Valdkond „Loodusained“ - interdistsiplinaarsed valikkursused
Avaldaja:Kadri Stenseth14. Juuni 2010
Valdkond „Loodusained“ - interdistsiplinaarsete valikkursuste ainekava
13. Valikkursus „Loodusteadused, tehnoloogia ja ühiskond“
13.1. Õppe- ja kasvatuseesmärgid
Valikkursusega taotletakse, et õpilane:
1) omandab interdistsiplinaarseid teadmisi, et mõista saavutusi ja suundumusi loodusteadustes;
2) lõimib erinevates loodusainetes omandatud teadmised ja oskused ühtseks tervikuks;
3) oskab määrata loodusteaduslikke probleeme argielusituatsioonides;
4) oskab leida teavet sotsiaalse kandepinnaga loodusteaduslike probleemide kohta;
5) kasutab loodusteaduslikku meetodit, sh uurimuslikku käsitlusviisi reaalelu probleeme lahendades;
6) oskab teha põhjendatud sotsiaal-teaduslikke otsuseid;
7) arendab loovat ja kriitilist, sh uuenduslikku mõtlemist;
8) arendab kirjalikku ja suulist suhtlusoskust, käsitledes sotsiaal-teaduslikke probleeme;
9) väärtustab loodusteaduslikke teadmisi ning on valmis elukestvaks õppeks;
10) oskab hinnata riskitegureid ning prognoosida loodusteaduste ja tehnoloogia saavutuste mõju keskkonnale.
13.2. Kursuse lühikirjeldus
Kursus on üles ehitatud õpilastele oluliste probleemide lahendamisele, mille vältel tehakse põhjendatud ja asjatundlikke otsuseid, arvestades loodusteaduslikke, tehnoloogilisi, majanduslikke, sotsiaalseid ja eetilisi mõõtmeid. Seejuures hoitakse tasakaalus varem loodusteaduslikes õppeainetes omandatud teadmiste rakendamine uutes kõrgemat järku mõtlemist nõudvates kontekstides ning omandatakse uusi ainetevahelisi teadmisi ja oskusi, lähtudes nüüdisaegsete sotsiaal-teaduslike probleemide loodusteaduslikust sisust. Jätkusuutlik areng kajastub oskustes ja hoiakutes, mis aitavad kujundada teadlikku ja aktiivset kodanikku, kes oskab hinnata alternatiivseid lahendusi, põhjendada oma valikuid, koostada oma eesmärkide saavutamiseks tegevusplaane ning osaleda nende elluviimises, tuginedes loodusteaduslikele teadmistele.
Kursuse struktuur põhineb kolmeastmelisel mudelil: probleemide tuvastamine igapäevaelu olukordades, uurimuslikul käsitlusviisil põhinev uute teadmiste omandamine, et lahendada probleeme, ning sotsiaal-teadusliku otsuse tegemine ja selle põhjendamine. Lahutamatu osa on eksperimentaalsed tööd, mis modelleerivad nii reaalelu situatsioone kui on suunatud ka uute loodusteaduslike teadmiste omandamisele.
Esitatakse kuni 15 nelja–viieõppetunnilist ainetevahelist moodulit, millest õpetaja valib õpilaste vajaduste ja oma kompetentsuse põhjal õpetamiseks vähemalt kuus. Moodulite sisu uuendatakse pidevalt tänapäeva teaduse ja tehnoloogia arengu ning teadmistepõhise ühiskonna vajaduste järgi ning koostöös õpetajate ja teadlastega koostatakse uusi mooduleid. Kõik moodulid seostavad kolm valdkonda: ühiskonna, tehnoloogia ja loodusteadused, lõimudes teiste õppeinetega, sh sotsiaalainetega.
