STEM výuka nadaných žáků
V rámci podpory nadaných žáků naší školy je domluven společný projekt,
který podpoří vzdělávací aktivity nadaných žáků ze ZŠ F. L. Čelakovského. Jednotlivé níže popsané aktivity budou realizovány pro vybrané žáky školy v týdnu od 6. června v Českých Budějovicích na Pedagogické fakultě JU. Žákům se budou věnovat odborníci z kateder fyziky, biologie, informatiky a matematiky v sounáležitosti s konceptem STEM. Koncept STEM vznikl v USA v 90. letech minulého století pro označení vzdělávání v oborech přírodní vědy (Science), techniky (Technology) a technologie (Engineering) a matematika (Matematics). Žáci absolvují ve 12- ti členných skupinách pod vedením lektorů postupně vzdělávací aktivity rozvíjející nadaní v STEM předmětech.
Fyzika a technika
Na základě vlastního 2D náčrtu vytvoří 3D model za pomoci modelovacího softwaru. Hotový model vyexportuje a připraví pro 3D tisk. Žák se seznámí se základy tvorby objemových těles ve 3D modelování; dokáže vytisknout základní tvary pomocí 3D pera a na 3D tiskárně; získá schopnost orientovat se v základech technické dokumentace; prohloubí úroveň své prostorové představivosti a tvořivosti. Podle návodu sestaví stavebnici
do požadované podoby. V rámci zadání opracuje pomocí stavebnice daný materiál. Získaný výrobek dle potřeby ručně dokončí a celkový vzhled dokončí gravírovacím přístrojem a pájecím perem. Žák umí sestavit soustruh, lupínkovou pilu a brusku ze stavebnice; obrobí polotovar na soustruhu; dle šablony vyřízne z polotovaru výrobek na lupínkové pile; gravírovacím přístrojem a pájecím perem provede povrchové úpravy; provede na brusce odstranění otřepů dřeva. V rámci aktivity žák řeší vybrané experimentální úlohy fyzikální olympiády kategorie E, F, G. K úlohám dostane textové zadání a pomůcky včetně měřidel. Pod vedením lektora provádí návrh měření a jeho ověření. Žák umí určit průměrnou hodnotu fyzikální veličiny; pracuje s fyzikálními měřidly; dokáže navrhnout řešení výzkumné otázky; na základě měření oddiskutuje získané hodnoty a stanoví závěr.
Informatika
Účastníci sestaví ze stavebnice Lego Mindstorms robotické vozítko. Seznámí se s programovacím prostředím EV3 Classroom. Vytvoří pro robota program a robota oživí. Vyzkouší si řízení jeho pohybu programem. Vyzkouší funkci senzorů a zpracování dat z těchto senzorů robotem. Účastník se orientuje v blokovém programovacím prostředí; sestaví robota podle návodu; sestaví program pro robota; nahraje program do robota, spustí jej a odladí; naprogramuje motory pro pohyb robota; připojí a naprogramuje senzor. Účastníci budou analyzovat chování a funkčnost skutečného tempomatu v automobilu. Následně pro robotické vozítko sestaví program, podle něhož bude robot automaticky reagovat na překážku v cestě nebo pomalu se pohybující předmět korekcí své rychlosti. Program optimalizují. Ukázka robota VEX IQ. Workshop. Účastník se orientuje
v blokovém programovacím prostředí; analyzuje problém a rozhodne, jak jej pomocí robota řešit; zvolí vhodný typ senzoru a jeho nastavení; sestaví program pro robota, spustí jej a odladí; otestuje, nalezne a odstraní běhové chyby; optimalizuje program a chování robota. Účastníci se seznámí s programovatelnou deskou Micro:bit
a budou vytvářet jednoduché programy s efektem rozsvěcení rastru světelných diod. Do programu zakomponují události ze zabudovaných senzorů. Vytvoří jednoduché prvky nositelné elektroniky, např. hlásič nebo krokoměr. Workshop. Získané kompetence: účastník orientuje se v programovacím prostředí Makecode; používá vestavěné senzory a výstup přes displej; analyzuje problém a řeší jej sestavením programu; ladí a testuje vytvořený program. Účastníci použijí programovatelnou desku Micro:bit nebo Ozobota jako centrální prvek zařízení, které bude simulovat některý z prvků chytré domácnosti (automatický fén, krokoměr, automatická klimatizace nebo robotický vysavač). Budou vytvářet program, který odladí tak, aby v praxi fungoval. Workshop. Získané kompetence: účastník se orientuje v programovacím prostředí Makecode; používá vestavěné senzory a výstup přes displej; analyzuje problém a řeší jej sestavením programu; ladí a testuje vytvořený program.
