Počítačové simulace ve výuce
Počítačové simulace jsou mocným pomocníkem ve výuce, který může pomoci žákům lépe porozumět konceptům, provádět experimenty a rozvíjet kritické myšlení. Zkusme uvést několik tipů, jak lze počítačové simulace efektivně integrovat do výuky: Vizualizace složitých konceptů: Simulace umožňují vizualizaci složitých a abstraktních konceptů, což studentům usnadňuje jejich porozumění. Například ve fyzice mohou simulace znázorňovat pohyb těles, elektromagnetické pole nebo optické jevy. Experimentace bez rizika: Simulace umožňují studentům provádět experimenty bez rizika spojeného s reálnými situacemi. To je užitečné v oblastech jako chemie, biologie a fyzika, kde skutečná experimentace může být nákladná nebo nebezpečná. Zpětná vazba a analýza: Počítačové simulace umožňují studentům získat okamžitou zpětnou vazbu na své akce a experimenty. Mohou analyzovat výsledky a zkoumat, co se stane při různých nastaveních. Interaktivita: Simulace jsou interaktivní, což znamená, že studenti mohou ovlivňovat průběh simulace a zkoumat různé scénáře. To podporuje aktivní učení a experimentaci. Přístupnost: Simulace jsou často přístupné online a zdarma,…
Použití appletu pro výuku grafů
Současné kurikulární inovace přináší inovativní pohledu na vzdělávání. V rámci vzdělávací oblasti informatika dochází k implementaci výuky grafů do rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání, gymnázia a střední odborné vzdělávání. Tato novinka je součástí sady změn koncepce výuky, vycházející ze Strategie 2030, kdy se z původní vzdělávací oblasti informační a komunikační technologie transformuje vzdělávání do nové klíčové kompetence digitální gramotnost a nové vzdělávací oblasti informatika. Zavedení výuky grafů má za cíl poskytnout žákům možnost se seznámit s koncepty a principy grafů a jejich použitím v informatice. Grafy jsou matematickým abstraktním modelem, který slouží k popisu a analýze vzájemných vztahů mezi objekty. Mohou být využity pro modelování sítí, algoritmického rozhodování, vizualizaci dat a dalších oblastí. Cílem výuky grafů je žákům představit různé typy grafů – orientované grafy, neorientované grafy, vážené grafy, kružnice, cykly, stromy apod. V rámci výuky grafů budou žáci na různých úrovních vzdělávání seznámeni s algoritmickými postupy a technikami pro…
PADLET: NÁSTĚNKA, KTERÁ ZACHRAŇUJE UČITELSKÉ NERVY
Aplikace, bez které si bez nadsázky nedokážu představit svou učitelskou práci v poslední letech. Paradoxně taky aplikace, kterou mi ukázal jeden služebně starší velmi inspirativní kolega a já nechápal, proč bych ji měl používat. Takže – proč byste Padlet měli používat vy? A jak ho používám já? Padlet je vynikající online nástroj, který poskytuje virtuální nástěnku, na kterou mohou žáci, ale i ostatní učitelé, přidávat, komentovat a sdílet informace. Stal se pro mě velmi efektivním při kooperativní práci žáků, kdy žáci na padletu brainstormují, nahrávají postupně svou práci a reportují o postupu. Díky možnosti komentovat a reagovat na ostatní příspěvky je pak Padlet také skvělým nástrojem pro vzájemné hodnocení. Výhodou je, že je Padlet velmi přehledný a také dostupný kdykoliv a kdekoli, pokud máme připojení k internetu. Kromě textových příspěvků, vkládání obrázků a videí, nabízí také připojení souborů a v poslední době zvládá generovat i obrázky pomocí umělé inteligence. Při vytváření…
Pojetí výuky strojového učení na základních školách
