Kurzy

Obeznámit učitele s nejmodernějšími přístupy k detekci částic v mikrosvětě a ukázat užitečnost a důležitost těchto měření, na která ČR jen do CERNu přispívá už 15 let cca 80 milionů Kč ročně. Přiblížit důvody, proč se musí budovat tak drahá a náročná měřící zařízení, jak fungují, co měří a co je tím demonstrováno. (1h)

Ukázat, proč je důležité žákům a studentům tyto věci předkládat a jejich návaznost na celkové představy o uspořádání mikro- a makrosvěta. Přiblížit a zpřístupnit dobrou argumentaci a faktografii nejen učitelům fyziky, ukázat vědeckou metodu práce a rozlišit to od různých jiných přístupů nevědeckých a tzv „meta-fyzikálních“. Nejedná se jen o samotná výsledná měřící zařízení, ale o vědeckou metodologii v praxi a o důležitost ukázat sepětí vědy s její metodami. (6h)

Diskuse nad částicemi, jejich měřitelností, nad tím, co pro nás jejich existence znamená, a zda a jak je možné toto téma přiblížit žákům a studentům (1h).

Obsah:

1. Zlehka úvodem: částice, proč o nich vědět

2. Tvrdě na věc: pokud jsou, měřme je!

3. Ještě tvrději na věc: měříme!

4. Relaxace: hlavní části detektoru

5. Do hloubky: co všechno se řeší pro dráhový detektor

6. Závěrečná exkurze: po některých experimentech

7. Závěr

V přednášce budou zhodnoceny jednotlivé zdroje energie z hlediska jejich dlouhodobého využití. Dále budou probrány výhody a nevýhody jednotlivých obnovitelných zdrojů energie a porovnány s přednostmi a nedostatky zdrojů jaderné energie. Budou vysvětleny principy a cesty k množivým rychlým jaderným reaktorům 4. generace, bez kterých by ani uran nevystačil pro dlouhodobý časový horizont a budou zmíněny i perspektivy jaderné fúze.

Vzdělávací program  je zaměřen na rozvoj znalostí  environmentální výchovy v oblastech využití alternativních zdrojů energie. Na základě praktických ukázek a PC simulací seznámí účastníky kursu se základy využití alternativních zdrojů energie.

Součástí vzdělávacího programu  je i praktické využívání racionálních metod a postupů (formulace závěrů na základě analýzy, zpracování a vyhodnocování získaných dat, vyvozování závěrů z hypotéz, či modelů, řešení problémových situací formou technického a přírodovědného zkoumání).

Cílem první části s praktickými ukázkami je naznačení motivace k rozvoji zájmu žáků a studentů o obnovitelné zdroje energie a jejich využití. Systémově se zabývá  i začleněním technologií OZE do moderní výuky přírodovědných předmětů.

Budou předvedeny a vysvětleny experimenty na základní témata:

• Fotovoltaika
• Větrná energie
• Palivové články (využití v dopravě a domácnostech)
• Využití biomasy
• Teplo
• Ukládání obnovitelných zdrojů
• Inteligentní sítě a ostrovní systémy
• Úspora energie
• Inteligentní ovládání

Ve druhé části si účastníci vzdělávacího programu jednotlivé experimenty vyzkoušejí prakticky.

Skupinová práce, střídání u jednotlivých souprav…

Realizace experimentů k jednotlivým tématům bude provedena s použitím modulárních měřicích zařízení a speciálních souprav v učebně.

Ke všem experimentům jsou vytvořeny manuály, popisující jak konkrétní měřící postupy, tak metodiku začlenění do výuky

Vysvětlení jak vzniká barva, jak ji lze změřit a popsat, jak barvu reprodukovat. Účastníci se na vlastní oči přesvědčí, že svět kolem nás nemusí být takový, jaký ho vidíme. 

• elektromagnetické záření, světlo, vlnová délka (1 hod.)
• zdroje světla, spektrum (1 hod.)
• vnímání barev (1 hod.)
• měření a popis barev (2 hod.)
• reprodukce barev (2 hod.)
• shrnutí, test (1 hod.)

Vysvětlení zásadního rozdílu mezi kvantitativní a kvalitativní bilancí základních procesů spojených zejména s energetickou transformací tepelné energie.

• Rozdíl mezi kvantitativní a kvalitativní energetickou bilancí (1 v.h.)
• Vyjádření kvantitativní a kvalitativní bilance, základní pojmy a definice (1 v.h.)
• Výpočet kvalitativní ztráty při transformaci tepla mezi dvěma médii (1 v.h.)
• Výpočet kvalitativní ztráty při redukci tlaku a při mísení dvou hmotnostních toků. Shrnutí a závěry pro praktické aplikace. (1 v.h.)

Výklad o technikách a technologiích přípravy a výroby nanovláken. Kombinace různých fyzikálních a chemických postupů s cílem vyrobit požadovaná vlákna daných vlastností. Jednoduché experimenty za pomoci ručního přístroje na výrobu nanovláken. Seznámení posluchačů na vlastní kůži s netypickými vlastnostmi nanovlákenného materiálu.