Biologie
V rámci bloku se žáci naučí základní metodiku pozorování, sběru a determinace vodních organismů na fakultní výukové zahradě. V případě nepříznivého počasí je možné blok přesunout do učebny a zpracovávat materiál lektory předem nasbíraný. Žák se seznámí se základy sběru biologického materiálu v terénu; dokáže využít adekvátní pomůcky (smýkačka, cedník, epruvety, terénní lupy apod.); umí zaznamenat základní údaje o lokalitě
a mikrohabitatu, zvládne orientační determinaci materiálu; dokáže pracovat s jednoduchým určovacím klíčem.
V rámci bloku se žáci naučí základní metodiku pozorování a sběru terestrických rostlin a živočichů na fakultní výukové zahradě. V případě nepříznivého počasí je možné blok přesunout do učebny a zpracovávat materiál lektory předem nasbíraný. Žák se seznámí se základy sběru biologického a geologického materiálu v terénu; dokáže využít adekvátní pomůcky (smýkačka, epruvety, terénní lupy apod.); umí zaznamenat základní údaje
o lokalitě a mikrohabitatu; zvládne orientační determinaci materiálu; dokáže pracovat s jednoduchým určovacím klíčem. V rámci bloku žák řeší vybrané experimentální úlohy biologické olympiády okresního nebo krajského kola kategorie C a D zaměřené na živou přírodu. K úlohám dostane textové zadání a pomůcky. Úlohu řeší pod supervizí lektorů. Žák umí pracovat s biologickým materiálem (přírodninami); pracuje s laboratorními pomůckami (mikroskop a potřeby k mikroskopování, stereomikroskop, lupa); dokáže pracovat podle dané metodiky; dokáže vyvodit závěry na základě provedeného experimentu nebo pozorování; zvládne biologický nákres. V rámci bloku žák řeší vybrané experimentální nebo teoretické úlohy biologické olympiády okresního nebo krajského kola kategorie C a D nebo speciálně designované úlohy zaměřené na neživou přírodu (geologické vědy). K úlohám dostane textové zadání a pomůcky. Úlohu řeší pod supervizí lektorů. Žák: umí pracovat s přírodním materiálem (přírodninami); pracuje s laboratorními pomůckami, mapami; dokáže pracovat podle dané metodiky; dokáže vyvodit závěry na základě provedeného experimentu nebo pozorování.
Matematika
Cílem je ukázat, že matematiku běžně využíváme v každodenním životě, i když si to možná většina z nás ani neuvědomuje. Žák získá představu o tzv. aplikované matematice; seznámí se s ukázkami aplikace matematiky
v reálném světě; naučí se např. „odhalovat“ chyby při přenosu dat; stanovit riziko při hazardní hře; rozhodnout, která z variant je výhodnější. Cílem je, aby si žáci uvědomili, že v matematice je důležitá nejenom znalost určitých tvrzení, ale i schopnost umět jejich platnost ověřit či zdůvodnit. Při tvorbě vlastního modelu
a při přípravě vystoupení budou žákům pomáhat dva vybraní studenti učitelství matematiky. Žák si prohloubí úroveň svých matematických znalostí; vytipuje pod vedením lektora vhodné matematické tvrzení (každá skupinka 2-3 žáků bude mít jiné); vytvoří z papíru, kartonu atd. jeho odpovídající model; připraví krátké zdůvodnění; prezentuje své závěry před ostatními žáky. Žáci budou řešit úlohy, které budou vyžadovat nejen logické myšlení, ale i schopnost propojit znalosti z předmětů jako je matematika, občanská výchova, informatika. Žáci si osvojí: různé přístupy k řešení problému; aplikování matematiky v běžném životě; existenci nejednoznačného pohledu na svět financí. Žáci se budou věnovat řešení problémů a dokazování v geometrii. Žáci si různé přístupy k řešení problému; základní postupy dokazování; efektivní využití počítače; znalost
o praktických aplikacích.