3 TVORBA PROGRAMU VÝUČBY TEMATICKÉHO CELKU Pri plánovaní výučby učiteľom ide o vytvorenie programu, ktorým môže byť: - Časovo-tematický plán (na celý školský rok) - Plán tematického celku (pre danú časť učiva v školskom roku) Takýto plán obsahuje základné informácie, ktoré sa dotýkajú vybraného predmetu v rámci jedného časového úseku. Podrobne je tu opísaný rozvrh výučby jednotlivých častí preberaného učiva a jeho hodinová dotácia. Poslanie programu výučby Plán výučby má za úlohu vytvoriť optimálne podmienky pre obsahovú, metodickú, organizačnú a materiálno-technickú stránku výučby. Kvalitne zostavený program výučby je kľúčový dokument, ktorý uľahčuje proces vyučovania učiteľov, aj učenia sa študentov. Učiteľ môže plánom výučby ovplyvniť spôsob hodnotenia svojich študentov a určiť podmienky, ktorých splnenie je jedným z predpokladov pre úspešné zvládnutie učiva. Hlavnou výhodou, ktorú tematický plán predstavuje pre učiteľa, je prehľadnosť rozpisu preberaného učiva. Jeho súčasťou je aj predpokladaný návrh zvládnutia učiva (sformulované ciele) v rámci vybraného časového obdobia (mesiacov, týždňov, dní). Učiteľ tak môže jednoducho zistiť, či je schopný splniť všetky požiadavky stanovené príslušným záväzným dokumentom (napr. školským vzdelávacím programom). Tematický plán pomáha pri efektívnej organizácii domácej prípravy študentov pre daný predmet. Môžu z neho zistiť základné témy, ktorým sa majú venovať (zvlášť v prípade diaľkového štúdia). Pomocou naplánovaných špecifických cieľov, systematizácie učiva a autotestu tematického celku sa môžu študenti kvalitnejšie pripraviť na záverečný test tematického celku. Indikátory kvality programu výučby 3.1 Identifikácia údajov programu 3.2 Stanovenie poslania a hlavných cieľov výučby tematického celku 3.3 Prínos výučby tematického celku pre rozvíjanie kľúčových kompetencií žiaka 3.4 Určenie medzipredmetových vzťahov 3.5 Voľba stratégií výučby tematického celku 3.6 Voľba materiálnych prostriedkov 3.7 Obsahový a časový rozpis učiva 3.8 Stanovenie špecifických cieľov vyučovacích hodín tematického celku 3.9 Vnútorný systém kontrolovania procesu výučby 3.10 Vlastné hodnotenie plánovania programu výučby tematického celku 61
Program výučby tematických celkov sa stanovuje pre jednotlivé triedy. Príklady zostavenia jednotlivých súčastí časovo-tematických plánov sú uvedené na ďalších stranách. 3.1 Identifikácia údajov programu výučby Napr.: Tematický celok: Ohrozenie biosféry Škola: Stredná odborná škola, Štefánikova 39, Svit Študijný odbor: 2841 6 technológia ochrany a tvorby životného prostredia Názov predmetu: Ekológia Časový rozsah výučby tematického celku: 2 h týždenne, spolu 12 h Ročník: prvý Trieda: 1.B, 1.C Vyučujúci: Mgr. Jana Nováková 3.2 Stanovenie poslania a hlavných cieľov výučby tematického celku Príklad pre tematický celok z fyziky Základné poznatky molekulovej fyziky a termodynamiky: Tepelnými javmi a vlastnosťami látok sa zaoberajú vedné odbory fyziky termodynamika a molekulová fyzika. Tieto javy a vlastnosti možno skúmať dvomi metódami: makroskopický spôsob skúmania (plyn v nádobe má tlak, objem, teplotu a hmotnosť) mikroskopický spôsob skúmania (plyn v nádobe sa skladá z určitého počtu molekúl, z ktorých každá má svoju hmotnosť, rýchlosť, kinetickú energiu. Ak chceme opísať, určiť určitú vlastnosť plynu (napríklad jeho teplotu), potom je to možné dvojakým spôsobom: termodynamickou metódou (určuje teplotu plynu nameraním tlaku, objemu a hmotnosti plynu) alebo štatistickou metódou (ktorá opisuje teplotu plynu z hľadiska jeho vnútornej štruktúry, charakteru