13.3. Õppesisu
Sisu lõplik täpsustus sõltub gümnaasiumi kohustuslike loodusainete ainekavadest ning teistest valikkursustest. Püütakse välistada dubleerivat uute teadmiste kujundamist ning sarnaste probleemide käsitlemist eri õppeainetes, tuginedes erinevatele metoodikatele. Käsitletavad probleemid on õpilastele elulised ning nüüdisaja ühiskonnas laia kandepinnaga, motiveerides õpilasi õppima sügavuti nii keemia, füüsika, bioloogia kui ka geograafia mõisteid, teooriaid ja seaduspärasusi tänapäeva teadusele iseloomulikus kontekstis. Moodulid jagunevad nelja valdkonda: keemia, bioloogia, füüsika ning geograafia. Moodulid on järgmised:
1. Kliimamuutused: milline on Eesti tulevik?
2. Viirused: milline on meie tulevik?
3. Osooniaugud ja ultraviolettkiirgus: kas risk elule?
4. Toidulisandid: kas poolt või vastu?
5. Materjalid, mida kasutame olmes: kas teeme põhjendatud valikuid?
6. Elektromagnetilised kiirgused: kuidas mõjutavad olmevahendid meie elu ja tervist?
7. Geneetiliselt modifitseeritud toit: kas hea või halb?
8. Alternatiivsed energiaallikad: kas biodiisel on lahendus?
9. Kaalu langetavad preparaadid: kas farmaatsiatööstus teenib inimeste huve?
10. Liiklusõnnetused: kas libisemine, valesti valitud kiirus, joobes juhtimine või tehnoloogilised vead?
11. Mürgised kemikaalid meie ümber: kui suur on risk?
12. Lõhnad: kas ainult parfümeeria?
13. Alkomeeter, rasvamõõtur, vererõhu- ja pulsimõõtjad jne: kellele ja miks, tõde ja risk.
14. Säästlik energiakasutus kodus: kas soojas ja pimedas või valges ja külmas?
15. Kas isetehtud seep on tänapäeva maailmas elujõuline?
16. Paberitööstus: kas see on probleem ka Eestis?
Moodulid esitatakse õpilastele õppematerjalide komplektina. Peale selle koostatakse õpetajale lisamaterjalid, mis annavad lisateavet nii metoodiliste lahenduste kui ka ainetevahelise loodusteadusliku teabe kohta. Mooduleid soovitatakse õpetada erinevate loodusainete õpetajate koostöös.
13.4. Õpitulemused
Õpitulemused kajastavad õpilase rahuldavat saavutust.
Kursuse lõpul õpilane:
1) leiab loodusteaduslikke probleeme sotsiaalse kandepinnaga argielusituatsioonidest;
2) teeb põhjendatud otsuseid, lahendades sotsiaal-teaduslikke probleeme;
3) seostab uued ainetevahelised teadmised varem omandatud loodusteaduslike teadmistega ühtseks tervikuks;
4) selgitab käsitletud sotsiaal-teaduslike probleemide loodusteaduslikku tausta nüüdisaja teaduse kontekstis;
5) koostab loodusteadusliku sisuga kriitilise essee argieluprobleemidest;
6) mõistab teaduse ja tehnoloogia olemust ja kohta ühiskonnas ning suhestatust kooli loodusteaduslike õppeainetega;
7) toob näiteid ainetevaheliste sotsiaal-teaduslike situatsioonide kohta ühiskonnas ning esitab nende lahendamise skeeme, sh tuginedes mõistekaardi metoodikale;
8) oskab kavandada meeskonnatööl põhinevat sotsiaal-teadusliku probleemi lahendamist ning hinnata selle riskitegureid;
9) näitab oskust ja tahet töötada meeskonnas ning sallivust kaaslaste arvamuse suhtes;
10) väärtustab uurimisel põhinevat probleemide lahendamist;
11) on seesmiselt motiveeritud loodusteaduslikke teadmisi kogu elu täiendama.
13.5. Õppetegevus
Õppetegevust kavandades ja korraldades:
1) leitakse rühmatöös probleeme ning tehakse otsuseid ja praktilisi töid;
2) tehakse uurimuslikke praktilisi töid;
3) arendatakse loovust (plakatid ja slaidiprogrammid);
4) korraldatakse debatte, rollimänge ja ajurünnakuid;
5) kavandatakse ning kaitstakse uuenduslikke projekte;
6) kirjutatakse kriitilisi esseesid;
7) kasutatakse mõistekaardi meetodit, et konstrueerida ja kinnistada teadmisi ning leida ainetevahelisi seoseid;
8) otsitakse loodusteaduslikku ja tehnoloogiaalast infot erinevatest allikatest, sh võõrkeelsetest ja elektroonilistest;
9) laiendatakse õpikeskkonda, käies ettevõtetes ja teadusasutustes.
