Poznań 12.12.2003 Program COACH i jego wykorzystanie Ewa Mioduszewska AMSTEL Institute University of Amsterdam.

Prezentacja na temat: "Poznań 12.12.2003 Program COACH i jego wykorzystanie Ewa Mioduszewska AMSTEL Institute University of Amsterdam."— Zapis prezentacji:

1 Poznań 12.12.2003 Program COACH i jego wykorzystanie Ewa Mioduszewska AMSTEL Institute University of Amsterdam

2 Poznań 12.12.2003 Program n n Instytut AMSTEL i Fundacja CMA n n Komputerowe wspomaganie nauczania przyrody w szkołach holenderskich n n Sprzęt – Interfejsy i czujniki CMA n n Coach 5 – uniwersalne środowisko do uczenia się i nauczania przedmiotów przyrodniczych, techniki i matematyki n n Polska wersja Coach 5 – CD ROM, licencja, materiały dodatkowe

3 Poznań 12.12.2003 Instytut AMSTEL Amsterdam Mathematics, Science and Technology Education Laboratory Faculty of Science, Universiteit vam Amsterdam n Instytut zajmujący się badaniami dydaktycznymi związanymi z wykorzystaniem komputera w przedmiotach przyrodniczych i technicznych na wszystkich poziomach nauczania. n Centrum doradcze Ministerstwa Edukacji n Misja: podniesienie poziomu nauczania przedmiotów przyrodniczych oraz matematyki, współpraca ze szkołami średnimi n Międzynarodowy program Master of Mathematics & Science Education n Kształcenie nauczycieli Synchronous Distance Learning for Teachers in SchoolsSynchronous Distance Learning for Teachers in Schools

4 Poznań 12.12.2003 CMA Center for Microcomputer Applications n Fundacja CMA, założona w roku 1987 przy poparciu Ministerstwa Edukacji, jest niezależną organizacją stowarzyszoną z Instytutem AMSTEL. n Zajmuje się promowaniem i rozpowszechnianiem produktów (sprzętu, oprogramowania i materiałów dydaktycznych) stworzonych przez AMSTEL. n Jest organizacją nie działająca dla zysku (non-profit). Jej fundusze wykorzystywane są do finansowania badań dydaktycznych prowadzonych przez AMSTEL. n Sprzęt CMA, produkowany jest przez wyspecjalizowane firmy i spełnia normy ISO. n Fundacja CMA jest reprezentowana w wielu krajach, między innymi w Austrii, Belgii, Czechach, Finlandii, Francji, Grecji, Hiszpanii, Meksyku, Norwegii, Singapurze, Szwecji i Stanach Zjednoczonych.

5 Poznań 12.12.2003 Trochę historii... n 81 - 86: komputery domowe Wiele różnych programówWiele różnych programów Pomiary/Modelowanie (DMS, J.Ogborn)Pomiary/Modelowanie (DMS, J.Ogborn) n 86 - 94: DOS/PC (Coach 1 - 4) Pakiet programów do wykonywania doświadczeń wspomaganych komputerowo (interfejs UIA), przetwarzania i analizy danych, modelowaniaPakiet programów do wykonywania doświadczeń wspomaganych komputerowo (interfejs UIA), przetwarzania i analizy danych, modelowania n 94 - 03: Windows (Coach Junior, Coach 5 – 16 bit) Uniwersalne środowisko: pakiet programów + środowisko autorskie + treść nauczania (aplikacje multimedialne)Uniwersalne środowisko: pakiet programów + środowisko autorskie + treść nauczania (aplikacje multimedialne) n 04 -..: internet (Coach 6 (32 bit) -..) Doświadczenia internetowe / grupowa praca uczniów (collaborative work)Doświadczenia internetowe / grupowa praca uczniów (collaborative work) MatematykaMatematyka

6 Poznań 12.12.2003 n Otwarte uniwersalne środowisko do wykorzystania na lekcjach fizyki, biologii, chemii, techniki. n Niezbędne elementy: OprogramowanieOprogramowanie Oprzyrządowanie: interfejsy, czujniki,etc.Oprzyrządowanie: interfejsy, czujniki,etc. Materiały dydaktyczneMateriały dydaktyczne Szkolenie nauczycieliSzkolenie nauczycieli Główne przesłanie...

