Empirickou zkušeností k ochraně a utváření životního prostředí v zájmu udržitelného rozvoje

Empirickou zkušeností k odpovědnosti, aktivní účasti na ochraně a utváření životního prostředí v zájmu udržitelného rozvoje.

(ZKRÁCENÝ NÁZEV: Empirickou zkušeností k ochraně a utváření životního prostředí v zájmu udržitelného rozvoje.)

Anotace:

Cílem projektu je rozvoj nezbytných kompetencí cílové skupiny žáků, potažmo učitelů, rodičů a veřejnosti v oblasti životního prostředí a udržitelného rozvoje a jejich informovanosti v environmentálních otázkách, návazně zvýšení přitažlivost přírodovědných oborů pro žáky základní školy a zefektivnění výuky přírodovědných předmětů formou podpory a rozvoje prakticky orientovaných částí výuky, především praktických činností v oblasti ekologického vzdělávání a ochrany životního prostředí a zdůraznění rostoucí potřeby ekologického myšlení a prolínání environmentálního vzdělávání a výchovy výukou všech přírodovědně zaměřených předmětů od přírodovědy na 1. stupni, přes přírodopis, zeměpis, chemii až po fyziku na 2. stupni. Principy environmentálního vzdělávání lze shrnout do tří základních okruhů – poznat, naučit se mít rád a chránit. Náš projekt má ambice je všechny prakticky naplnit.

Zdůvodnění projektu:

Projektové aktivity vycházejí z potřeby v dnešní době stále více potřebného a nezbytného rozvoje znalostí, dovedností a postojů žáků v oblasti životního prostředí a udržitelného rozvoje a jejich informovanosti v environmentálních otázkách, potažmo velice účelném a žádoucím zvýšení přitažlivosti přírodovědných a technických předmětů praktickou aplikací teoretických poznatků při praktických experimentálních činnostech a uskutečňovaných měřeních s využitím nejmodernějších školních měřících systémů a přístrojů či na školní poloprofesionální meteorologické stanici s následným vyhodnocováním a zpracováváním naměřených dat. Neocenitelný přínos bude pro žáky znamenat především vlastní činností získané povědomí o neoddělitelných souvislostech řady přírodních jevů a vývoje počasí s činností člověka, udržitelným rozvojem a environmentální podstatou daných přírodních procesů a jevů.

Současná školní praxe se potýká s problémem klesajícího zájmu žáků o studium přírodních věd, a tak i klesajícím zájmem o otázky ochrany životního prostředí. Jedním z důvodů může být pravděpodobně i skutečnost, že žákům je často učivo předáváno v podobě hotových informací bez toho, aby žák dostal možnost se spolupodílet na tvorbě vlastního vzdělávacího obsahu prostřednictvím vlastní zkušenosti a poznání. Z hlediska nutnosti změny této situace a zájmu o zatraktivnění výuky přírodních věd a zvýšení dnes s vývojem přírodních věd velmi úzce a neoddělitelně souvisejícího environmentálního povědomí je rozhodně přínosné uplatňovat badatelsky orientované aktivity, které spočívají v objevování přírodních zákonitostí vlastním úsilím, zkušeností, poznáním. Žáci při experimentálních měřeních a zpracovávání naměřených dat získají navíc nenásilnou a velmi efektivní formou i velmi důležité praktické manuální dovednosti a komplexní znalosti o stavu životního prostředí a velmi kvalitní základy k vybudování kladného postoje k jeho ochraně, kompetence v oblasti udržitelného rozvoje a nezbytnou informovanost v základních ekologických otázkách, environmentální problematice.