pohybu molekúl a ich vzájomného silového pôsobenia) Takéto spôsoby poznávania vlastností látok (zvonku a zvnútra) umožňujú vzájomné sa dopĺňanie systému poznatkov o látkach, a tak získavanie na jednej strane ďalších poznatkov o štruktúre látok a na druhej strane predvídanie vplyvu tejto štruktúry na makroskopické, vonkajšie vlastností látok. Uvedený spôsob skúmania vlastností látok a javov pomáha lepšie žiakovi porozumieť mnohým prírodným javom, vysvetliť si javy a vlastností látok okolo nás, a tak často aj vyriešiť problémy bežného života, alebo im predísť. 62
3.2.1 Didaktická analýza obsahu učiva tematického celku Základnou úlohou, ktorú by mal učiteľ pri príprave na výučbu s riešením problémov urobiť, je didaktická analýza učiva. Je nevyhnutná pre určenie metód, foriem, materiálnych prostriedkov a cieľov výučby. Je to činnosť, keď učiteľ preštuduje obsah príslušného učiva a uvedomí si jeho vzdelávaciu hodnotu. Pri príprave na výučbu učiteľ si uvedomuje, že neplánuje svoje aktivity, ale aktivity žiakov. Ciele výučby sa vzťahujú na to, čo má žiak vykonať, čo sa má naučiť, čo má vo výučbe docieliť. Preto v požiadavkách na správne sformulovaný cieľ výučby je jasné vymedzenie výkonu žiaka, kvalita, podmienky a miera žiackeho výkonu. Didaktická analýza učiva je východiskom pre zvolenie vhodných metód a foriem výučby, stratégií výučby, ktoré sú primerané obsahu učiva. Ak chceme rozvíjať u žiakov tvorivé myslenie, potom didaktická analýza je prvým krokom, ktorý umožňuje hlbšie zoznámenie s učivom, vymedzenie vzťahov medzi poznatkami, umožňuje určiť, ktoré poznatky môže žiak použiť k riešeniu problémov. Obsah učiva nemá byť predimenzovaný, ak chceme procesuálnou stránkou výučby podporovať komplexný, osobnostný a sociálny rozvoj žiaka, jeho kritické a tvorivé myslenie, postoje a hodnotové vlastnosti. Aj preto výber a štruktúra učiva má byť premysleným dielom učiteľa a aj žiakov. Príklad: Veličiny a ich jednotky, fyzikálne konštanty hmotnosť molekuly, relatívna molekulová hmotnosť, molárna hmotnosť počet molekúl, relatívna početnosť, látkové množstvo medzimolekulová sila (príťažlivá, odpudivá, výsledná) kinetická, stredná kinetická, potenciálna energia molekúl termodynamická teplota, vnútorná energia, teplo tepelná kapacita, hmotnostná tepelná kapacita mol, kelvin, Celziov stupeň Avogadrova konštanta Pojmy, definície termodynamická sústava kalorimeter, kalorimetrická rovnica termodynamická a Celziova teplotná stupnica, trojný bod vody normálne podmienky (normálna teplota, normálny tlak) pravdepodobnosť javu Triedenia štyri hlavné znaky molekulového pohybu skupiny poznatkov, na ktorých je založená kinetická teória látok Zákony prvý termodynamický zákon 63
kalorimetrická rovnica štatistická zákonitosť medzi pravdepodobnosťou stavu sústavy molekúl plynu a nameranou relatívnou početnosťou tohto stavu Teórie kinetická teória látok model štruktúry plynu, kvapaliny a pevnej látky Javy a stavy tepelná výmena z hľadiska termodynamiky a molekulovej fyziky rovnovážny stav sústavy molekúl z hľadiska termodynamiky a z hľadiska molekulovej fyziky zmeny vnútornej energie telies Vzťahy, rovnice Vzťah medzi molárnou hmotnosťou a relatívnou molekulovou hmotnosťou látkovým množstvom a počtom molekúl látkovým množstvom a hmotnosťou látky strednou kinetickou a celkovou kinetickou energiou molekúl termodynamickou a Celziovou teplotou zmenou termodynamickej a Celziovej teploty tepelnou kapacitou a hmotnostnou tepelnou kapacitou teplom a zmenou teploty látky teplom dodaným látke, prácou a zmenou vnútornej energie kalorimetrická rovnica