13.6. Füüsiline õpikeskkond
1. Praktiliste tööde tegemiseks on vaja klassiruumi. Õpilased jaotatakse rühmadesse, et korraldada katseid (igas moodulis üks tund).
2. Koolil on arvutiklass või internetiühendusega arvutite kasutamise võimalus.
3. Loodusteaduslike õppeainete õpetajad teevad koolis koostööd.
4. Loodusteaduste õpetajad on valmis täiendama ja teisendama õppematerjale ning oskavad seda teha, tuginedes mooduli õpetamise praktikale ning õpilaste eripärale (relevantsuse tagamine).
5. Internetis on kättesaadavad lisalugemiseks mõeldud õppematerjalid.
13.7. Hindamine
Hindamise põhimõtted fikseeritakse moodulite eripära põhjal. Kasutatakse nii omandatud teadmiste ja oskuste hindamist testide, esseede, mõistekaartide, suuliste esitluste ja projektide põhjal kui ka kujundava hindamise põhimõtteid rühmatöö ja sotsiaalsete oskuste hindamiseks.
14. Valikkursus „Mehhatroonika ja robootika“
14.1. Õppe- ja kasvatuseesmärgid
Valikkursusega taotletakse, et õpilane:
1) on omandanud ülevaade mehhatroonikast ja robootikast maailmas ning Eestis;
2) tunneb huvi tehnikavaldkonna vastu;
3) teab robootikasüsteemide ehitust ja komponente;
4) oskab lahendada lihtsamaid praktilisi tehnikavaldkonna probleeme mehhatroonika ja robootika abil;
5) on omandanud ülevaate erinevatest anduritest ja mootoritest ning tunneb nende tööpõhimõtet;
6) oskab kasutada ja programmeerida mikrokontrollereid;
7) oskab oma tööd dokumenteerida ning esitleda;
8) on omandanud ja omaks võtnud tee-seda-ise mõtteviisi.
14.2. Kursuse lühikirjeldus
Kursusel käsitletakse mehhatroonika- ja robootikasüsteemide põhimõisteid ning süstemaatikat, nende süsteemide kasutusvaldkondi ning eripära, seadmete projekteerimise üldisi aluseid; mehaanika, elektroonika ja tarkvara tervikuks integreerimise üldpõhimõtteid, sissejuhatust anduritehnikasse ja ülevaadet sellest, andurite kasutamise üldpõhimõtteid, sissejuhatust mikrokontrolleritesse ja nende programmeerimisse, sissejuhatust täitursüsteemidesse ja nende tööprintsiipidesse ning mehhatroonikasüsteemi ideeprojekti koostamist.
Kursus on moodulstruktuuriga, võimaldades korraldada praktilisi projekte konkurssidena, koolidevahelise võistluse või eriprojektidena. Õpet toetab sisuliselt ja metoodiliselt mehhatroonika valdkonna õpetajate võrgustik ning tugikeskkond internetis.
Õppeaine koosneb omavahel integreeritud neljast teemast, mida toetavad läbivalt praktilised harjutused ja praktiline meeskonnaprojekt.
14.3. Õpitulemused
Gümnaasiumi õpitulemused kajastavad õpilase rahuldavat saavutust.
Kursuse lõpul õpilane:
1) tunneb mehhatroonika ja robootika terminoloogiat, põhimõisteid ning alusprintsiipe;
2) tunneb erinevate andurite ja täiturite ehitust ning füüsikalisi toimeprintsiipe;
3) oskab valida nõuete järgi sobiva mehhatroonikakomponendi;
4) oskab programmeerida mikrokontrollerit vähemalt ühes programmeerimiskeeles;
5) oskab projekteerida ja valmistada lihtsama mehhatroonikasüsteemi;
6) oskab oma loodud toodet dokumenteerida;
7) oskab oma loodud toodet esitleda ja tutvustada suuremale publikule;
8) on motiveeritud ennast täiendama ning tehnikateaduste valdkonnas edasi õppima.
