Projekt je rozdělen na dvě oblasti vzdělávání:

1) Experimentální přírodovědné vzdělávání pro žáky ve věku 11 až 20 let a

2) Experimentální technické vzdělávání pro žáky ve věku 11 až 20 let. Minimální počet zapojených žáků je 40 (předpokládáme větší zapojení, nižší počet zohledňuje příp. opatření COVID 19)

Ad 1) Experimentální přírodovědné vzdělávání pro žáky ve věku 11 až 20 let

V posledních letech se v těchto zájmových útvarech pro žáky vyprofilovaly skupiny nadaných a talentovaných žáků, kteří svými znalostmi a dovednostmi v oblasti přírodních věd převyšují ostatní účastníky. V projektu vytvoříme specializované zájmové útvary pro žáky, kteří budou bádat a zkoumat, vzdělávat se a rozšiřovat systematicky a cíleně své znalosti v oblasti přírodních věd (biologie, fyzika, chemie).

Klíčové aktivity:

a) zájmové vzdělávání s individuálním přístupem, období září až prosinec 2021, min. 10 účastníků, časová dotace týdně 1,5 hod. týdně (16 hod) + 10 hod. týmová konzultace, prezentace a exkurze

b) expedice a bádání formou letních kempů, období léto 2021 (20 účastníků), časová dotace 40 hodin/5 dní;

c) setkání nadaných žáků s veřejností – prezentování tvořivosti a aktivit vedoucí k posílení sebevědomí a kariérového růstu v daných oborech (interaktivní výukovou, badatelská a odbornou formou), období září 2021, min. 10 účastníků, časová dotace 12 hod.

Inovativní přínos projektu a synergie ve vzdělávání v oblasti přírodních věd

I. Projekt je postaven na aktivizujících metodách a nových vzdělávacích postupech založených na propojení emočního učení, badatelství a algoritmizaci učení. Sběr a analýza dat pomocí senzorů (světla, tepla, zvuku, mg. pole, …) je integrována do programovacího procesu, což umožní rozvoj raných základů informativního myšlení, digitální gramotnosti a vědy o datech bez nutnosti předchozí zkušenosti s programováním. 

II. Náplň aktivit projektu nebude plánována samostatně, ale bude provázána s realizací dalšího dlouhodobého projektu s názvem “Živá zahrada”, v rámci kterého v letošním roce vybudujeme přírodní výukové jezírko a mokřad. Zahrada tak bude v následujících letech postupně poskytovat nejen mnoho prostor pro přímé pozorování, sběr biologického materiálu, ale i možností ověřování poznatků přímo v přírodním prostředí “venkovní laboratoře”, zkoumaného novými technologiemi. 

III. Oblast „streamování“ web kamerami jako součást distančních aktivit jako součást zájmového vzdělávání či nad rámec ZÚ – vytváření živých přenosů s on-line přístupem umožňující sledování pokusů v zahradě, učebně, inkubátoru či studování chování volně žijících i chovaných živočichů (tzv. etologii zvířat), včetně možností pořizování časosběrných snímků. Účastníci aktivit tak budou moci sledovat vývoj na svých digitálních zařízeních, dělat si poznámky a své poznatky vyhodnocovat pod dohledem odborníka. Nové technologie umožní zajistit distanční vzdělávání. Propojí se tak skutečný svět přírody s moderní technikou. 

Ad 2) Experimentální technické vzdělávání pro žáky (věk 11 až 20 let)

V oblasti techniky a robotiky s digitální elektronikou, jsme zapojili účastníky ve věku 11 – 20 let.

Zde se dlouhodobě zabýváme inovací a věnujeme se vzdělávání v oblasti

techniky, polytechniky, elektroniky a robotiky. Robotické a elektronické vzdělávání patří mezi naše nejúspěšnější co do počtu talentovaných a mimořádně nadaných  žáků. Tito žáci slaví úspěchy na národní i mezinárodní úrovni. Na základě úspěchu a systematické, cílené inovativní práce připravíme nové kroužky s výukou digitální elektroniky a robotiky.

Klíčové aktivity:

a) zájmové vzdělávání s individuálním přístupem, období září až prosinec 2021, min. 10 účastníků, časová dotace týdně 1,5 hod. týdně (16 hod) + 10 hod. týmová konzultace, prezentace a exkurze

b) expedice a bádání formou letních kempů, období léto 2021 (20 účastníků), časová dotace
40 hodin/5 dní;

c) setkání nadaných žáků s veřejností – prezentování tvořivosti a aktivit vedoucí k posílení sebevědomí a kariérového růstu v daných oborech (interaktivní výukovou, badatelská a odbornou formou), období září 2021, min. 10 účastníků, časová dotace 12 hod.

Inovativní přínos projektu a synergie ve vzdělávání v oblasti technického vzdělávání

1. Projekt je postaven na aktivizujících metodách a nových vzdělávacích postupech založených na propojení emočního učení, badatelství, algoritmizaci učení a mezioborovém vzdělávání. Nové technologie umožní rozvoj dovedností nadaným žákům i s ranými základy informativního myšlení, myšlení, digitální a technické gramotnosti.

2. Náplň aktivit projektu nebude plánována samostatně, ale bude provázána s realizací dalšího dlouhodobého projektu s názvem “Tvorba digitálního kolejiště HO”, v rámci kterého v letošním roce budeme vyvíjet samo brzdící systém kolejových vozidel a systém automatického světlení dle denního období. Digitální kolejiště je několikaletý projekt, který si, klade za cíl propojovat dovednosti účastníků zájmového vzdělávání se zaměřením na robotiku, elektroniku, železniční modeláře, plastikového modeláře atd. Cílem je podpořit manuální, rukodělné, technické, polytechnické, dovednosti včetně využití nových technologií. 