Grafy, znázornenia graf závislosti výslednej sily medzi dvoma molekulami od ich vzájomnej vzdialenosti histogramy pravdepodobnosti stavu sústavy molekúl plynu znázornenie vedľa seba zodpovedajúcich si teplôt termodynamickej a Celziovej stupnice graf závislosti teploty látky od dodaného tepla (ak sa nemení skupenstvo látky) Postupy činnosti, merania Postup pri experimentálnom určovaní a) tepelnej kapacity kalorimetra pomocou teplej a studenej vody b) hmotnostnej tepelnej kapacity látky pomocou zmiešavacieho kalorimetra Vzorové úlohy Napr.: Vysvetlite pomocou kinetickej teórie látok rozdielne a rovnaké vlastnosti plynných, kvapalných a pevných látok. (2) Uveďte a vysvetlite javy, ktoré dokazujú 64
- neusporiadaný pohyb molekúl - nespojitú štruktúru látok - pôsobenie príťažlivých síl medzi molekulami - pôsobenie odpudivých síl medzi molekulami - krátkodosahové pôsobenie medzimolekulových síl - smerovanie sústavy molekúl k stavom s vyššou pravdepodobnosťou výskytu (2) Charakterizujte vnútornú energiu telesa, vysvetlite spôsoby jej zmien. (2) Vysvetlite, ako súvisí vnútorná energia látky s jej teplotou, akými spôsobmi možno meniť vnútornú energiu, uveďte príklady. (2) Teplota telesa sa zvýšila zo začiatočnej hodnoty 19,6 C na konečnú hodnotu 68,2 C. Vyjadrite začiatočnú a konečnú teplotu v kelvinoch. Vyjadrite v kelvinoch rozdiel konečnej a začiatočnej teploty. (3) Vypočítajte teplo potrebné na zohriatie vody z 0 C na 100 C. (3) Vypočítajte výslednú teplotu vody, ak zmiešame liter vody s teplotou 20 C a dva litre vody s teplotou 40 C. (3) Znázornite graf závislosti teploty od dodávaného tepla pre 1 kg ľadu so začiatočnou teplotou 10 C a pre 1 kg vody so začiatočnou teplotou 0 C pri normálnom tlaku. (3) Vypočítajte prírastok teploty olovenej gule pri dokonale nepružnom dopade zo známej výšky, ak predpokladáme, že si nevymieňa energiu s okolím. (3) Vypočítajte prírastok vnútornej energie dreva a strely, ktorá v ňom uviazne, ak je známa hmotnosť a rýchlosť strely. (3) Vysvetlite platnosť zákona zachovania energie - pri odrazoch loptičky od podložky - pri tepelnej výmene medzi kovovým valčekom a vodou v kalorimetri s danou tepelnou kapacitou (3) Napíšte a interpretujte rovnicu prvého termodynamického zákona pre rôzne nové prípady mechanických a tepelných dejov. (4) (1),(2),(3),(4) úrovne náročnosti podľa Niemierka 3.3 Prínos výučby tematického celku pre rozvíjanie kľúčových kompetencií - uviesť, ktoré kľúčové kompetencie sa v danom tematickom celku budú jeho výučbou najviac rozvíjať, vychádzať treba z profilu absolventa príslušného študijného odboru A) komunikačné (k dorozumievaniu sa v materinskom a cudzích jazykoch) Napr.: navrhovať návody k činnostiam, písať odborné materiály a dokumenty v materinskom a cudzom jazyku, 65
B) matematické, prírodovedné a technické (k využívaniu matematiky, základov vedy a techniky v bežnom živote) Napr.: opísať osvojené prírodovedné poznatky a vzťahy medzi nimi, používať správnu terminológiu a symboliku, porozumieť prírodným zákonom, C) informačné (k využívaniu informačno-komunikačných technológií a k narábaniu s informáciami) Napr.: evidovať, triediť a uchovávať informácie tak, aby ich žiak mohol využívať pri práci, D) na riešenie problémov (tvorivo a kriticky samostatne riešiť problémy bežného života) Napr.: vybrať vhodný postup pre realizáciu zvoleného riešenia a dodržiavať ho, E) učebné (k učeniu sa ako sa učiť) Napr.: poznať vlastné preferované stratégie učenia sa, učebný štýl, osvedčené metódy učenia sa, F) sociálne a personálne (k interpersonálnym vzťahom, k sebautváraniu, sebariadeniu