Testování materiálů – sada experimentálních úloh pro Interaktivní fyzikální laboratoř

• Název práce v češtině: Testování materiálů – sada experimentálních úloh pro Interaktivní fyzikální laboratoř
• Název v anglickém jazyce: Material testing - set of experimental tasks for Interactive Physics Laboratory
• Akademický rok vypsání: 2017/2018
• Typ práce: projekt
• Ústav: Katedra didaktiky fyziky (32-KDF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Zdeněk Drozd, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno vedoucím/školitelem
• Datum přihlášení: 12.10.2017
• Datum zadání: 13.10.2017
• Konzultanti: RNDr. Petr Kácovský, Ph.D.

Zásady pro vypracování

1. Obecné informace o úprojektu
a) Konkrétní vymezení SFG:
Vytvořit sadu experimentálních úloh pro Interaktivní fyzikální laboratoř (IFL) s aparaturou „Vernier Structures and Material Tester“, která rozšíří nabídku laboratorních úloh IFL pro gymnázia. K této sadě úloh budou zpracovány studijní a metodické materiály včetně pracovních listů pro studenty.
b) Současný stav řešení problematiky
Katedra didaktiky fyziky již několik let provozuje Interaktivní fyzikální laboratoř. Pro IFL byla vyvinuta řada experimentálních úloh určených pro podporu výuky na středních školách. Středoškoláci při návštěvách IFL absolvují tyto úlohy formou laboratorních prací, které jsou součástí výuky fyziky na jejich školách, maturitních seminářů apod. Cílem této činnosti je zkvalitnění výuky fyziky na středních školách a motivace středoškolských studentů k tomu, aby se přihlásili ke studiu fyziky, popřípadě učitelství fyziky na MFF UK. Kontinuálně probíhá vývoj nových úloh pro IFL a nákup nových pomůcek a školních experimentálních aparatur. Koncem roku 2016 byla do IFL zakoupena aparatura firmy Vernier „Vernier Structures and Material Tester“. Aparatura umožňuje provádět (v jednoduché školní variantě) tahové a tlakové deformační zkoušky, testovat zkoumané vzorky materiálu deformací v ohybu a krutu, případně provádět napěťové relaxační testy. Aparaturu lze připojit k dataloggeru Vernier a naměřená data počítačově zpracovávat. Pro tuto aparaturu je nyní zapotřebí vytvořit sadu úloh, která bude nabízena gymnáziím navštěvujícím IFL.
c) Cíle SFG
Cílem tohoto studentského projektu je rozšířit stávající nabídku experimentálních úloh pro středoškoláky navštěvující IFL o úlohy zaměřené na testování materiálu.
2. Postup řešení:
a) Zprovoznit aparaturu „Vernier Structures and Material Tester“ a provést kontrolní sadu měření.
b) Navrhnout sadu experimentálních úloh pro IFL s uvedenou aparaturou
c) K navrženým úlohám vytvořit studijní a metodické texty včetně pracovních listů pro studenty.
d) Otestovat navrženou sadu experimentálních úloh na vzorku středoškolských studentů (např. v rámci fyzikálního semináře pro gymnazisty vedeného vedoucím tohoto projektu).

Seznam odborné literatury

Kraus I., Fiala J.: Elementární fyzika pevných látek. ČVUT, Praha 2017.
Ptáček L. a kol.: Nauka o materiálu I. Akademické nakladatelství CERM, Brno 2003 (druhé opravené a rozšířené vydání).
Raab M.: Materiály a člověk. Encyklopedický dům s.r.o., Praha 1999.
Miodownik M.: Neobyčejné materiály. Dokořán & Argo, Praha 2016.
Kříž R., Vávra P.: Strojírenská příručka 3. svazek. Nakladatelství SCIENTIA, Praha 1993.

Předběžná náplň práce

Katedra didaktiky fyziky již několik let provozuje Interaktivní fyzikální laboratoř (IFL). Pro IFL byla vyvinuta řada experimentálních úloh určených pro podporu výuky na středních školách. Středoškoláci při návštěvách IFL absolvují tyto úlohy formou laboratorních prací, které jsou součástí výuky fyziky na jejich školách, maturitních seminářů apod. Cílem této činnosti je zkvalitnění výuky fyziky na středních školách a motivace středoškolských studentů k tomu, aby se přihlásili ke studiu fyziky, popřípadě učitelství fyziky na MFF UK.
Kontinuálně probíhá vývoj nových úloh pro IFL a nákup nových pomůcek a školních experimentálních aparatur. Koncem roku 2016 byla do IFL zakoupena aparatura firmy Vernier „Vernier Structures and Material Tester“. Aparatura umožňuje provádět (v jednoduché školní variantě) tahové a tlakové deformační zkoušky, testovat zkoumané vzorky materiálu deformací v ohybu a krutu, případně provádět napěťové relaxační testy. Aparaturu lze připojit k dataloggeru Vernier a naměřená data počítačově zpracovávat. Pro tuto aparaturu je zapotřebí vytvořit sadu úloh, která bude nabízena gymnáziím navštěvujícím IFL. Úkolem řešitele (řešitelky) tohoto SFG bude navrhnout takovou sadu experimentálních úloh a vytvořit k ní studijní a metodické materiály (včetně pracovních listů pro studenty). Tato sada úloh bude následně otestována přímo v provozu IFL.