Realizace projektových aktivit bude směřovat k utváření a rozvíjení klíčových kompetencí žáků tím, že je povede k:

vlastnímu zkoumání přírodních faktů a jejich souvislostí s využitím různých empirických metod poznávání (pozorování, měření, experimentování, srovnávání) i různých metod racionálního uvažování;
potřebě klást si otázky o průběhu a příčinách různých měření, přírodních procesů a jevů, vlivů člověka na životní prostředí (skleníkový efekt, kyselé deště, ozónová díra), správně tyto otázky formulovat a hledat na ně adekvátní odpovědi;
způsobu myšlení, které vyžaduje ověřování vyslovovaných domněnek o přírodních faktech více nezávislými měřeními či jejich způsoby;
posuzování důležitosti, spolehlivosti a správnosti získaných přírodovědných dat pro potvrzení nebo vyvrácení vyslovovaných hypotéz či závěrů.

Největší význam projektu bude spočívat v zaměření činností s jeho realizací souvisejících na přechod od dnes stále ještě spíše teoreticky zaměřeného transmisivního pojetí výuky přírodovědných předmětů a environmentálního vzdělávání založeného na předávání hotových poznatků a informací k aktivní výuce konstruktivistické, založené na experimentu, zkušenosti, vlastním pozorování a poznání, orientované na pochopení učiva, pochopení přírodních jevů, vlivu působení člověka na životní prostředí, vedoucí k rozvoji myšlení a tvořivosti. A k tomu je nezbytné potřebné materiální zabezpečení a přístrojové vybavení, jež by pomohly finanční prostředky poskytnuté v souvislosti s realizací projektových aktivit zajistit.

Cíle projektu vycházejí v podstatě z cílů environmentální výchovy a vzdělávání:

Pochopení komplexnosti a složitosti vztahů člověka a životního prostředí.
Pochopení nezbytnosti postupného přechodu k udržitelnému rozvoji společnosti.
Pochopení významu odpovědnosti za jednání společnosti i každého jedince.
Aktivní účasti jedince na ochraně a utváření prostředí a ovlivňování životního stylu a hodnotové orientace žáků v zájmu udržitelného rozvoje lidské civilizace.

Další cíle a výsledky projektu:

Možnost rozvoje znalostí, dovedností a postojů žáků, potažmo pedagogů, rodičů, veřejnosti, v oblasti životního prostředí a udržitelného rozvoje a jejich informovanosti v environmentálních otázkách
Možnost lépe žákům přiblížit děje probíhající v přírodě.
Možnost představit žákům zajímavou formou praktické uplatnění přírodních věd a zároveň ekologických dopadů přírodních jevů a činnosti člověka.
Možnost rozvíjet zájem žáků o životní prostředí, přírodní vědy a vliv působení člověka na životní prostředí přenášením vlastních pozorování a měření do výuky přírodovědných předmětů, kde je budou žáci pod vedením učitele dále teoreticky analyzovat a zpracovávat.
Možnost prohloubení zájmu o běžně pozorovatelné jevy související s počasím, jeho vývojem a předpovědí prostřednictvím nejmodernější techniky.
Možnost rozšíření povědomí o udržitelných zdrojích energie a jejich praktického využití a srovnání s tradičními životnímu prostředí škodlivými zdroji na fosilní paliva.
Možnost podpořit a posílit motivaci žáků k dalšímu studiu přírodních věd na dalším stupni vzdělávacího systému pomocí zážitkového a experimentálního vzdělávání.

Výstupy projektu:

V rámci projektu bude škola a učebny přírodovědných předmětů vybavena unikátním přístrojovým vybavením, který umožní žákům praktická pozorování, terénní měření i práci s konkrétními daty získanými přímým měřením uskutečňovaným těmito přístroji, umožňujícími praktickou a efektivnější výuku environmentálních témat:

