МИ И ИНФОРМАЦИЈЕ

Увод

Овом скевенцом ученици би требало да реализују истраживање о: количини ене-

ргије коју потроше, у оквиру породичне потрошње, коришћењем својих информати-

чких уређаја; теми екрани, мозак... и дете; успостављању везе између енергије и

информација; информатици као науци. Ученици ће се на овим примерима суочити с

комплексним проблемима који су део њихове свакодневнице примењујући, кроз

самостална или истраживања у групи, своја знања из природних наука и технике,

трансверзалих компетенција.

Час 1-2. Колико енергије троше ваши информатички уређаји

Расположив материјал: мобилни телефон или лап-топ, Радни лист 1, веза с интерне-

том, препоручујемо вебсајт http://energyusecalculator.com/calculate_electrical_usage.htm

који вам даје могућност да прорачунате потрошњу енергије за свој информатички

уређај, али ви можете користити и неки други начин прорачуна ако желите.

Задатак: Израчунајте колико енергије троше ваши информатички уређаји у овиру

породичне потрошње електричне енергије.

Реализација истраживања:

-Користите пример дат у Радном листу 1 и на рачуну за потрошену електричну

енергију ваше породице утврдите колика је месечна односно годишња потрошња.

Радни лист 1. Потрошња енергије ваше породице и емисије CO2 Овде имате пример извештаја који добија свака породица у вези потрошње електричне енеригје.

28.59%- Из хидроелектрана

71.16%-Из термоелектрана

Годишња потрошња електричне ене-

ргије моје породице је 1770 kWh (што

је око 50% средње потрошње у Србији)

- Израчунајте колико потроше ваши информатички уређаји? Препоручујемо вам

вебсајт http://energyusecalculator.com/calculate_electrical_usage.htm

Наставник може да покрене дискусију о:

1. Реалности тако добијене потрошња енергије информатичких уређаја, тј., где се

још троши енергија за информатику? На пример, прављење самих уређаја,

њихов транспорт до корисника, њихова рециклажа, енергија одржавања фарми

сервера,итд.

2. Колико се потрошњом енергије за информатичке намене емитује CO2. Као помоћ

је дат, из Радног листа 1, приказ емисије CO2 у различитим земљама

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_by_carbon_dioxide_emissions

Колико CO2 се емитује у Србији?

3. Као илустрацију за емисју CO2 ,нађите биланс ваше емисије CO2 (Клима, моја

планета … и ја!) http://www.fondation-

lamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/projet_climat/animations/calculE

missions.swf

Час 3-4. Ми и екрани

Деца, али и одрасли, данас просечно проводе 5 сати пред неким екраном а највећи број

њих се задовољава знањем које омогућује коришћење компјутера, мобилних телфона,

конзола за игру... Неки од позитивних и негативних ефеката коришћења екрана су

дати на горњој слици и у доњој табели:

позтивно негативно

-Видео игре и виртуелна реалност уопште

могу престављати подршку у бројним

формама заштите : ортофонија,

ерготерапија, психотерапија

- Борба против насиљa у школи и међу

децом уопште је дата кроз пример Игра 3

лика1

- За децу која имају проблем с дислексијом2

и дискалкулијом3

-Последице лоше употребе (повлачење у

себе, несаница, слаба концентрација,

итд.)

-Проблематичне последице претераног

боравка деце раног узраста пред

неинтерактинвим екранима, више од два

сата дневно,

-Главни проблем, код адолесцената,

представља претерана употреба а

понекад и патологија екрана.

Задатак:

-На основу прорачуна енергије (резултати вашег истраживања на претходном часу) коју троше

ваши информатички уређаји можете да закључите колико сати дневно проводите пред неким

од ваших екрана;

-Да ли је то време изнад или испод просечног (5 сати пред екраном);

-Наведите активности које реализујете коришћењем екрана;

-Наведите неки од позитивних и негативних ефеката коришћења екрана на вашем примеру;

-Наведите колико времена проведете читајући неку књигу или реализујући неки задатак

класичним путем, а колико користећи екране.

