Nádech–výdech: Tělesná výchova počítá s matematikou a fyzikou

Nádech–výdech: Tělesná výchova počítá s matematikou a fyzikou

(námět na propojení vzdělávacích oborů Tělesná výchova, Fyzika a Matematika a její aplikace pro 2. stupeň ZŠ)

Kombinace sportu u profesionálů, pohybových aktivit u „hobíků“ a čísel k sobě neodmyslitelně patří. Vzdělávací obory Matematika a její aplikace nebo Fyzika mají Tělesné výchově a sportu rozhodně co nabídnout. Biomechanika, kineziologie, fyziologie by se bez naměřených dat a číselného vyjádření sportovního výkonu neobešly. Vyhodnocování, porovnávání výkonů, analýza pohybu a další rozvoj analytických možností najdeme ve sportu profesionálním i rekreačním. I člověk, který si jde zaběhat jen pro radost, si může změřit tep, počet uběhnutých km nebo spočítat BMI (index tělesné hmotnosti). K tomu slouží základní matematická gramotnost člověka, ale i nové digitální nástroje (mobilní aplikace, programy) zaměřující se na konkrétní využití naměřených hodnot ve sportu.

Konkrétní témata propojující obory představuje například práce s naměřenými hodnotami výkonu, propojení geometrie a pohybového úkolu (postavení těla a jeho částí při pohybu, vliv úhlu odhodu na konečný výkon apod.). V neposlední řadě může k lepšímu pochopení fyzikálního učiva (např. pohyb těles nebo pohybová a polohová energie) přispět tím, že si vše vyzkoušíme na „vlastní kůži“ během výuky tělesné výchovy.

Konkrétní námět na učební činnost žáka ve vyučovacích předmětech

Se znalostí matematiky a fyziky jde pohyb lépe

Výchozí vzdělávací obor: Tělesná výchova; Matematika a její aplikace; Fyzika

Období: 2. stupeň ZŠ

Tematický okruh: Činnosti ovlivňující úroveň pohybových dovedností, Činnosti podporující pohybové učení; Geometrie v rovině a v prostoru; Pohyb těles; Síly; Energie

Vazba na očekávaný výstup RVP ZV:

• Žák posoudí provedení osvojované pohybové činnosti, označí zjevné nedostatky a jejich možné příčiny. (TV)
• Žák zpracuje naměřená data a informace o pohybových aktivitách a podílí se na jejich prezentaci. (TV)
• Žák zdůvodňuje a využívá polohové a metrické vlastnosti základních rovinných útvarů a při řešení úloh a jednoduchých praktických problémů; využívá potřebnou matematickou symboliku. (M)
• Žák využívá s porozuměním při řešení problémů a úloh vztah mezi rychlostí, dráhou a časem u rovnoměrného pohybu těles. (F)
• Žák využívá s porozuměním vztah mezi výkonem, vykonanou prací a časem. (F)

Popis učební činnosti

Aktivita Se znalostí matematiky a fyziky jde pohyb lépe přináší tři náměty na propojení vzdělávacích oborů Tělesná výchova, Matematika a její aplikace a Fyzika v rámci hodin tělesné výchovy. Jejich cílem je vést žáka k pochopení vlivu matematických a fyzikálních zákonitostí na pohyb a jeho samotné provedení. Dílčím cílem je samostatná činnost žáka, při které provádí pohybové úkony různého charakteru a demonstruje na nich učivo z oblasti matematiky a fyziky. Náměty také rozvíjí matematickou a digitální gramotnost.

Příprava

Námět je složen ze tří samostatných aktivit do hodin tělesné výchovy. Vyžadují přípravu a případnou konzultaci s učiteli matematiky a fyziky o propojení těchto předmětů a zejména přesném názvosloví či další návaznosti v matematice nebo fyzice. Při aktivitách žáci využívají mobilní telefony (natáčení pohybového úkonu, aplikace) a je na učiteli, aby zvážil zapojení telefonů žáků nebo třeba školních tabletů. Před zahájením aktivit je třeba pomůcky připravit (stáhnout vhodné aplikace, nabít je, …).

Námět 1 – Vliv úhlu odhodu na konečný výkon

Námět je vhodné použít při nácviku hodu kriketovým míčkem (granátem). Žáci pracují ve dvojicích a střídají se. Nejdříve si vyzkouší cvičené hody. Při nácviku hází míčkem pod různým úhlem – pod co nejmenším úhlem (rovně dopředu), pod co největším úhlem (hodně do výšky), hledají optimální úhel odhodu.

Žáci se při odhodu natáčí na mobil. Každý hod změří a zaznamenají výsledek. Na základě záznamu a naměřeného výkonu se snaží stanovit optimální úhel odhodu, aby byl provedený výkon co nejlepší (rozběh, postavení těla, úhel odhodu apod.).

