramů nadrcené modré skalice a do druhé
kádinky cca 7 gramů dekahydrátu uhličitanu sodného. Do látek v obou kádinkách
vložíte teplotní čidla a zapněte měření teploty (čas měření cca 300 s). Po 50
sekundách měření přisypte, nejlépe současně (např. za pomoci vybraných žáků), do
kádinek připravená množství dalších látek (dalších reaktantů). Do první kádinky
přibližně 4 gramy nadrceného hydroxidu sodného a do druhé kádinky asi 2 gramy
chloridu amonného. Směsi látek v kádinkách opatrně zamíchejte skleněnými
tyčinkami a sledujte změny teploty (10 - 15 min).
3.
Diskuse o dosažených výsledcích, interpretace grafických záznamů teplotních
změn s výsledkem v definicích exotermické a endotermické reakce a pojmu reakční
teplo (10 min).
4.
Pro shrnutí v závěru vyučovací hodiny je možné využít diskusi o tepelném
zabarvení chemických reakcí z běžného života (spalování uhlí, pohon dopravních
prostředků, získávání kovů z rud apod.) (10 min).
5.
Pro nižší ročníky gymnázia je možné provést další experiment s počítačovým
měřením teploty - Vliv látkového množství reaktantů na tepelné zabarvení reakce. Do
kádinky 100 ml nalijeme 50 ml roztoku NaOH a v režimu krokové měření (celkem 6
kroků) změříme jeho teplotu. K roztoku v kádince přilijeme 50 ml roztoku HCl a
změříme ustálenou teplotu (2. krok). V dalších krocích změříme postupně ustálenou
teplotu v kádince, když smícháme 100 ml, 150 ml a 200 ml NaOH a HCl. Grafický
záznam z měření využijeme k vyvození závislosti látkového množství rektantů na
velikosti tepelného zabarvení reakce. Pokud není dostupné krokové měření, je
možné provést sadu experimentů podle metodiky experimentu v bodě 2 s odečtením
teplotních rozdílů v závislosti na látkovém množství reaktantů) (10 min).
Co může následovat v další vyučovací hodině
Po provedené hodině může následovat projektově orientovaná výuka na téma tepelné
zabarvení reakcí kolem nás - referáty, diskuse apod.
Tipy/doporučení:
V případě dostupnosti pouze jednokanálového měření teploty (jedno čidlo) je třeba
provést exotermickou a endotermickou reakci v těsné posloupnosti za sebou.
Obrázky:
Příklad grafického záznamu získaného z měření pomocí systému ISES
(<http://www.ises.info>) - endotermická reakce (reakce dekahydrátu uhličitanu sodného
a chloridu amonného) a s odečtením teploty.
Zdroje:
Podle Bílek, M., Rychtera, J.: Chemie na každém kroku. Moby Dick, Praha, 2000. (ISBN 8086237-05-2) Stránky: 102 - 105.
Strana | 65
Obrázek 8.12-1 Příklad grafického záznamu získaného ze systému ISES
Strana | 66
9 Použité zdroje a výběr z rozšiřující literatury
9.1 Literatura
1. Bílek, M. a kol.: IP - COACH a chemický experiment. Liberec: CMA Foundation
prostřednictvím MFF UK Praha a PEPEKO, 1995, 130 s.
2. Bílek, M. a kol.: Výuka chemie s počítačem. Hradec Králové: Gaudeamus, 1997.
3. Bílek, M.: Chemické experimenty se systémem ISES. Praha: MFF UK a PC InOut,
1995, 90 s.
4. Bílek, M.: Počítačová podpora experimentálních činností ve výuce. *Disertační
práce+, Praha: PdF UK, 1996.
5.
Brestenská, B., Nagy, T., Ganajová, M.: Vyučovanie a učenie sa chémie v
modernej škole s podporou informačných a komunikačných technológií. Bratislava:
ÚIPŠ, 2002.
6. Cyrus, P., Slabý, A., Bílek, M.: Informační technologie v přípravě středoškolských
učitelů technických předmětů. Hradec Králové: Gaudeamus, 1997.
7. Čipera, J.: Distanční vzdělávání pedagogických pracovníků (DVPP) na PřF UK. In:
Alternativní metody výuky - sborník příspěvků, VFU, Brno, 2003, s. 52 - 54.
8. Ganajová, M.: Průvodce Internetem pro učitele chemie. Prešov: MC, 1998.