За реализацију овог задатак потребан вам је компјутер или мобилни телефон и веза с

интернетом

Напомена наставнику

-Препоручујемо да преузмете модул са сајта Рука у тесту, који спада у област

когнитивних наука а третира проблем екрана и деце:. „Екрани, мозак ... и дете“,

(превод с француског Стеван Јокић ) можете га преузети посредством линка

http://rukautestu.vin.bg.ac.rs/?Page_Id=10607#projet14 а затим кликнете на линк

http://rukautestu.vin.bg.ac.rs/materijal/casovi.pdf и одаберете тему коју желите детаљније да

обрадите с ученцима.

-Покушајте с ученицима, у зависности од њиховог интересовања и узраста, да погледате доле

наведене сајтове за брбу против насиља у школи, дислексију и дискалкулију, или пак сајтове

које можете користити у реализацији тема из природних наука.

-Наставник може, кроз дискусију, да ученике наведе на размишљање како могу да применом

информатике допринесу смањењу потрошње енергије у продици и друштву.

1 http://www.sergetisseron.com/le-jeu-des-trois-figures/ (Игра три лика- Le Jeu des Trois Figures) 2 http://www.cne.psychol.cam.ac.uk/people/themes/graphogame (Дислексија-GRAPHOGAM)

3http://www.thenumberrace.com/nr/home.php (Трка бројева NUMBER RACE)

Час 5-6. ИНФОРМАТИКА ЈЕ НАУКА

Ученици би у НУМЕРИЦИ превазишла улогу ПОСМАТРАЧА и постала АКТЕРИ ако им се

пружи прилика да усвоје концепте информатичке науке: АЛГОРИТАМ, ИНФОРМАТИЧКИ

ЈЕЗИК, ТРЕТМАНА ИНФОРМАЦИЈА.

Како припремити ученике за живот у нумеричком окружење? Како им помоћи да у таквом

окружењу постану актери усвајањем концепата алгоритма, информатичког језика и

третмана информација, односно схватања информатике ако науке?

ИНФОРМАТИЧК НАУКА је МУТИДИСЦИПЛИНАРНА НАУКА ДОСТУПНА СВИМА и

може да се усвоја и без специфичних скупих материјала, јер она поред усвајања концепата и

метода нуди изузетне могућности за :

-примену активних педагогија, било посредством истраживања или посредством пројеката,

-развој трансвезалних компетенција попут доношења одлуке, резоновања, аргументације,

аутономије, сарадње, итд.

-мултидисциплинарног начина рада

-вредновања компетенција које не налазе увек своје место у школи. На пример, компетенције

деце и одраслих у коришћењу информатичких уређаја, примене информатике у науци, техно-

логији, друштву су углавном, за већину корисника, стечене ван школских клупа и званичних

курикулума.

Експериментални део

Потребан материјал: једноставни робот и упутство за рад с њим4, конструкција робота у

учионоици5 за свега неколико стотина динара (ако купите елементе јефтино преко интернета),

каро папир, оловке...

Задатак 1. Ако имате робота можете с ученицима основне школе извести низ активности

наведених у упутству за рад с роботом које је саставни део секвенце о роботици

Слика 1. приказује како су деца заинтересовано радила с роботом примењујући логичку

операцију „ако...онда“ (ако побудим робота на црвену боју он ће бежати од мене; ако позелени

он ће ме пратити,...

4 Робот THIMIO:прилог и линк

http://rukautestu.vin.bg.ac.rs/ZA_SAJT_RUKA_U_TESTU_016/12.ROBOTIKA/12.ROBOTIKA.pdf 5 Конструкција робота у учионици:прилог и линк

http://rukautestu.vin.bg.ac.rs/ZA_SAJT_RUKA_U_TESTU_016/12.ROBOTIKA/KONSTRUISI%20ROBO

TA%20SAM.pdf

Ученици који већ знају да програмирају могу своја знања да примене тако што ће направти

алгоритам користећи одговарајући језик а затим и програм који ће им омогућити да робот

реализује ове радње коришћењем наредби посредством направљеног програма. На тај начин

они постају актери а не само посматрачи који се играју с роботом.

Ученици средњих школа могу да анализирају шта је све потребно да направе неког једноста-

вног робота. Да у тим покушајима користе основне појмове у вези Роботике6 и Бионике7.

Задатак 2.Пикселизација слике у црно белој боји

Потребно је да ученике основне школе упознате с дефиницијом пиксела, а зати и да тражите да

направе црно-белу пикселизацију слике на каро папиру.