Při zpětné vazbě představí a odůvodní své řešení. Učitel žákům vysvětlí a ukáže správné provedení a další vliv geometrie na pohybový úkon (postavení těla, svíraný úhel paže k tělu apod.).

Námět 2 – Odhad vzdálenosti

Námět se zaměřuje na schopnost žáků odhadnout vzdálenost podle svého úsudku a představivosti. Realizace může probíhat v rámci průpravy na běžecké disciplíny (běh na 60 m, 100 m, 500 m). Žáci pracují ve dvojicích. Jeden z žáků má k dispozici značku (např. kužel) a na pokyn učitele se snaží uběhnout vzdálenost, kterou zadá (např. 50 m). Tam, kde odhaduje konec vzdálenosti, položí značku. Měření může probíhat:

• Učitel má naměřené dopředu jednotlivé vzdálenosti, které žákům „odhalí“ až po jejich odhadu vzdálenosti;
• Žáci využívají své mobilní telefony nebo školní tablety a vhodné mobilní aplikace ke změření vzdálenosti (krokoměry, GPS trackery apod.).

Po „odtajnění“ (změření) vzdálenosti žák odkrokuje, o kolik se odchýlil svým odhadem od skutečné vzdálenosti. Poté se vystřídá s druhým ve dvojici.

Učitel zpočátku volí kratší vzdálenosti (20 m, 40 m), potom může přidávat (100 m, 500 m). Činnost žáky vede k odhadu vzdálenosti, s nímž se při pohybových činnostech dá pracovat (např. rozvržení sil, tempo). Je nutné provádět činnost mimo atletický ovál (park, louka), kde by žáci mohli vzdálenosti jednodušeji určit (odhadnout).

Námět 3 – Měření rychlosti

Třetí námět se zaměřuje primárně na propojení s fyzikou (formy energie – pohybová, polohová) a v rámci hodiny tělesné výchovy dává žákům možnost vyzkoušet si prakticky základní principy tohoto učiva.

Námět je zasazen do běžecké průpravy (krátké vzdálenosti – sprint 60 m, 100 m, ale i delší distance). Žáci běhají určené vzdálenosti a měří si rychlost, kterou dosahují při běhu. Mohou pracovat ve dvojicích a střídat se. Každému žákovi je naměřena maximální dosažená rychlost a čas, za který uběhl danou vzdálenost.

Poté následuje analýza výkonů. Každý žák si spočítá svoji průměrnou rychlost. Následovat mohou výpočty zaměřené na pohybovou energii (např. vysvětlení, že energie závisí přímo úměrně na hmotnosti apod.) nebo výpočet kinetické energie žáka. Je možný i opačný postup – běh po určitou dobu (např. 10 min) a z uběhnuté vzdálenosti pak počítat průměrnou rychlost.

V ideálním případě probíhá analýza výkonu žáka ve výuce fyziky. Žáci mají ve třídě pro výpočty lepší podmínky než přímo v tělocvičně. U výpočtů by mělo rovněž probíhat vysvětlení učiva a učitelova ukázka na konkrétních příkladech.

Zpětná vazba

U všech námětů je důležitá zpětná vazba. Žákům je nutné vysvětlit, proč se daná aktivita realizovala, a zdůraznit prvky matematiky a fyziky, které se při pohybové činnosti využívaly. Tyto prvky jsou v reálném životě s pohybem spojeny přímo, proto je i v námětech kladen důraz na to, aby je žáci nevnímali izolovaně. Stejně jako jednotlivé vyučovací předměty v obecné rovině „všechno souvisí se vším“. Učitel může doplnit příklady z profesionálního sportu, kde mají ti nejlepší sportovci celé realizační týmy, které při tréninku, závodech i přípravě sportovního vybavení neustále s prvky matematiky a fyziky pracují (např. složení materiálu, odpor a rychlost vzduchu, tepové frekvence, úhel odrazu).

Komentář z pohledu gramotností [1]

Aktivita přispívá k rozvoji digitální a matematické gramotnosti.

Digitální gramotnost. Žák při aktivitě pracuje s digitálními nástroji (mobilní zařízení, kamera) a aplikacemi pro zaznamenání pohybového úkonu a naměření hodnot. Veškeré záznamy využívá k vyhodnocování (porovnání výsledků, hodnot) a k následné zpětné vazbě svého výkonu, hledá prvky ke zlepšení.

Matematická gramotnost. Aktivita podporuje rozvoj této gramotnosti při řešení matematických problémů z reálného života. Žák pracuje se svým tělem a využívá získané znalosti a dovednosti učiva matematiky (metrické vlastnosti, geometrie – úhly) v kombinaci s vlastní představivostí (odhad vzdálenosti).

[1] Více o možnostech rozvoje gramotnosti ve vzdělávacích oborech viz projekt Podpora práce učitelů – https://gramotnosti.pro/.