9. Gibalová, I., Ganajová, M.: Multimédiá vo výučbe chémie. Informatika v škole, č.
19, 2000, s. 27 - 32.
10. Hlavenka, J. a kol.: Výkladový slovník výpočetní techniky a komunikací. III.
vydání, Praha: ComputerPress, 1997.
11. Holec, S. a kol.: Vybrané problémy z didaktiky prírodovedných predmetov.
Banská Bystrica: FPV UMB (Projekt Tempus 09272-95), 1999, 211 s.
12.
Klán, P., Mindl, J., Štědrý, A., Rubešová, E.: Chemická informatika. Pardubice:
FCHT Univerzity Pardubice, 1999.
13. Kmeťová, J., Tomeček, O.: Informačné a komunikačné zdroje učiva chémie na
gymnáziách. In: Acta Universitatis Mathei Bel, Ser. Chem. 4, Banská Bystrica: FPV
UMB, 2000, s. 131 - 135.
14. Kričfaluši, D.: Realizace profesní přípravy učitelů chemie v oblasti integrace ICT
do vzdělávání. In: Mechlová, E. (ed.): ICTE 2003 - Proceedings, University of Ostrava,
Ostrava, 2003, s. 114 - 118.
15. Myška, K. (ed.): Informační technologieve výuce chemie - sborník mezinárodního
semináře, Gaudeamus, Hradec Králové, 2004, 240 s.
16. Nápravník, V.: Výukový program CHEMIE 1 (LANGMaster ŠKOLA hrou). In:
Sborník katedry chemie FPE ZČU v Plzni - Chemie XX., Pedagogická fakulta ZČU, Plzeň,
2004, s. 117 - 132.
17. Pavlíková, A.: Problematika didaktických východísk tvorby výučbových prostredí
v podmienkach dištančného vzdelávania. In: eLearn - Žilina 2002, EDIS - vydvatelstvo
Žilinskej univerzity, Žilina, 2002, s. 89 - 94.
18. Stoffová, V. a kol.: Informatika, informačné technológie a výpočtová technika.
Terminologický a výkladový slovník. 1. vydanie, Nitra: FPV UKF, 2001.
19. Škoda, J., Doulík, P.: Popularizace výuky přírodovědných předmětů - nová výzva
pro oborové didaktiky? In: Bílek, M. (ed.): Aktuální otázky výuky chemie/Actual
Questions of Chemistry Education XV. - Sborník přednášek XV. Mezinárodní
konference o výuce chemie. Gaudeamus : Hradec Králové, 2005, s. 421 - 426.
20. Turčáni, M.: Informačné a komunikačné technológie vo výučbe prírodovedných
predmetov. Technológia vzdelávania, 9/2000, ročník VIII., 2000, s. 5 - 8.
21.
Turčáni, M., Bílek, M., Slabý, A.: Prírodovedné vzdelávanie v informačnej
Strana | 67
spoločnosti. Edícía Prírodovedec č. 115, Nitra : FPV UKF, 2003, 220 s.
¨
9.2 Internetové zdroje
http://www.infovek.sk
http://www.csch.cz/
http://www.scitech.cz/stlinky.htm
http://chemicke-listy.vscht.cz/
http://www.chemagazin.cz/info.html
http://jchemed.chem.wisc.edu/
http://www.holubec.cz
http://www.pachner.cz
http://www.langmaster.cz
http://www.slunecnice.cz
http://www.iskola.cz
Strana | 68

Podobné dokumenty

Chemické experimenty podporované PC ve výuce

Chemické experimenty podporované PC ve výuce hlavně náměty jak je využít v každodenní pedagogické činnosti se většinou dají rozdělit do následujících oblastí: • využívání kancelářského software pro přípravu a realizaci vybraných partií výuky ...

Více

Vybraná témata pro výuku chemie (2

Vybraná témata pro výuku chemie (2 Klanicová Alena Chemické reakce …………………………………………………………… 17

Více

teorie a praxe tvorby výukových materiálů

teorie a praxe tvorby výukových materiálů snadná dostupnost těchto technologií vytváří nebývalý prostor pro samostatnou a přímou realizaci výukových materiálů učitelem. Ještě před 50ti lety měl učitel k dispozici jako výukové materiály jen...

Více

závěrečná práce ICT výuka INF v chemii

závěrečná práce ICT výuka INF v chemii výukovém software podporujícím výuku chemie a příbuzných oborů, poukázat na možnosti, odlišnosti a zákonitosti při práci s tímto software. Je docela možné, že tuto práci použijí při svých přípravác...

Více