osobnosti) Napr.: samostatne pracovať a zapájať sa do práce kolektívu, riadiť jednoduchšie práce v menšom kolektíve, niesť zodpovednosť aj za prácu druhých, G) pracovné a podnikateľské (k zamestnateľnosti a k uskutočňovaniu myšlienok) Napr.: samostatne plánovať financie, základné prostriedky a nehnuteľnosti vzhľadom na potreby a ciele manažmentu podnikania, H) občianske a kultúrne (k zapájaniu sa do občianskeho života, k podporovaniu kultúrnych hodnôt) Napr.: vytvoriť si pozitívny vzťah ku kultúrnym hodnotám, prírode a životnému prostrediu a aktívne sa podieľať na ich ochrane, 3.4 Určenie medzipredmetových vzťahov (určiť, ktoré prvky obsahu učiva tematického celku a do akej miery si žiaci už osvojili, alebo budú súbežne si osvojovať v iných predmetoch výučby, ktoré môžu tu využiť) Príklad: Informačné a komunikačné technológie 3. ročník Informačné zdroje, celosvetová sieť Internet Matematika 1. ročník Funkcia a jej priebeh Prierezové témy sa spravidla prelínajú cez vzdelávacie oblasti školy. Výber formy a času realizácie prierezovej témy určuje si každá škola. Napr.: Osobnostný a sociálny rozvoj Environmentálna výchova Mediálna výchova 66
Ochrana života a zdravia Tvorba projektu a prezentačné zručnosti Prierezové témy možno ich realizovať viacerými spôsobmi: ako integrovanú súčasť vzdelávacieho obsahu oblastí vzdelávania a vhodných predmetov výučby, ako samostatný učebný predmet v rámci rozširujúcich hodín. Vhodné je realizovať prierezovú tému vo forme žiackeho projektu, v rozsahu počtu hodín, ktoré sú téme pridelené. Inou formou realizácie prierezovej témy je forma kurzu. Dať do plánu: - ak výučba tematického celku prispieva k naplneniu cieľov prierezových tém, potom uviesť príslušné témy z tematického celku Príklad plánovania prierezovej témy: Tvorba projektu a prezentačné zručnosti Cieľom je dosiahnuť, - aby žiaci prostredníctvom vlastnej organizácie práce sa naučili riadiť seba, tím, vypracovať si harmonogram svojich prác, - aby dokázali získavať potrebné informácie, spracovávať ich, - aby vyhľadávali problémy na riešenie, správne ich pomenovať, utvárať hypotézy, overovať ich, a pod. Táto prierezová téma má rozvinúť u žiakov kompetencie tak, aby dokázali komunikovať, argumentovať, používať informácie a pracovať s nimi, riešiť problémy, poznať samých seba a svoje schopnosti, spolupracovať v skupine, prezentovať samých seba, ale aj prácu v skupine. 3.5 Voľba stratégií výučby tematického celku Prevahu by mali tvoriť stratégie podporujúce samostatnosť, spoluprácu a tvorivosť žiakov. Napr.: - výučba riešením problémov, podporovaná počítačmi, - aktivizácia predchádzajúcich vedomostí opornými inštrukciami, - tímová spolupráca, - heuristické diskusie, - zadávanie žiackych projektov, - výučba v autentickom prostredí, (pozri stratégie výučby na úrovni školy a predmetu: 06 Kľúčové kompetencie, Kvalita v systéme modernej výučby) 67
3.6 Voľba materiálnych prostriedkov výučby Priestorové usporiadanie učebne by malo podporovať kooperatívne učenie sa. Materiálne prostriedky sú účelne využívané, podporuje sa elektronické vzdelávanie. Žiaci sa podieľajú na utváraní vhodných technických, estetických a hygienických podmienok výučby, prostredia pre vzdelávanie. a) Pôvodné predmety a výrobky Učebné pomôcky byrety, priľnavá kovová doštička, sklenená vanička, sklené misky, kalorimeter, teplomer, etylalkohol, KMnO 4, stolnotenisová loptička, voňavka, guma, krieda, plastelína, kovové valčeky b) Modely modely štruktúr látok, model plynového teplomera, c) Dvojrozmerné zobrazenia d) Obrazové a zvukové pomôcky prezentované didaktickou technikou e) Textové pomôcky - učebnice - časopisy - ďalšia odborná literatúra f) Ďalšie učebné zdroje - Internet fotografie molekúl, nástenné obrazy Celziusa a Kelvina priesvitky k jednotlivým VH, počítačový program Model plynu, programy PowerPoint k jednotlivým VH učebné texty, inštrukčné listy, MFCH tabuľky Blaško, M. a kol. Molekulová fyzika a termodynamika. 