Meteorologická stanice - Klíčovou aktivitou bude instalace školní digitální poloprofesionální meteorologické stanice v areálu školy, pravidelné sledování globálních meteorologických jevů, zaznamenávání údajů včetně predikce a ověřování dlouhodobých trendů. Prohloubení zájmu o běžně pozorovatelné jevy související s počasím, jeho vývojem a předpovědí, rozšíření vědomostí z oboru meteorologie, který v současné době není běžnou součástí výuky, environmentální zaměření a vliv jevů (začlenění do hodin přírodovědy, zeměpisu, fyziky a přírodopisu).
Modely elektráren na obnovitelné zdroje energie - O možnostech a významu využívání obnovitelných zdrojů elektrické energie bude přesvědčovat žáky jedinečná příležitost nejen vidět, ale díky modelům si především v praxi ověřit a vyzkoušet činnost tří zařízení vyrábějící zelenou energii – budou pracovat s modely vodní, sluneční a větrné elektrárny. Žáci se naučí nejen chápat, jak zařízení pracují, ale naučí se současně i snímat naměřené hodnoty množství energie a zpracovávat je (začlenění do hodin fyziky a přírodopisu).
Experimentální měřící systém - Díky datalogeru, senzorům a softwaru experimentálního měřícího systému budou moci žáci pod vedením učitele prakticky provádět počítačem podporované experimenty a kontinuálně provádět měření až 4 veličin současně a tak získávat nejen řadu zajímavých údajů popisujících přírodní veličiny a jevy či aktuální stav počasí, ale zároveň i studovat jejich vzájemné vztahy či změny v průběhu času. Díky možnosti měření pH, koncentraci CO2, intenzity světla či UV záření budou moci žáci zkoumat a experimentovat s takovými jevy jako kyselé deště, skleníkový efekt, množství prachových částic v ovzduší, slábnutí ozónové vrstvy. Systém umožňuje připojení k počítači a zobrazování průběhu měření v reálném čase, takže celá třída může experiment sledovat a výsledky interaktivně zpracovávat díky projekci prostřednictvím dataprojektoru na interaktivní tabuli. Díky vlastní pozorované empirické zkušenosti a atraktivní interaktivní a zážitkové výuce se tak výrazně zvýší efektivita výuky v hodinách všech přírodovědných předmětů (přírodověda, fyziky, biologie nebo chemie).

Žáky školy čeká díky výše uvedenému vybavení školy pořízenému v rámci realizace projektu mimo jiné i pozorování a zkoumání stejných přírodních jevů a veličin, jaké vnímalo a především zkoumalo lidstvo už od svých prvopočátků, ovšem k jejich měření, zaznamenávání a interpretaci výsledků budou již využívat tu nejmodernější techniku 21. století, se kterou se navíc budou učit i zcela prakticky pracovat. Navíc pochopí i prakticky význam pojmu udržitelné zdroje energie, pojem energetická soběstačnost a snad se naučí i energií šetřit, což by byl ten nejcennější výstup.

Vzhledem k počítačem podporovaným experimentům, které umožní žákům přehledné zaznamenávání, analyzování, vyhodnocování a porovnávání získaných dat, dojde také k rozvoji a podpoře zážitkového učení a zvýšení funkční a informační gramotnosti žáků a posílení ICT vybavení školy a vybavení učeben přírodovědných předmětů a environmentální výchovy výpočetní technikou a interaktivním zařízením (notebook, dataprojektor a interaktivní tabule zafinancované z vlastních finančních zdrojů).

Technické a přístrojové vybavení učeben přírodovědných předmětů a environmentální výchovy (Př a Z, F a Ch) pořízené v rámci realizace projektu:

Meteostanice

Meteorologická stanice (Meteostanice s integrovanou senzorovou jednotku skládající se ze srážkoměru, anemometru, senzorů teploty a relativní vlhkosti vzduchu umístěné v radiačním štítu, UV senzoru a senzoru solární radiace včetně přijímací konzole a AC adaptéru a potřebného materiálu pro instalaci a zapojení)

Sada pro připojení na počítač a software (Sada připojení na počítač obsahuje nezbytný datalogger - paměťový modul a rozhraní, a program pro zpracování a prezentaci naměřených dat)

Modely zařízení na obnovitelnou energii:

Model větrné elektrárny (velký)

Sensor - Pro studium činnosti modelu větrné elektrárny.

Variable Load - Pro simulaci zátěže v elektrickém obvodu plynulým nastavováním velikosti elektrického odporu.