Слика 2., приказује пикселизацију рибе. Дакле, ученик треба да обоји у црно сваку коцкицу

каро папира кроз коју је прошла линија цртежа рибе. Што су коцкице мање то се све више

приближавамо повученој линији а слика има све већи број пиксела!

Слика 3., приказује како ученици релаизују црно-белу пикселизацију слике.

Ученици средњих школа би могли да се упознају с основним појмовима о Теледетекцији8

и да, за разлику од ученика у основној школи, разматрају визуелизацију и интерпре-

тацију теледетекционих слика, појмове спектралне резолуције, итд.

6 Давид Вилгенбас, Беатрис Салвиа, Марк Жулија (уредници), Зрнца наука 5, коуредник и преводилац

на српски језик Стеван Јокић, стр. 25-48, Завод за уџбенике, Београд 2008 7 Марк Жаму, Едит Салтјел (уредници), Зрнца наука 7, коуредник и преводилац на српски језик Стеван

Јокић, стр. 85-110 Завод за уџбенике, Београд 2011. 8 Давид Вилгенбас, Дидје Пол (уредници), Зрнца наука 8, коуредник и преводилац на српски језик

Стеван Јокић,стр. 117-140, Завод за уџбенике, Београд 2013.

Час 7-8. Култура књиге-Култура екрана Људима су, бар до сада, знатно више познати неки „јаки“ догађаји у историји цивилизације,

попут ратова или владара, него они који су наизглед „неприметни“ а ипак означавају изузетну

прекретницу за њихов начин живота. Као пример наводимо два догађаја који изузетно обеле-

жавају историју људске цивилизације: почетке Културе књиге и Културе екрана.

култура књиге Култура екрана

R.FEYNMAN је 1959 рекао

ставићу , „Енциклопедију Британика

на врх игле“ што је и остварено

после двадесети шест година када је

стр аница текста стављена на 625

милиона мању површину9; Затим се,

као последица развоја нумеричких

технологија10,11, упоредо с моделом

књиге све више користе екрани

као подлога: Интернет-1983, World

Wide Web –WWW -1989, Вики-

педија-2001, Facebook-2004;Данас

деца (Палчићи12 )и адолесценти

проводе у просеку 5 сати пред

разним врстама екрана, инструира-

ни су да гледају слику неколико

секунди, циркуларно мишљење

потискује линеарно (карактеристи-

чно за културу књиге)..

Страница Библије штампане на Гутенберовом слогу у

Музеју технике у Прагу 198913. (Гутенберг је своју

иновацију направио у XVI-том веку! )

Доступност књиге већем броју

људи, коју је омогућила

Гутенбергова иновација, је

развијана током 4 века а развојем

нумеричких технологија

остварене су изузетне промене за

само 50-ак година!

Човек је током тог периода прешао пут од писања

пером на разним подлогама да би дошао до, скоро

свима доступне, свеске... хемијске оловке...

Последњих десетак година све су

доступнији производи нумеричко-

информационих технологија попут

компјутера, таблета, мобилног

телефона...

9 Le CCSTI Grenoble, Exposition NANOversion «légère», Изложба у Београду 2008. 10 3. Материја и материјали, сајт Рука у тесту, превод с француског С. Јокић, посредством линка

http://rukautestu.vin.bg.ac.rs/integralna/pdfm/CETVRTI_MODUL.pdf 11 L’enfant et les écrans, Jean-François Bach, Olivier Houdé,Pierre Léna, Serge Tisseron-Un Avis de

l’Académie des sciences, Le Pommier, Paris 2013 12PETITE POUCETTE, MICHEL SERRES, de l’Académie française, MANIFESTES LE POMMIER, 2012. 13Лист новог завета је урађен у Музеју технике у Прагу 1989 (за Стевана Јокића)

Овим делом радионице желимо само да подстакнемо наставнике средњих школа, родитеље и

ученике да размисле и обрате пажњу на изузетне историјске догађаје који се дешавају овог

тренутка а имају утицај на све области савременог живота, а тиме и њихову будућност. Јер,

у нашим школским програмимам углавном доминирају теме карактеристичне за индустри-

јску револуцију (када су углавном иновације биле инспирисане физичким способностима и

процесима карактеристичним за човека), тј., које карактерише флукс материја-енергија.