7 Poznań 12.12.2003 n Upodobnienie procesu nauczania do procesu badania naukowego podobnego do pracy naukowców (elementy TI integralną cześcią nauczania przedmiotów) n Stworzenie systemu uaktywniającego samodzielną pracę uczniów, angażujących się w „konstruowanie własnej wiedzy” n Zmniejszenie bariery pomiędzy codziennym doświadczeniem uczniów a fizyką szkolną. n Możliwość wielokrotnego wykorzystania w różnych grupach wiekowych i dla szerokiej grupy zastosowań n Możliwość modyfikacji odpowiednio do różnych sytuacji edukacyjnych Ważne aspekty...

8 Poznań 12.12.2003 Poziom wykorzystania w Holandii Kluczowe wskaźniki: n Program Nauczania n Egzaminy n Podręczniki n Dane ze szkół (na podstawie kwestionariusza: Umiejętności i podejście nauczycieliUmiejętności i podejście nauczycieli Poziom wykorzystania w szkołachPoziom wykorzystania w szkołach Wyposażenie szkółWyposażenie szkół

9 Poznań 12.12.2003 Program Nauczania n Poziom Basisvorming (gimnazjum) Dziedzina: UmiejętnościDziedzina: Umiejętności Cel: Uczniowie powinni umieć przeprowadzić pomiar z komputerem i rozumieć przebieg procesu. Ten cel pojawił się w programie fizyki, chemii oraz biologii w roku 1993.Cel: Uczniowie powinni umieć przeprowadzić pomiar z komputerem i rozumieć przebieg procesu. Ten cel pojawił się w programie fizyki, chemii oraz biologii w roku 1993.

10 Poznań 12.12.2003 n Przykłady: Pomiar z komputerem, interfejsem i czujnikamiPomiar z komputerem, interfejsem i czujnikami Przetwarzanie danych : wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego do analizy danych pomiarowychPrzetwarzanie danych : wykorzystanie arkusza kalkulacyjnego do analizy danych pomiarowych Zrozumienie (wyjaśnienie) przebiegu procesu: przewidywanie wykresu, obserwacja procesu na monitorze, porównywanie wykresów.Zrozumienie (wyjaśnienie) przebiegu procesu: przewidywanie wykresu, obserwacja procesu na monitorze, porównywanie wykresów. Program Nauczania

11 Poznań 12.12.2003 n Poziom - Liceum (od 1998): UmiejętnościUmiejętności – Uczeń umie posługiwać się komputerem i oprogramowaniem do dokonania pomiaru, analizy danych (arkusz kalkulacyjny) i symulacji – Uczeń umie wykorzystać komputer do sterowania systemami automatycznej regulacji W innych dziedzinach (przedmiotowych) wykorzystanie TI zostało wyrażone w celach np.W innych dziedzinach (przedmiotowych) wykorzystanie TI zostało wyrażone w celach np. – Uczeń potrafi zmierzyć położenie i prędkość obiektu wykorzystujac komputer i czujnik – Uczeń potrafi wykorzystać model komputerowy do opisu ruchu obiektu np. ruchu satelity Program Nauczania

12 Poznań 12.12.2003 Pytania egzaminacyjne n Model ruchu piłki golfowej Uczniowie muszą uzupełnić model - równania opisujące a i v oraz ustawić bloki równań w odpowiedniej kolejności