2V/400mA Solar Panel - solární panel (malý)

12V/500mA Solar Panel - solární panel (velký)

Solar Thermal Exploration Kit

Model vodní elektrárny

Experimentální měřící systémy:

Datalogger - outdoorové rozhraní (dotykový displej, čeština, GPS, WiFi, BlueTooth, ...)

Rozhraní pro připojení senzorů k počítači přes USB

Měřící senzory a čidla:

USB čidlo pro měření teploty

Nerezové teplotní čidlo

pH Sensor – čidlo pH

O2 Sensor – kyslíkové čidlo

CO2 Sensor – čidlo oxidu uhličitého

Gas Pressure Sensor – čidlo tlaku plynu

Barometer – barometr

Light Sensor – luxmetr - čidlo intenzity světla

UVB Sensor – čidlo UVB záření

Výpočetní a prezentační technika:

Interaktivní tabule

Dataprojektor s krátkou projekční vzdáleností

Notebook

Instalace všech zařízení proběhne vlastními silami, případné finanční náklady na instalaci a zprovoznění budou hrazeny z vlastních provozních prostředků příjemce.

Aktivity projektu a jejich popis:

Vybavení školy (učebny přírodovědných předmětů a environmentální výchovy) - nákup a instalace meteorologické stanice včetně konzole a příslušenství - Primární cílová skupina (žáci) bude do projektu zapojena v rámci výuky přírodovědně zaměřených předmětů (přírodopis, chemie, fyzika, zeměpis). Budou se aktivně podílet na měření, záznamu údajů a vyhodnocování výsledků ze školní meteorologické stanice. Výstupy budou využívány jako podkladový materiál pro konkrétní druhy úloh řešených v rámci výše uvedených předmětů a plynoucích z učiva daných předmětů či do nich začleněných oblastí průřezového tématu environmentální vzdělávání a výchova v souladu se školním vzdělávacím programem. Zároveň budou připravovat pod vedením pedagogů prezentace projektu a výstupů uskutečňovaných měření (vývoj stavu počasí a porovnávání údajů) pro spolužáky a sekundární cílovou skupinu (rodiče, veřejnost – nástěnka projektu, webové stránky).
Současně s měřením a získávání výstupů z digitální meteorologické stanice pořízené a instalované v rámci realizace projektu budou žáci provádět měření a následně tedy i srovnávání základních meteorologických údajů pomocí běžně dostupných analogových měřících přístrojů (teploměr, barometr, srážkoměr, větrná růžice – umístěných v či na dřevěné meteorologické budce ve venkovní přírodovědné učebně), ale i nejmodernějších školních experimentálních měřících systémů, měřících sond a čidel, a tak získají možnost srovnání různých způsobů měření, ale i hodnot získaných těmito různými způsoby měření od těch amatérských až po téměř profesionální.
Vybavení učeben přírodovědných předmětů a environmentální výchovy - pořízení školního experimentálního systému - dataloggeru, senzorů, čidel, softwaru a příslušenství pro připojení a prezentaci měřených dat prostřednictvím výpočetní a interaktivní techniky. - Kromě základních meteorologických údajů budou žáci pomocí příslušných senzorů měřit i další údaje svědčící o negativním působení a ovlivňování kvality životního prostředí lidskou činností a samotnou existencí (měnící se koncentrace CO₂ v ovzduší, kyselost dešťů, prašnost prostředí, skleníková efekt, ozonová vrstva ve vztahu na intenzitu procházejícího škodlivého UV záření). Budou porovnávat a zaznamenávat naměřené hodnoty v průběhu roku, v závislosti na ročním období a počasí.
Vybavení učeben přírodovědných předmětů a environmentální výchovy - pořízení trojice modelů elektráren na obnovitelné zdroje energie. V praxi si žáci vyzkoušejí tři zařízení vyrábějící tzv. zelenou energii. S modely vodní, sluneční a větrné elektrárny si nejen v hodinách fyziky ověří účinky vodní, sluneční i větrné energie a prakticky vyzkoušejí výrobu elektrické energie z uvedených obnovitelných zdrojů. Děti se naučí nejen chápat, jak zařízení pracují, ale naučí se rozumět pojmům a smyslu obnovitelných zdrojů energie, šetření energií, udržitelného rozvoje a v neposlední řadě samozřejmě také snímat naměřené hodnoty množství energie, získané údaje zaznamenávat, srovnávat, vyhodnocovat a graficky zpracovávat.
Získaná data a měření budou sloužit jako podklad pro další výuku přírodovědných témat a okruhů environmentální výchovy, budou dále využívána a zpracovávána v rámci výuky, ale i např. mimoškolních volnočasových aktivit (již dlouhá léta při škole pracující přírodovědný kroužek) a dále budou uskutečňovaná měření i výstupy a získaná data využívány jako praktická ukázka a pomůcka při seznamování žáků s metodikou vědecké práce, s běžnými meteorologickými jevy, vlivem a působením člověka na stav životního prostředí a jeho nezbytnou ochranou, s obnovitelnými zdroji energie a jejich neoddiskutovatelným významem v dnešní době, atd.