Данас смо пак сведоци иновација и остварења инспирисаних процесима у човековом мозгу.

Доминира трилогија материја – енергија – информације! Когнитивне и неуронауке, нанауке су

још увек ван школских прогама, и у школе улазе само захваљујући креативности наставника!

Задатак: Илустровати како је човек успео да стави енциклопедију на „врх игле“

Материјал: компјутер, таблет, мобилни, таблица за писање, оловке, пенкала, хемијске оловке,

свеска, пластични плато, вага, шљунак и песак...

Реализација:

-Измерите на ваги 100 грама крупног шљунка (или крупнијих стаклених кликера), а затим 100

грама ситнијег шљунка, односно песка (или ситнијих стаклених кликера);

-Раширите их по платоу, упоредите колики површину заузима шљунака а колику песак,

Слика 4., приказује да 100 грама крупнијих каменчића шљунка заузме малу површину у углу

платоа, док је за 100 грама ситнијег шљунка, односно песка, остатак порвшине плато чак и

мали.

Идеја за овај приказ је добијена на Изложби о нанотехнологијама9

Напомена наставнику

Пошто су ученици у хемији упознали значење Авогадровг броја (6,023х1023 молекула у једном

граммолу...) онда сигурно могу да схвате колика је то површина коју данас човек,

нанотехнологијама, манипулацијом на атомском и молекулском нивоу, користи да би му

послужила као подлога уместо уобичајеног формата странице односно књиге !

Покушајте с ученицима да дискутујете о продору културе екрана у њихов свакодневни живот.

Можда ћете их навести, као што се већ ради у неким школама, да те екране почну интензивније

да користе не само у забави него и учењу. Видео игре могу изузетно да допринесу развоју

логичког мишљења, али се могу користити и као помоћ код деце која имају проблема с

дискалкулијом и дислексијом (као што је већ поменуто на претходним активностима).

-Препоручујемо да преузмете модул са сајта Рука у тесту, који третира проблем екрана и деце:

„Екрани, мозак ... и дете“, (превод с француског Стеван Јокић ) можете преузети посредством

линка http://rukautestu.vin.bg.ac.rs/?Page_Id=10607#projet14 а затим кликнете на линк

http://rukautestu.vin.bg.ac.rs/materijal/casovi.pdf . У овом модулу, из области когнитивних наука,

можете наћи теме које разматрају улогу мозга, разне врсте перцепција, пажњу, емоције, поспа-

ност (умор услед рада с екранима), меморију, имагинацију, вертуелност, итд. које би могле бити

интересантне ученцима. Осим тога могуће их је подсетити на низ нових иновација које су

поменуте у чланку Физика и иновационе технологије14.

14 Јокић, С., (2017) Физика и иновационе технологије, Зборник изабраних радова 5 међународне

конференције о настави физике, Алексинац 2017, стр.49-52. (Настава физике, број 4, 2017, стр.49-52,

ова свеска ће бити, највероватние доступна и у електронској форми на сајту Друштва физичара Србије

http://www.dfs.rs/)

ЧАС 9-10. ВЕЗА ЕНЕРГИЈЕ И ИНФОРМАЦИЈЕ

Свакодневно окружење ученике су и мобилни телефони, компјутери, конзоле за игру,

телевизори, GPS, роботи и низ других уређаја који нам, између осталог, преносе информације

али нам и омогућују да их креирамо и пошаљемо другима. За рад у основној школи је довољно

да се ђаци подсете да, свакодневним допуњавањем батерије својих мобилних телефона и

компјутера, користе електричну енергију која се мери потрошњом у kWh. Дакле, за рад тих

уређаја, којим добијају или креирају информације, потребна је енергија.

Ђаци су на Часу 1 истраживали колико kWh електричне енергије месечно потроши њихов

мобилни и/или компјутер и упоредили то с укупном потрошњом енергије у породици.

Сматра се да данас на информатичке активности одлази око 2% укупне потрошње енергије15.

Међутим, то је само енергија која се троши на рад уређаја попут компјутера, мобилних телефона,

итд., али она достиже и до 20% укупне потрошње енергије ако се узме у обзир утрошак енергије

за њихову производњу, транспорт до потрошача, а затим и њихова рециклажа15. Неопходно је и

могуће да ово разматрају и настоје да се у складу с тим понашају у свакодневном животу и ђаци

у основној школи.