Téma umělé inteligence se již po delší dobu objevuje v odborných i laických diskusích. Přelomový moment, jehož dopad si mohl všimnout téměř každý občan světa, však nastal až s nedávným příchodem jazykového modelu GPT, kterého využívají uživatelé OpenAI ChatGPT či Microsoft New Bing. Průmysl 4.0 je označení pro nadcházející inovace a proměny výrobních procesů prostřednictvím integrace internetu a digitalizace, což umožňuje plnou automatizaci výroby a souvisejících služeb. Úspěch v tomto paradigmatu závisí na nastavených a digitalizovaných procesech. Je zřejmé, že Průmysl 4.0 (často pojmenovaný také jako čtvrtá průmyslová revoluce) je fenoménem, který již nesouvisí jen s internetem a digitalizací, ale plně integruje prvky AI. Současná společnost začíná v každodenních činnostech zaznamenávat přítomnost „nových“ technologických prvků. Jedním z nich jsou všemožné aplikace pro nákupy (Rohlík.cz), rozvoz jídla (Wolt), či přepravu osob (Uber). Tyto aplikací umožňují obyvatelům pohodlnější plánování času a širší možnosti časového rozložení dne. Dále se čím dál častěji setkáváme se…
Objevování
Objevování neboli „umění objevovat“ (z řečtiny heuristika) je metodologický přístup, jímž se objevuje nové poznání na základě uvědomění si existence určitých pravidelností, které dosud nebyly ověřeny. Cílem heuristiky je objevování a používání metod a pravidel vedoucích k novým objevům. Autorem prvních heuristických pravidel byl DESCARTES – a dalších – LEIBNITZ. Dodnes však neexistují všeobecně uznávané heuristické metody (popř. techniky), proto se spíše hovoří o tzv. heuristických funkcích (Hellberg a Bílek, 2004): Nejčastěji používaným heuristickým prostředkem v této etapě jsou heuristické ukazatele (heuristiky), poskytované poznávajícím subjektům učitelem, a to v podobě otázek a doporučení, např.: S pojmem heuristiky je těsně spojen heuristický výklad nebo heuristický rozhovor, který má charakter pravděpodobnostního postupu. Jeho cílem je myšlenková podpora určitého řešení daného problému. Nejde zde o poskytnutí hotové odpovědi, spíše o posouzení dané odpovědi, jako užitečného prostředku v etapě hledání toho, co je třeba zdůvodnit, dokázat. Heuristický výklad je často výsledkem konkluze, která má svůj původ v analogii. Není to…
BÁDÁNÍ
Bádáním ve školním prostředí nebo badatelsky orientovaným vzděláváním či učením se rozumí přístup označovaný v anglickém jazyce jako IBL (Inquiry-Based Learning). Český ekvivalent tohoto pojmu je stále ještě předmětem diskusí, a tak je možné se setkat i s jinými pojmy označujícími stejný koncept, např. „badatelsky orientované vyučování nebo výuka“, ze slovenského překladu inspirovaná „výzkumně laděná koncepce vyučování“, případně objevné vyučování aj. Blízké tomuto konceptu jsou i známé komplexní výukové metody řešení problémů a projektová metoda. Každopádně je IBL (v přírodovědném vzdělávání IBSE – Inquiry-Based Science Education) založeno na odklonu od výuky bazírující na pouhém osvojování prezentovaných faktů a její transformaci na výuku, která klade důraz na koncepční porozumění a na vlastní proces osvojování znalostí (Bílek a Machková, 2015). Podstatou tohoto přístupu je zapojení učících se do objevování přírodovědných zákonitostí, propojování informací do smysluplného kontextu, rozvíjení kritického myšlení a podpora pozitivního postoje k přírodním vědám. Důraz je kladen na výukový proces založený na…
Simulace
Reálné životní prostředí před nás staví stále více prvků tzv. virtuálních prostředí, virtuálních světů apod. Pojem virtuálního prostředí je spojován s komunikací prostřednictvím počítačových technologií, s komunikací simulovanou (simulated), zprostředkovanou (remoted) nebo rozšířenou (extended). Virtuální komunikace tak bývá definovaná jako moderní technologický fenomén, prostřednictvím něhož se realizuje přenos informací, komunikace a další aktivity zprostředkované novými informačními technologiemi, při nichž obsahy, záměry či účastníci nemusí reálně existovat, mohou být zkreslené, nahrazené nebo uměle vytvořené, a to záměrně nebo nezáměrně (Bílek, 2009). Počítačové modelování a simulace jsou základem tzv. virtuálních laboratoří. Např. ve výuce chemie přicházejí v úvahu jejich aplikace jako: Virtuální laboratoř tak představuje využití tzv. appletů a jiných simulačních a animačních nástrojů k prezentaci zkoumaného předmětu nebo jevu (většinou měření nebo experimentu). Příkladem efektivního využití počítačové simulace ve výuce chemie mohou být tzv. virtuální měřící přístroje, kdy počítač generuje prostředí pro měření a prostřednictvím matematických nebo formálně-logických modelů generuje (modeluje, simuluje) i příslušný signál,…