Žáci budou nově pořízeným technickým a přístrojovým vybavením a aktivitami uskutečňovanými v rámci projektu podněcováni k samostatným experimentálním měřením spjatým s praktickou aplikací technických a přírodovědných oborů. Technické a přístrojové vybavení bude používáno a výstupy projektu budou adaptovány tak, aby byly pokud možno co nejlépe a nejvhodněji využitelné ve všech ročnících základní školy s přihlédnutím k rozumovým schopnostem a manuálním dovednostem žáků rozdílného školního věku.

Cílová skupina projektu:

Primární cílovou skupinou projektu jsou žáci základní školy (tj. v roce realizace projektu cca 400 žáků a v následujících letech žáci další).

Hlavním přínosem pro cílovou skupinu bude změna pohledu, doplnění informací a vyjasnění otázek klíčových pro získání pozitivního vztahu k přírodovědným a technickým oborům a odbourání iracionálního negativního vztahu k nim, často pramenícího jen z pouhého transmisivního pojetí výuky bez přímého praktického pozorování, experimentování, aktivního vyvozování vztahů a zákonitostí. Zároveň bude současně velmi intenzivně díky vlastní zkušenosti a poznání podporován, budován a rozvíjen kladný vztah dětí k pozorovanému životnímu prostředí a jeho ochraně. Žáci získají osobní bezprostřední zkušenost s metodami vědecké práce, podpořenou názornými příklady z praxe, která jim usnadní i rozhodování o svém dalším profesním směřování. Tím, že se žáci dostanou do mnohem bližšího kontaktu s aplikovanými přírodními vědami, bude podpořena jejich zvídavost a také se v jejich očích zvýší prestiž přírodních věd a především vědomí důležitosti ekologického vzdělávání a environmentální výchovy. Zvláštní motivace ani nebude třeba. Možnost pracovat s téměř profesionálními experimentálními systémy bude pro žáky obrovským tahákem a motivátorem a samozřejmě své sehraje i zájmem dětí školního věku o výpočetní techniku, kterou jsou všechna měření, jak měřícími systémy, tak meteorologickou digitální stanicí podporována a jejímž prostřednictvím jsou i získaná data zpracovávána a prezentována.

Sekundární cílovou skupinou jsou pedagogičtí pracovníci, u nichž dojde k výraznému profesnímu a odbornému růstu díky zapojení do projektových aktivit, konstruktivistickému pojetí výuky, zdokonalení v práci s nejmodernějšími experimentálními systémy a přístroji a v prezentaci a zpracovávání dat prostřednictvím výpočetní a interaktivní prezentační techniky.

Terciální skupinou pak budou především rodiče, ale vzhledem k prezentaci výstupů a výsledků prováděných měření i na webových stránkách školy také zájemci z řad nejširší veřejnosti.