1. vyd. Bratislava : SPN, 2004. ISBN 80-10-0008-6. Svoboda, E., Bartuška, K. Fyzika pre 2. ročník gymnázií. 5. vyd. Bratislava : SPN, 1998. ISBN 80-08-02864-5. - časopis Elektrón http://www.physicsclassroom.com/ Didaktická technika - počítač, dataprojektor, monitory, spätný projektor, premietacie plátno Učebné priestory - odborná učebňa a laboratórium fyziky, počítačová učebňa - kalkulačka, pracovný plášť, (notebook) Materiálne vybavenie žiaka 68
3.7 Obsahový a časový rozpis učiva Stanovenie kľúčových prvkov učiva tematického celku (najdôležitejšie poznatky a skúsenosti v obsahu učiva, ktoré sú rozhodujúce pre dosiahnutie žiadaných vedomostí, zručností, schopností, postojov a hodnotových vlastností žiaka) Napr.: molekuly, molekulový pohyb, kinetická teória látok, medzimolekulové sily, teplota, vnútorná energia, teplo, tepelná kapacita, meranie tepelnej kapacity, kalorimeter, prvý termodynamický zákon Príklad: Obsahový a časový rozpis učiva VH 1. VH Trh základné ekonomické otázky, trhové subjekty (2.II. 6.II.) 2. VH Trhový mechanizmus dopyt, krivka dopytu (2.II. 6.II.) 3. VH Trhový mechanizmus ponuka, krivka ponuky (9.II. 13.II.) 4. VH Trhová nerovnováha a trhová cena (9.II. 13.II.) 5. VH... (16.II. 20.II.) 6. VH... (16.II. 20.II.) 7. VH... (2.III. 6.III.) 8. VH... (9.III. 13.III.) 9. VH Systematizácia učiva (16.III. 20.III.) 3.8 Stanovenie špecifických cieľov vyučovacích hodín tematického celku (kognitívne, psychomotorické, sociálno-afektívne) Vysvetliť pojem trh. Porovnať, ako jednotlivé typy ekonomík riešia základné ekonomické otázky. Vymenovať delenie trhov podľa rôznych hľadísk. Opísať správanie sa jednotlivých subjektov na trhu. Vysvetliť pojem trhový mechanizmus. Prostredníctvom grafu vysvetliť proces tvorby dopytu. Na konkrétnych príkladoch z praxe rozlišovať jednotlivé druhy dopytu. Formulovať zákon klesajúceho dopytu. Načrtnúť pomocou grafu proces tvorby ponuky. Na konkrétnych príkladoch z praxe rozlišovať jednotlivé druhy ponuky. Formulovať zákon rastúcej ponuky. Načrtnúť pomocou grafu proces tvorby ceny. Dokázať pomocou grafu stav trhovej rovnováhy a nerovnováhy. Vysvetliť vzťah medzi trhovou a rovnovážnou cenou............. Rešpektovaním požiadaviek, vyplývajúcich zo špecifických cieľov vyučovacích hodín tematického celku, prostredníctvom slovného zosumarizovania učiva tematického celku a oporných inštrukcií, pripraviť sa na záverečný test. Využiť pritom aj ponuku riešiť záverečný autotest. 69
10. VH Záverečný test (16.III. 20.III.) Napísať záverečný test z tematického celku, zistiť svoje študijné výsledky, urobiť korekcie v osvojených vedomostiach a zručnostiach. Cvičenia Cv. 1: Úlohy o počte častíc a molárnych veličinách (9.II. - 13.II.) Cv. 2: Pravdepodobnosti stavov sústavy molekúl plynu (2.III. - 6.III.) Cv. 3: Kalorimetrické meranie hmotnostnej tepelnej kapacity telesa (9.III. 13.III.) Špecifické ciele cvičenia......... Exkurzie Laboratórium nízkych teplôt PF UPJŠ marec... 