• Historický a jednoduchý teoretický úvod do výroby nanovláken 
• Technologie a provedení elektrického zvlákňování nanovláken 
• Jiné způsoby výroby nanovláken a vybrané aplikace 
• Experimenty účastníků s výrobou nanovláken a diskuze 

1. Úvod
   1. Historie materiálových věd
2. Sklo a keramika
   1. Průmyslová keramika
   2. Sklo, samočistící okna
3. Polymery
   1. Struktura a vlastnosti polymerů
   2. Přírodní polymery
   3. Syntetické polymery
4. Polovodivé materiály
   1. Polovodiče
   2. Zobrazovací technika - LED, OLED
   3. Flexibilní elektronika
   4. Výpočetní technika
5. Kovové materiály
   1. Slitiny
   2. Supravodiče I. a II. třídy
      1. Teorie supravodivosti
      2. Supravodivé materiály
      3. Využití v praxi - NMR, MRI, LHC, maglev
6. Materiály založené na uhlíku
   1. Grafit a diamant
   2. Fullereny
   3. Uhlíkové nanotrubice
   4. Grafen a odvozené materiály
   5. Další 2D materiály
7. Pokročilé materiály
   1. Medicína
   2. Elektronika
   3. Výhled do budoucnosti

Seminář je věnován využití Matlabu ve výuce matematiky. Učitelé se při řešení jednoduchých úloh seznámí se základy jednoho z nejpoužívanějších počítačových matematických jazyků.

Jde o první seminář s danou problematikou z celkově tří seminářů (účastí na všech seminářích lze obdržet certifikát na 24 vyučujících hodin; v případě účasti pouze na dvou prvních seminářích lze obdržet certifikát na 16 vyučujících hodin).

Anorganická chemie je tradičně zjednodušována na systematiku prvků, v přednáškách se podíváme na vzácnější modifikace a sloučeniny prvků a jejich využití v praxi, příp. v základním výzkumu. Přednášky budou prezentovat převážně objevy několika posledních dekád.

• Moderní anorganická a materiálová chemie (1 hodina)
• Nekovové prvky a jejich využití (2 hodiny)
• Kovové prvky a jejich využití (4 hodiny)
• 2D materiály (1 hodina)

Přednáška na téma energie: zdroje a jejich využití. Pozornost bude zaměřena zejména na využívání různých zdrojů energie v dopravě.

Osnova akce 

• Přehled současných zdrojů energie – fosilní (uhlí, ropa, zemní plyn) i alternativní (vítr, slunce, biomasa ...) a jaderná; možnosti využití, výhody a nevýhody 
• Fosilní paliva používané v dopravě – benzín, nafta, LPG
• Alternativní zdroje energie a jejich potenciál v dopravě – bionafta, bioethanol, solární energie, vodík, elektřina, hybridní pohon. Pozornost bude zaměřena na (i) suroviny, ze kterých se vyrábí, (ii) samotnou výroba, (ii) jejich výhody a nevýhody a (iv) současné a budoucí trendy v jejich využití 

Základní informace o principech a praktickém využití vybraných fyzikálně-chemických metod studia látek. Součástí bude i informace o požadavcích na přípravu vzorků a vyhodnocení získaných dat.

Hmotnostní spektrometrie patří v současnosti k nejrozšířenějším technikám moderní analytické chemie, biochemie, medicíny a jiných technických a technologických oborů. Zároveň se jedná i o jednu z nejperspektivnějších metod s ohledem na širokou škálu možností, módů a zpracování dat, které nabízí v současnosti dodávané hmotnostní spektrometry. Účastníci akce mohou očekávat seznámení s moderní hmotnostní spektrometrií v atraktivní podobě zahrnující historii, současnost a budoucnost; objasnění kroků, jež vedly k mohutnému rozmachu skrz celou řadu (nejen) technických oborů a zároveň i interaktivní hrátky s hmotnostní spektrometrií v podobě animací, interaktivních prezentací a účastnického kvízu.

Život v dnešní společnosti je nepředstavitelný bez vlivu vědy a jejích poznatků. S tím, jak se vzdalují vědecké myšlení a praxe osobní praxi širší populace, rostou společenská rizika nepochopení vědy a jejích poznatků, což může vrcholit až tzv. odpíračstvím (denialism). Na druhé straně, porozumění základním principům vědecké práce by mělo umožnit orientovat se snadněji ve složitém světě současnosti, ve kterém rozhodnutí nejen profesionální, ale i ta v osobním životě mohou být na tomto porozumění závislá. Středoškolské studium je vhodným obdobím, kdy studenty s tímto tématem seznamovat. Vědecká gramotnost, tj. nejen znát, ale i chápat, umožní se snadněji pohybovat v prostředí, které je netriviálními vědeckými poznatky přímo utvářeno. Vyučování spojením faktu/poznatku se způsobem, jakým byl tento získán, posiluje schopnost porozumět širším souvislostem a důsledkům dopadu složitého vědeckého poznání na život jednotlivce i společnosti.

Kurz se bude sestávat z interaktivního výkladu za pomocí prezentace a diskuze s účastníky nad předloženými tématy týkajícími se vědecké gramotnosti. Akce předpokládá aktivní účast a osobní zapojení se. Účelem je přímé zprostředkování vhledu do nejednoduché tématiky a pochopení základních principů vědecké metodiky a jejich aspektů pro jejich následnou aplikaci ve výuce.