Měření a zpracovávání získaných údajů a témata z oblasti meteorologie, obnovitelných zdrojů energie a ovlivňování přírodního prostředí činností člověka byla pro účely tohoto projektu vybrána zcela záměrně proto, že se jedná o multioborové disciplíny, které v sobě zahrnují vzdělávací oblasti všech přírodovědných předmětů od matematiky, přes fyziku, biologii a chemii až po zeměpis respektive geografii. Zároveň v sobě obsahují i často opomíjenou komponentu životního prostředí a jeho ochrany. Využitím vědeckých metod a prací s relevantními informacemi se také žáci stanou odolnějšími například vůči nekritickému přijímání všech informací valících se na nás z médií bez zamyšlení se nad jejich hodnověrností, například i na základě osobně získaných vlastních relevantních zdrojů informací.

Udržitelnost projektu

Vybavení pořízené v rámci realizace projektu, ale i metodicky zpracované experimentální metody a postupy se stanou běžně využívanými učebními pomůckami a především organizačními a výukovými postupy a metodami, které budou i nadále v následujících letech využívány k podpoře atraktivního a především efektivního praktického environmentálního vzdělávání a výchovy nejen v přírodovědných předmětech, budou dále promýšleny a rozvíjeny možnosti jejich využití, budou realizována další měření a srovnávání jejich výstupů s výstupy měření předcházejících týdnů, měsíců i let.

Každým rokem bude docházet k rozšiřování cílové skupiny a počtu zapojených žáků (rodičů, veřejnosti), ke zvyšování atraktivity pro cílovou skupinu, a to nejen díky rozšiřujícím se možnostem využití na základě získávaným zkušeností a dovedností při práci s pořízeným technickým a přístrojovým vybavením, ale např. i možnosti širšího srovnávání měřených dat a zpracovávaných údajů s daty a údaji získanými v letech minulých.

Cílová skupina získá možnost a především materiální a technické podmínky pro získání vlastních zdrojů informací o stavu životního prostředí a o vlivu působení člověka na něj, o existenci a možnostech obnovitelných zdrojů energií, o zákonitostech vývoje počasí a stavu životního prostředí a vlivu člověka na něj, o nezbytnosti ekologického myšlení, o udržitelném rozvoji.

Projekt nabídne žákům bezprostřední možnost seznámit se atraktivní formou s metodami vědecké práce a zakusit přitažlivost technických a přírodovědných oborů, které poskytují jiný pohled na každodenní život, přírodní děje, procesy a jevy. Zároveň u žáků rozvine ty klíčové kompetence, ve kterých máme ve srovnání s okolními státy stále rezervy, zejména kritický přístup k informacím a práci s nimi. Podpoří také přirozeně aktivní a inovativní způsoby vzdělávání, empirickou zkušenost a manuální zručnost.

Žáci základních škol obecně nemají zpravidla ještě ujasněnou představu o svém budoucím uplatnění a volí navazující studijní nebo učební obory často pod dojmem nepřesných informací, případně strachu z obtížnosti studia technických a přírodovědných oborů. Roli hraje také nejasná představa o dalším praktickém uplatnění, případně dokonce pocit nudy, která je s těmito obory zdánlivě spojena. K tomuto negativnímu trendu přispívá částečně také mediální obraz, který upřednostňuje a ukazuje jako úspěšné zejména absolventy netechnických oborů. Navzdory pozvolna se měnícímu trendu je třeba toto úsilí podpořit intervencí již na základní škole, kde se poprvé jasně formuje vztah k matematice a navazujícím technickým a přírodovědným oborům. Z této filosofie vychází i předkládaný projekt, který popularizuje technické a přírodovědné obory prostřednictvím témat environmentální výchovy a aktivního zapojení žáků do vědeckého procesu, čímž odbourává jejich obavy a poskytuje jim možnost si vědu bezpečně a zajímavou formou osahat.

Samotná realizace projektu sice potrvá „jen“ do 30.12.2015, ale praktické využívání přístrojového vybavení učeben přírodovědných předmětů podporujících vzdělávání v oblastech environmentální výchovy a vzdělávání a především získávání dovedností a praktických znalostí získávaných představiteli cílové skupiny při experimentální práci s ním a při zpracovávání a prezentaci získaných informací bude mít podstatně a výrazně dlouhodobější efekt.