3.9 Vnútorný systém kontrolovania procesu výučby Príklad: - počas sprístupňovania učiva tematického celku na vyučovacích hodinách učiteľ žiakov neznámkuje, hodnotí ich iba slovne, - kontrola a spätná väzba od žiakov na vyučovacích hodinách je zabezpečená na základe hodnotiaceho rozhovoru a priebežného testu, - pre posilňovanie vnútornej motivácie žiaci na hodine sa učia hodnotiť objektívne a kriticky svoju prácu i prácu iných, robia sebahodnotenie a vzájomné hodnotenie, - na konci tematického celku všetci žiaci píšu záverečný didaktický test, ktorý sa vyhodnotení percentuálnou úspešnosťou (resp. percentá sa prevedú na známky), - ak žiak nie je spokojný s dosiahnutou úrovňou výsledkov testu, má možnosť písať alternatívny opravný test po dohode s vyučujúcim, - sám žiak potom určí, ktorý z jeho dvoch didaktických testov mu učiteľ vyhodnotí, - záverečný test pod úrovňou 30 % je považovaný za nedostatočný, 70
3.9.1 Systematizácia učiva tematického celku ZÁKLADNÉ POZNATKY MOLEKULOVEJ FYZIKY A TERMODYNAMIKY Z hľadiska termodynamiky: Plyny sú rozpínavé, kvapaliny a plyny sú tekuté. Pevné telesá majú vlastný objem a tvar, kvapalné telesá majú len vlastný objem, plynné telesá nemajú ani vlastný objem. Stav telesa opisujeme veličinami ako tlak, objem, teplota, hmotnosť, vnútorná energia. Rovnovážny stav telesa je stav, v ktorom sa nemenia hodnoty jeho stavových veličín. V stave termodynamickej rovnováhy majú telesá termodynamickej sústavy rovnakú teplotu. Pri tepelnej výmene sa vyrovnávajú teploty telies tvoriacich izolovanú sústavu. Vnútorná energia telesa je časťou jeho celkovej energie. Z hľadiska molekulovej fyziky: Látky sa skladajú z častíc, ktoré sa ustavične chaoticky pohybujú. Častice pôsobia navzájom príťažlivými a súčasne odpudivými silami. Molekuly pevných látok majú potenciálnu energiu väčšiu ako kinetickú, molekuly kvapalín majú tieto energie porovnateľné, molekuly plynov majú potenciálnu energiu omnoho menšiu ako kinetickú. Stav sústavy molekúl opisujeme veličinami ako počet molekúl, stredná kinetická energia molekúl, hmotnosť molekuly. V rovnovážnom stave sústavy molekúl plynu sú jeho molekuly rovnomerne rozmiestnené. Zo všetkých stavov sústavy je to stav s najväčšou pravdepodobnosťou výskytu. Sústava má najväčšiu neusporiadanosť V stave termodynamickej rovnováhy majú molekuly telies rovnakú strednú kinetickú energiu molekúl. Pri tepelnej výmene sa vyrovnávajú stredné kinetické energie molekúl telies tvoriacich izolovanú sústavu. Vnútorná energia sústavy molekúl je súčet celkovej kinetickej a potenciálnej energie vzájomného pôsobenia molekúl Pri opakovanom meraní určitých stavov sústavy molekúl plynu nemusíme získať za rovnakých podmienok rovnaký výsledok. K vypočítanej pravdepodobnosti výskytu určitého stavu sústavy sa blíži nameraná relatívna početnosť tohto stavu tým viac, čím je väčší počet meraní. Je to štatistická zákonitosť pre náhodné javy. Významným rovnovážnym stavom vody je trojný bod vody. Pomocou teploty 71
trojného bodu (273,16 K) je definovaná termodynamická teplotná stupnica. Jednotkou termodynamickej teploty je kelvin. Teplotný rozdiel 1 K je rovnaký ako teplotný rozdiel 1 C. Tepelná kapacita telesa sa číselne rovná teplu potrebnému na zmenu teploty telesa o 1 C. Jej jednotkou je joule na kelvin. Hmotnostná tepelná kapacita látky sa číselne rovná teplu potrebnému na zmenu teploty 1 kg látky o 1 C. Jej jednotkou je joule na kilogram a kelvin. Mierou zmeny vnútornej energie telesa pri tepelnej výmene je teplo, pri mechanických dejoch práca. Jednotkou vnútornej energie, tepla a práce je joule. Zo zákona zachovania energie pre mechanické a tepelné deje v izolovanej sústave vyplýva kalorimetrická rovnica a prvý termodynamický zákon. Kalorimetrická rovnica: V izolovanej sústave súčet tepiel, ktoré odovzdávajú teplejšie telesá chladnejším sa rovná súčtu tepiel, ktoré prijmú chladnejšie telesá tejto sústavy. Prvý termodynamický zákon: Prírastok vnútornej energie sústavy sa rovná súčtu tepla dodaného sústave a práce vykonanej okolitými telesami na sústave. Anders Celsius William Thomson (lord Kelvin) (1701-1744) (1824-1907) 72