Средњошколски курикулуми физике, хемије, билогије омогућују професорима природних наука

да, у вези ове исте теме, с ученицима реализују истраживачке активности вишег нивоа у односу

на основну школу. Познат им је појам ентропије (S), која се дефинише као мера неуређености

неког система, односно према другом принципу термодинамике ∆S>0. На основу знања из

математике могу да користе и Болцманову једначину S=k logW (k-Болцманова константа, W-

вероватноћа да се систем нађе у одговарајућем стању).

Задатак: Предлажемо да заједно с ученицима разматрате мисаони експеримент познат као

„Максвелов демон“, Слика 5., постављајући следе ћа питања:

Слика 5. Шематски приказ мисаоног експеримента „Максвелов демон“.

-Колика је средња температура у оба дела суда на слици на левој страни? (Приближно је исти

број плавих и црвених молекула у оба дела, значи да је нека температура Tсредње у оба дела);

- Шта се дешава ако је демон у стању да пропусти само црвене (брже молекуле) у десни суд?

(Према статистичкој теорији термодинамике тада је температура у десном суду већа неко у

левом, Tb>Tсредње>Ta)

Дакле имамо хладњак и топлотни резервоар а разлике њихових температура постају, током

времена, све веће што је супротно другом принципу термодинамике јер би темепратуре током

времена требало да се изједначе. Овде се поставило питање да ли је демон утрошио енергију да

би добио информацију о томе који молекул има већу брзину а затим да га пропусти, или да га

15 Salvia, B., Proust, B., Allegraud, K., Une énergie, des énergies – Comment functionne le monde?, Belin,

2012, pp.199-201.

заустави? Физичар Лео Силард (Leo Szilard,1929) је закључио да се виртуелни демон

супротставио повећању ентропије система али је при том утрошио енергију да би добио

одговарајућу информацију о брзини молекула.

Касније је уведен и појам негантропије која је у директној вези с информацијама које

омогућују да се неки систем уреди и да му се тиме смањи ентропија. Шредингер је, 1944, у својој

књизи Шта је живот?, дефинисао концепт негантропије да би објаснио како се жива бића

успостављањем уређености система супротстављају нереду.

Математичар Клод Шанон (Chlaud Shannon,1949) даје теорију информација, коју затим

користи физичар Леон Бријон (Leon Brillouin, 1950) показујући да демон мора да троши енергију

за посматрање молекула, мерење њихове брзине и коришћење добијених информација при

доношењу одлуке, односно да ови процеси доводе до повећања ентропије у складу с другим

принципом термодинамике.

Овде помињемо и белгијског физичара, хемичара и филозофа Иљу Пригожина (Ilya

Prigogin, нобеловац, 1977) који је ову чињеницу искористио код разматрања ћелија живих

организама кроз које увек протиче флукс енергије и материје, и које је назвао „дисипативне

структуре“. На пример, те структуре троше енергију да би се извршила хидролиза молекула АТП

у ћелији. Ћелијске мембране су порозне и врше селекцију молекула из свог окружења (слично

као „Максвелов демон“). Када ћелија више није у стању да одржава ову негантропију долази до

њене смрти. Дакле, концепт информација је незаобилазан у савременим биолошким теоријама.

Ученици ће кроз ове пример моћи да закључе да је настајање науке о информацијама

био дугорочан логички процес који траје до данашњих дана, чији су и они саврменици.

Подсетимо само на, већ поменуто, настајање интернета-1983, Web-1989, Википедије-2001,

Facebook-2004, и низа других иновација у области информација.

Закључак

Предлогом реализације ових активности настојимо да уверимо професоре физике да без обзира

на ограничења која им намећу курикулуми ипак могу својом инветивношћу да реализују

иновације у настави корисне за ученике. Показали смо да је физику неопходно повезати с другим

природним и наукама, технологијом, инжењерством и математиком (STEМ). Истраживачким

приступом и разматрањем комплексних тема из свакодневног живота ученици развијају

трансверзалне компетенције које ће им сигурно бити неопходне у суочавању с изазовима који

их очекују у будућности.

Зрнца наука 1-9