13 Poznań 12.12.2003 n Wyniki modelu Uczniowie musza odczytać kąt nachylenia z wykresu Pytania egzaminacyjne

14 Poznań 12.12.2003 n Zaprojektowanie automatycznego systemu detekcji dymu Pytania egzaminacyjne

15 Poznań 12.12.2003 Podręczniki n Poziom: Gimnazjum (14 lat) n Zadanie: Wizualizacja fal dźwiękowych

16 Poznań 12.12.2003 n Poziom: Gimnazjum (15 lat) n Zadanie: Pomiar prędkości dźwięku Podręczniki

17 Poznań 12.12.2003 n Poziom: Liceum (15-16 lat) n Zadanie: wstęp do pomiarów z programem IP-Coach Podręczniki

18 Poznań 12.12.2003 n Poziom: Liceum (16-17 lat) n Zadania: Wprowadzenie pojęć rozdzielczości i szybkości próbkowania Ćwiczenia np. z Kalibracją Podręczniki

19 Poznań 12.12.2003 n Poziom: Liceum (16-17 lat) n Zadanie: przetwarzanie i analiza danych, drgania tłumione Podręczniki

20 Poznań 12.12.2003 n Poziom: Liceum (16-17 lat) n Zadania: Symulacje z modelem Porównianie wyników doświadczenia i modelu Uwzględnienie tarcia w modelu Podręczniki

21 Poznań 12.12.2003 Dane ze szkół Na podstawie kwestionariusza w 95/96 (103 średnie szkoły) n Bardzo pozytywne nastawienie nauczycieli - wykorzystanie w pracowniach i do samodzielnych doświadczeń uczniowskich (90%) n W 50% szkół nauczyciele Fizyki, Chemii i Biologii wspólnie wykorzystują komputery i sprzęt do wykonywania pomiarów n Sekcja Fizyki ma średnio 3 komputery, najlepiej byłoby mieć 9 (realizowane obecnie) n Z każdej szkoły około 2 nauczycieli przeszło szkolenie

22 Poznań 12.12.2003 Dane ze szkół n Umiejętność posługiwania się programem przez nauczycieli Fizyka 50%Fizyka 50% Chemia23%Chemia23% Biologia2%Biologia2% n Wykorzystanie w klasie (przez nauczycieli) : Fizyka 10% regularnie,66% czasamiFizyka 10% regularnie,66% czasami Chemia 5%28%Chemia 5%28% Biologia 0%0%Biologia 0%0% n Wykorzystanie przez uczniów: Fizyka 48% czasami,52% nigdyFizyka 48% czasami,52% nigdy Chemia 25%19%Chemia 25%19% Biologia 0% 100%Biologia 0% 100%

23 Poznań 12.12.2003 Dzisiaj... n Zmiany w Programie Nauczania n Zmiana sposobu pracy ucznia n Czy uczniowie lepiej się uczą? Bardziej interesujące doświadczenia – wyeliminowanie żmudnych i pracochłonnych obliczeń, więcej czasu na analizę, możliwość porównania teorii z wynikami doświadczeniaBardziej interesujące doświadczenia – wyeliminowanie żmudnych i pracochłonnych obliczeń, więcej czasu na analizę, możliwość porównania teorii z wynikami doświadczenia Wiele narzędzi umożliwiających samodzielną pracę uczniów (independent investigations)Wiele narzędzi umożliwiających samodzielną pracę uczniów (independent investigations) Wiele badań wskazuje naWiele badań wskazuje na –Lepsze rozumienie i interpretacje wykresów –Lepsze rozumienie pojęć

24 Poznań 12.12.2003 Sprzęt: Interfejsy i czujniki CMA n Interfejsy: UIA/UIB BoardsUIA/UIB Boards CoachLab II interfejsCoachLab II interfejs ULAB – przenośny rejestrator danychULAB – przenośny rejestrator danych n Czujniki Szeroki zakresSzeroki zakres „Inteligentne”„Inteligentne”

25 Poznań 12.12.2003 CoachLab II n 4 wejścia analogowe 0-5V i -10 - +10V (2 wejścia BT i dwa wejścia dla wtyków 4 mm) n Wejście cyfrowe do podłączenia (1 lub 2) ultradźwiękowych mierników odległości n 4 pary wyjść dwukierunkowych do sterowania urządzeniami wykonawczymi (lampki, silniczki itp. ) n 12 bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy n Max. Częstotliwość próbkowania – 40 kHz n Połączenie z komputerem przez port szeregowy