Oporné inštrukcie k tematickému celku molárna 73
Oporné inštrukcie k tematickému celku U = konšt. t = konšt. p, V, n = konšt. TERMODYNAMICKÁ ROVNOVÁHA T K t C 273,15 TROJNÝ BOD VODY T tr = 273,16 K definícia 1 kelvina ΔT K t C ZMENA VNÚTORNEJ ENERGIE A) PRI TEPELNEJ VÝMENE B) PRI MECHANICKÝCH DEJOCH C = c.m U, t Q = c.m. t = U h m g h = U TEPELNÁ C HMOTNOSTNÁ TEPELNÁ c [ C ] [ c] J K J kg.k t KAPACITA kvapalina pevná látka 1 mv 2 2 = ΔU 0 Q KALORIMETRICKÁ ROVNICA PRVÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON Q A + Q B +... = Q K + Q L +... a) t t 2 t t 1 Q odovzdané Q prijaté 0 Q o =Q p Q b) U = Q + W Q = U + W 74
3.9.2 Záverečný autotest k tematickému celku ZÁKLADNÉ POZNATKY MOLEKULOVEJ FYZIKY A TERMODYNAMIKY Skupina A 35 minút 1. Nemožnosť obnovenia celistvosti porcelánového taniera priložením oddelených častí k sebe je dôkazom toho, že 1. molekuly sa neusporiadane pohybujú 2. medzimolekulové pôsobenie je krátkodosahové 3. látky majú nespojitú štruktúru 4. medzi molekulami pôsobia sily príťažlivé i odpudivé (1 bod) 2. Potenciálna energia molekúl vody voči ich kinetickej energii je 5. omnoho menšia 6. omnoho väčšia 7. približne rovnaká 8. zanedbateľná (1 bod) 3. Pomocou termodynamickej rovnováhy sústavy ľad + voda + vodná para je definovaný 9. kelvin 11. Celziov stupeň 10. mol 12. joule na kelvin (1 bod) 4. Rozdiel teplôt 100 C je v termodynamickej teplotnej stupnici 13. 373 K 14. 173 K 15. 100 K 16. 0 K (1 bod) 5. Súčtom celkovej kinetickej a potenciálnej energie molekúl železa je definovaná 17. jeho teplota 18. hmotnostná tepelná kapacita 19. teplo, ktoré odovzdáva alebo prijíma 20. jeho vnútorná energia (1 bod) 6. Ak vzduch v tepelne izolovanom valci nadvihne piest, potom pre zmenu jeho vnútornej energie platí rovnica (uvedené veličiny majú nenulové hodnoty) 21. U = W 23. U = Q + W 22. -U = W 24. -U = -Q + W (1 bod) 7. Ak hmotnostná tepelná kapacita vody je 4200 J/(kg.K), hustota vody je 1000 kg/m 3, potom 2 litre vody majú tepelnú kapacitu 25. 2000 J/K 27. 8400 J/K 26. 2100 J/K 28. 1000 J/K (1 bod) 8. Teplo potrebné na zohriatie 1 litra vody z 0 C na 100 C je 29. 4200 J 31. 420 kj 30. 4200 kj 32. 4,2 kj (1 bod) 75
9. Zvýšenie teploty t kovovej gule s hmotnosťou m pri jej dokonale nepružnom dopade z výšky h do piesku závisí od 33. výšky a druhu kovu 35. výšky a hmotnosti kovovej gule 34. hmotnosti a druhu kovu 36. hmotnosti, výšky a druhu kovu (1 bod) 10. Plyn prijme teplo 2 kj a vykoná prácu 3 kj. Jeho vnútorná energia sa 37. zvýšila o 5 kj 39. znížila o 5 kj 38. zvýšila o 1 kj 40. znížila o 1 kj (1 bod) - 11. Interpretujte hodnotu c = 890 J/(kg.K) pre sklo. (2 body) 12. Znázornite v tom istom súradnicovou systéme približne grafy závislosti Celziovej teploty od dodávaného tepla pri normálnom tlaku a) pre ľad so začiatočnou teplotou -5 C b) pre vodu rovnakej hmotnosti so začiatočnou teplotou 5 C ( 6 bodov) 13. Potrebujeme pripraviť 80 litrov vody s teplotou 40 C. K dispozícii je voda s teplotou 10 C a voda s teplotou 60 C. Vypočítajte, aký objem ktorej vody treba namiešať. (8 bodov) 14. Opíšte postup činnosti pri experimentálnom určovaní tepelnej kapacity plechového hrnca pomocou teplej a studenej vody. Napíšte zodpovedajúcu kalorimetrickú rovnicu. Pomenujte jednotlivé symboly v rovnici. (8 bodov) Spolu 34 bodov 76