3. Nové technologie umožní realizovat část aktivit vzdělávání distanční formou. Na svých digitálních zařízeních pod dohledem odborníka bude možné vyvíjet, připravovat a případně ovládat vlastní elektronické/robotické projekty. Nadaní žáci tak budou mít více příležitostí pokračovat v započatém projektu i nad rámec ZÚ, nebo realizovat výuku distanční formou.

Přiblížení klíčové aktivity c) setkání nadaných žáků s veřejností

Prezentování tvořivosti a aktivit vedoucí k posílení sebevědomí a kariérového růstu v daných oborech (interaktivní výukovou, badatelská a odbornou formou), období září 2021, min. 20 aktivních účastníků, časová dotace 12 hod.

Ve spolupráci s Magistrátem města Plzně a Plzeňským krajem uspořádáme velkou prezentační
a vzdělávací aktivitu na náměstí v Plzni, kde budou tzv. „Mladí inženýři“, experimentátoři prezentovat a také vzdělávat přímo ve výukových stanech vybavených technikou, s možností živého streamování
a promítání na velkoplošnou obrazovku. Své projekty a nadání představí prostřednictvím workshopů, pokusů, přednášek atd. Celkový rozměr akce doplní live streamování z akce na sociální sítě a do médií. Akce zabere podstatnou část Náměstí Republiky a bude sloužit i jako inspirace pro další vrstevníky, pro zvýšení jejich zájmu o přírodovědné a technické vzdělávání. Specifikace rozsahu akce – cca 30 a více prezentační stanů, přednáškový kout, pódiový program včetně show. Akci jsme schopni realizovat i v případě zhoršených epidemiologických podmínek.

Ukázka průběhu zájmového vzdělávání:

Při plánování aktivit budeme vycházet ze znalostí a zkušeností z aplikace „badatelsky orientovaného vyučování“ při realizaci předchozího projektu experimentálního vzdělávání, protože u žáků viditelně podněcuje a podporuje chuť zkoumat a dozvídat se nové věci a motivuje je k samostatnému bádání.

1. krok: Přestože v průběhu posledních let dochází u žáků v ZÚ k pozvolnému posunu k samostatnému řešení problémových situací, je nutné se vždy důkladně seznámit s novými pomůckami a jejich softwarem. Proto zpočátku žáci při experimentu postupují samostatně podle připraveného pracovního postupu, ve kterém jsou uvedeny pomůcky i jednotlivé kroky experimentu.

Experimenty přírodověda: přenos tepla, fotosyntéza, měření mikroklima učebny, tvorba a pozorování biologických preparátů, stanovení vit. C v ovoci,  seřazení vzorků dle stupnice pH, rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb, atd.

Experimenty elektronika/robotika: výroba elektromagnetu, měření elektrické vodivosti materiálů, výroba odporu, výroba elektromotoru, návrh, osazení a měření plošného spoje, programování a měření integrovaných obvodů, měření programování čidel, vlastní vývoj a osazení SMD zapojení, vývoj vlastního programovacího prostředí pro ovládání robotů, návrh a vlastní tvorba hardware a software, atd.

2. krok: Pedagog klade návodné otázky a stanovuje cestu bádání.  Žáci následně hledají řešení  pomocí svého bádání a vytvářejí vysvětlení na základě důkazů, které shromáždili.  Žáci projevují svoji tvořivost při objevování zákonitostí. Výsledky analyzují, vyvozují závěry a porovnávají je s teorií  (měření účinnosti žárovek, proč nosíme roušky, jak roste krápník, jak si žijí kvasinky, rostlinní chameleoni, jak poznat difúzi, vlastnosti materiálů a látek, programování reakcí na vstupní data ze senzorů - parkovací asistent či bezpečná teplota vody, pohyb robota v prostoru...)

3. krok: Pedagog ve spolupráci se žáky stanovuje výzkumné otázky   a poskytuje rady při plánování postupu i vlastní realizaci bádání.  Žáci sami navrhují postupy pro ověření výzkumných otázek a pro jejich následné řešení (např. projekt „Není voda jako voda“ – porovnání stojaté vody (rybník, jezírko, sud, akvárium) z hydrobiologického hlediska“, nebo projekt Vývoj modulového vývoje vlastního „minipočítače“, včetně výuky osazování desek plošných spojů moderní metodou (reflow)).

Mimořádně nadaní žáci budou mít za úkol sestavit alternativní postup, experiment nebo stanovit doplňující badatelské otázky s jejich následným řešením.

Každá aktivita bude v závěru zhodnocena: aktivní zapojení všech účastníků, společná diskuse nad výsledky,  kvízové (testové otázky).

Cíle aktivit:

• - aktivní zapojení žáků do přírodovědných, technických a elektronických oborů
• - rozšíření a prohloubení znalostí žáků v těchto oblastech
• - motivace žáků výběrem odborných témat na základě vlastního úsudku
• - propojování informací v oblasti technologie a digitalizace
• - rozvíjení kritického myšlení, týmové spolupráce, emočních dovedností
• - podpora pozitivního postoje k dané oblasti
• - propojení vzdělávání žáků s aktivitami na ZČU
• - použití aktivizačních metod založených na  bádání, experimentování a koncepci STEM s cílem využívat moderní pomůcky a technologie