26 Poznań 12.12.2003 Automatyzacja eksperymentów n CoachLab II daje możliwość prowadzenia pomiarów i kontrolowania urządzeń wykonawczych. Dzięki temu uczniowie mają możliwość sterowania procesami, automatyzacji pomiarów i badania zachowania się systemów automatycznej regulacji. n Przykład: automatyczne miareczkowanie

27 Poznań 12.12.2003 ULAB n Przenośny rejestrator danych, który może być używany w różny sposób w pracowni szkolnej lub w terenie: jako uniwersalny miernik do bezpośredniego pomiaru wielkości fizycznych mierzonych przez połączone z nim czujniki;jako uniwersalny miernik do bezpośredniego pomiaru wielkości fizycznych mierzonych przez połączone z nim czujniki; jako samodzielny rejestrator danych do pomiarów bez połączenia z komputerem, z bieżącym wyświetlaniem wyników pomiarów na własnym ekranie ciekłokrystalicznym;jako samodzielny rejestrator danych do pomiarów bez połączenia z komputerem, z bieżącym wyświetlaniem wyników pomiarów na własnym ekranie ciekłokrystalicznym; jako interfejs pomiarowy połączony z komputerem z bieżącym wyświetlaniem wyników na monitorze komputera.jako interfejs pomiarowy połączony z komputerem z bieżącym wyświetlaniem wyników na monitorze komputera.

28 Poznań 12.12.2003 ULAB n 4 wejścia analogowe 0-5V i -10 - +10V typu BT n 2 wejście cyfrowe do podłączenia np. ultradźwiękowych mierników odległości n 128 KB pamięci FLASH (wewnętrzny system operacyjny) n 512 KB SRAM – max. 250 000 punktów n Ekran ciekłokrystaliczny (128x64) n Klawiatura z 10 przyciskami n 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy n Max. częstotliwość próbkowania – 100 kHz n Połączenie z komputerem przez port szeregowy lub przez port USB

29 Poznań 12.12.2003 Uniwersalne środowisko do uczenia się i nauczania przedmiotów przyrodniczych, techniki i matematyki. n Umożliwia: pomiary i sterowanie "on-" i "off-line"pomiary i sterowanie "on-" i "off-line" wideopomiary - pomiary ruchu na filmach wideowideopomiary - pomiary ruchu na filmach wideo analizę i przetwarzanie danych pomiarowychanalizę i przetwarzanie danych pomiarowych budowanie modeli dynamicznychbudowanie modeli dynamicznych n Obsługuje różne interfejsy pomiarowe: CMA ULAB, CoachLab i CoachLab II, UIA/UIB, Texas Instruments CBL 2, Vernier LabPro, LEGO DACTA Coach 5

30 Poznań 12.12.2003 n Pozwala tworzyć autorskie aplikacje multimedialne z tekstami, ilustracjami, klipami wideo... n Umożliwia przygotowywanie projektów i ćwiczeń na różnych poziomach (od szkoły podstawowej aż do matury) i w różnych sytuacjach edukacyjnych. n Dodatkowe funkcje zarządzania Menadżer projektów – dla ułatwienia organizacji ćwiczeń i projektówMenadżer projektów – dla ułatwienia organizacji ćwiczeń i projektów Edytor profilu – do przygotowania profilu, w którym startuje Coach.Edytor profilu – do przygotowania profilu, w którym startuje Coach. Środowisko autorskie

31 Poznań 12.12.2003 Demonstracje n Pomiar z rejestratorem ULAB n Wideopomiary n Modelowanie n Polska wersja Coach 5

32 Poznań 12.12.2003 Kontakt, dodatkowe informacje n http://www.cma.science.uva.nl n cmainternational@science.uva.nl n Ewa Mioduszewska miodus@science.uva.nl