ON-LINE EXPERIMENT
On-line experiment neboli vzdálená laboratoř či „vzdálené měření“ většinou označuje aktivity pracovišť případně jiných míst prezentujících záznamy dat, která tímto způsobem zpřístupňují vzdáleným spolupracujícím osobám přístroje a měřící systémy, které pro ně byly (buď z časových nebo finančních důvodů) jinak nedostupné. Ve většině případů se jedná o zpřístupnění průběžně snímaných dat (např. meteorologické družice, seismografy, hmotnostní spektrografy, výkonné spektrální přístroje aj.), někdy může vzdálený uživatel i ovlivňovat uspořádání měřícího systému a snímání dat podle vlastních potřeb. Takové přístupy je možné z vědeckého prostředí transformovat i do školního prostředí. Vzdálené školní měření je možné reálně vyzkoušet např. na adrese http://www.ises.info, kde je možné reálné ovládání vzdálených experimentů z dynamických WWW stránek bez jakéhokoliv speciálního programu (Lustig 2003). Experiment “Řízení výšky hladiny”, ovládaný přes internet umístěný na stránkách Interaktivního internetového laboratorního studia iSES (http://kdt-14.karlov.mff.cuni.cz) (Lustig 2003) Ze vzdálených měření je možné ve školní praxi využít data např. z on-line měření počasí (měření teploty, relativní vlhkosti,…
EXPERIMENT
Důležitým metodologickým nástrojem poznávání nejen v přírodních vědách je experiment, sloužící k ověřování předpokládaných výsledků bádání, tedy k určování pravdivosti (verifikaci) formulovaných hypotéz. Jde o metodu, při níž se zkoumají za kontrolovaných a řízených podmínek jevy reálného světa. Experiment se uskutečňuje na základě teorie, která určuje nastavení problému a interpretaci dosažených výsledků. Používají se různé druhy experimentů. Nejjednodušší je kvalitativní experiment. Jeho cílem je zjištění existence nebo neexistence určitého jevu předpokládaného v teorii. Složitější jsou kvantitativní experimenty, zahrnující měření vlastností zkoumaných jevů (Fajkus, 2005). Používá se také myšlenkový experiment, který se vztahuje k teorii a spočívá v soustavě myšlenkových operací, které se dotýkají idealizovaných objektů. Myšlenkový experiment má za úlohu vyjasnit vzájemné vztahy základních principů určité teorie prostřednictvím teoretických modelů reálných experimentálních situací (Popper, 1997). Významnou pozici má experiment v procesu objevování, kdy může přebírat různé funkce (Hellberg a Bílek, 2004): Experiment může být často i bezprostředním nástrojem řešení velkého množství různých typů problémů a lze ho realizovat podle…
Práce se zdroji/příklady/situacemi
Výuka využívající různé zdroje dostupné např. na internetu vyžaduje ověřená metodická a technická doporučení pro její praktickou realizaci. Vyučovací jednotky (vyučovací hodiny, vyučovací bloky, projekty apod.) mohou mít různou strukturu. Na příkladu výuky chemie lze rozlišit řadu typů „vyučovacích hodin s internetovou podporou“ (Bílek a Ulrichová, 2007): Vyhledávání informací Prezentace informací Učitel využívá prezentace učiva k výkladu, učivo je obohacené animacemi, obrazovým materiálem, videosekvencemi apod. Výuka vedená počítačem Žáci pracují s výukovým programem (výklad nové látky, procvičování, opakování, hodnocení apod.). Využití softwarových nástrojů k žákovské tvorbě Využití programů k vytváření vzorců, molekul, aparatur, tvorba textových dokumentů, tabulek, grafů, prezentace aj. Modelování objektů výuky a činností žáků Podpora experimentální činnosti Měření s počítačem (vzdálené laboratoře, vzdálená měření). Výuku využívající zdroje, příklady či situace lze podpořit zadáváním úkolů, u nichž bude prvotní nabídka (např. prověřených www adres, WebQuest). To může být jednak pomoc pro soustředění na podstatu úlohy a jednak motivace k dalšímu smysluplnému vyhledávání nových informací i v…