Integrovaný e-learning v oblasti kvantové fyziky a optiky

Abstract

Práce se zabývá návrhy, realizací a pilotním výzkumem vzdáleně řízených reál- ných experimentů využitelných pro úvod do moderní fyziky v rámci strategie vý- uky zvané integrovaný e-learning. Díky grantové podpoře byly vybudovány nové vzdálené experimenty s inovativními prvky, jako např. modifikovatelnost vzdálené aparatury, design umožňující naměřit nerelevantní hodnoty pro otestování kritic- kého myšlení u studentů aj. Témata experimentů jsou: studium radioaktivity, polarizace světla, vnější fotoelektrický jev a studium spekter. Důraz je kladen na jednoduché naměření a stažitelnost experimentálních hodnot a na jejich následné vědecké zpracování (statistické či pokročilé grafické). Pilotní výzkum se zabývá vytipováním vhodných nástrojů a výzkumných designů a popisuje získané zkuše- nosti a pozorování z reálného prostředí českých SŠ. Významné poznatky přinesla analýza logů a neformální rozhovor s učiteli a studenty. V závěru práce je disku- tována reálná využitelnost vzdálených experimentů ve výuce. 1

This doctoral thesis concerns the designs, creation, and a pilot survey of real remotely controlled laboratories that can be used for the introduction to modern physics within the integrated e-learning strategy. With grant support four new remote laboratory experiments could be created, featuring some innovations like the possibility to modify experimental setup, and the design allowing to make a mistake and to obtain nonsensical experimental data in order to test students' critical thinking. The new remote experiment topics are: laws of radioactivity, polarisation state of light, photoelectric effect, and the origin of spectral lines. The emphasis is put on easy experimental data acquision (measurement, record, and download) for further scientific statistical or advanced graphical data proces- sing. The pilot survey aims to select adequate research designs, tools, and data sources and it describes the results and experience from the observation at several Czech secondary schools. The most interesting findings were revealed by action log file analysis and interviews with teachers and students. Finally, real usability of remote laboratory experiments in lessons and physics education is discussed. 1