3.10 Vlastné hodnotenie programu výučby tematického celku Po každom tematickom celku učiteľ má zhodnotiť pre seba priebeh naplánovanej výučby a jej výsledky, zaznamenať si podstatné ukazovatele, charakteristiky z priebehu výučby. Tieto potom využíva pri príprave a skvalitňovaní nového plánu. Kvalitu naplánovaného absolvovaného programu výučby tematického celku môže učiteľ vyhodnotiť napr. aj SWOT analýzou, alebo pomocou pripraveného dotazníka. Nasledujúci dotazník s indikátormi kvality (3.1 3.10) to umožňuje. V jednotlivých položkách zakrúžkujte v príslušnom stĺpci jednu z číselných hodnôt škály. V programe výučby pre tematický celok posúdiť podľa úrovne jednotlivých indikátorov, ako bola pripravená etapa plánovania programu výučby: 0 najslabšie, 2 priemerné, 4 najlepšie hodnotenie 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Potrebné identifikačné údaje programu výučby (názov tematického celku, škola, odbor, predmet, časový rozsah, ročník, trieda, vyučujúci,...) Poslanie a všeobecné ciele výučby tematického celku (zdôvodnenie učiva z hľadiska prínosu pre žiakov, ciele vyplývajúce z nadradenej úrovne cieľov predmetu, školského a štátneho vzdelávacieho programu, pripravené v spolupráci s členmi predmetovej komisie) Prínos pre rozvíjanie kľúčových a odborných kompetencií žiaka (v jednotlivých oblastiach zo systému kompetencií) Medzipredmetové vzťahy (rešpektovanie medzipredmetových vzťahov, prípadne prierezových tém učiva) Plánované stratégie výučby (vhodné uspôsobenia metód, foriem a materiálnych prostriedkov s ohľadom na ciele, princípy a podmienky výučby:- konštruktivistické stratégie na úrovni školy a predmetu, rôzne typy hodín, hodina systematizácie učiva, záverečného testu, cvičenia, odborná prax a výcvik, projekty, konzultácie, exkurzie a iné organizačné formy, sebahodnotiace aktivity žiakov) Materiálne prostriedky výučby (vhodnosť učebných pomôcok, učebné zdroje, didaktická technika osobitne výpočtová, využívanie internetu - aj pre zobrazovanie programu výučby, materiálne vybavenie žiaka, zariadenie výučbových priestorov) Obsahový a časový rozpis učiva (určené kľúčové prvky učiva tematického celku na základe didaktickej analýzy učiva, zahrnutie vzdelávacích štandardov, pripravené vzorové úlohy, zmysluplné učivo založené na potrebách žiakov a ďalších partnerov, s aplikáciou na prax, nepredimenzované, vhodne štruktúrované, systematizované, časovo rozpísané na vyučovacie jednotky, zverejnené pre žiakov, so špecifickými cieľmi v troch oblastiach, pripravený súbor úloh pre dosiahnutie cieľov); obsahová a časová zvládnuteľnosť plánu 77
3.8 3.9 3.10 Špecifické ciele výučby (ako zahŕňali nielen vedomosti, ale aj zručnosti i postoje žiakov konzistentné, užitočné, primerané, s aktívnymi slovesami, jednoznačné, zrozumiteľné, z hľadiska výkonov žiaka, merateľné, rešpektujú triedenie z hľadiska rôznej úrovne učiva, s ohľadom na kľúčové kompetencie) Systém kontroly procesu výučby (stanovenie pravidiel, podmienok, termínov pre zisťovanie výsledkov a hodnotenia žiakov, zadaní, skúšok, pre sebahodnotenie žiakov, ponuka záverečného validného a reliabilného autotestu z tematického celku, hodnotenie učiteľa žiakmi) Vlastné hodnotenie programu výučby (ako bolo naplánované vlastné hodnotenie programu výučby tematického celku po jeho ukončení, napr. pripravený dotazník, a pod.; uskutočnenie prípadných úprav plánu na základe priebehu výučby a jej výsledkov. Z označenej úrovne jednotlivých indikátorov kvality programu tematického celku možno určiť priemernú percentuálna hodnotu dotazníka. 78