14.4. Õppesisu
Mehhatroonika ja robootikasüsteemide projekteerimine: integreeritud süsteemide projekteerimise eripära; oma töö planeerimine, ohutushoid; projekteerimise abivahendid ja tarkvarad; robootika komponendid, sh elektroonika komponendid; sobivate komponentide leidmine ja andmelehtede lugemine; oma töö dokumenteerimine ja esitlemine.
Mikrokontrollerid: erinevad mikrokontrollerid ja nende arhitektuur; mikrokontrolleri ehitus ja käsustik; mikrokontrolleri programmeerimine, programmi silumine ja kompileerimine.
Sensoorika: ülevaade anduritest ja nende kasutusaladest, digitaal- ja analoogandurid; analoog-digitaalmuundur.
Täiturmehhanismid: elektrimootorid ja nende juhtimise eripära; alalisvoolu mootori juhtimine (H-sild, kiiruse juhtimine); servomootori juhtimine (pulsilaiuse modulatsioon); samm-mootori juhtimine; ülevaade alternatiivtäituritest (lineaarmootor, solenoid, tehislihas).
Praktiline projekt: roboti või praktilise mehhatroonikasüsteemi ehitus.
14.5. Õppetegevus
Iga teema sisaldab sissejuhatavat teoreetilist ülevaadet, millele järgnevad praktilised harjutused (v.a esimene moodul). Viimase teema lõppedes jätkub õppeaine praktilise tööga – meeskonnaprojektiga. Meeskonnaprojektiks võib olla robot või muu praktiline probleem, mida saab lahendada mehhatroonika- või robootikasüsteemiga. Meeskonnatööd tehes esitletakse tulemusi perioodiliselt teistele meeskondadele ja juhendajale. Esitluste ajal tutvustatakse projekti arengut, tehnilist lahendust ja tekkinud probleeme. Aine lõpeb praktilise töö tulemuse esitlemisega (nt robotivõistlus, töötava lahenduse demonstreerimine vms).
Tegevused:
1) praktilised harjutused mikrokontrolleriga;
2) praktilised harjutused andurite ja mootoritega;
3) rühmatööna (2–3 liiget meeskonnas) lihtsa mehhatroonikasüsteemi projekteerimine ja valmistamine;
4) info otsimine elektroonilistest allikatest (k.a temaatilised foorumid, näidisprojektid ja videomaterjal);
5) loovust arendavad tegevused: oma lahenduse väljatöötamine mingile tehnilisele probleemile;
6) meeskonnatööoskuste arendamine: aja ja töömahu planeerimine, probleemilahenduse tehnikad, eelarvestamine;
7) oma töö esitlemine (võimaluse korral avalikult publikule);
8) uuenduslike projektide kavandamine.
14.6. Füüsiline õpikeskkond
Praktiliseks õppetööks on vaja arvutit ja mehhatroonika/robootika õppekomplekti, mis sisaldab nüüdisaegset programmeeritavat mikrokontrollerit, sensoorikat ja täitursüsteeme. Sõltuvalt praktilise meeskonnaprojekti iseloomust võib minna vaja lisavahendeid ning tööriistu, et välja töötada lahendus.
Soovitatav tarkvara:
1) mikrokontrolleri programmeerimise IDE;
2) elektroonikaskeemide koostamise tarkvara;
3) CAD-süsteem;
4) esitlemise tarkvara.
15. Valikkursus „3D-modelleerimine“
15.1. Õppe- ja kasvatuseesmärgid
Valikkursusega taotletakse, et õpilane:
1) arendab loovust ning süsteemset ja ruumilist mõtlemist;
2) oskab seada eesmärke ning planeerib oma tegevust etappide kaupa;
3) võtab vastutuse ideede ja plaanide elluviimise eest ning rakendab meeskonnatöövõtteid;
4) kasutab erinevaid teabeallikaid tehnoloogilise protsessi planeerimisel ja hindab kriitiliselt neis sisalduvat infot;
5) mõistab nüüdisaegse tehnoloogia olulisust riigi majanduses.
15.2. Kursuse lühikirjeldus
Valikkursus baseerub kolmel alustalal:
1) tehnilise joonestamise algtõdede omandamine;
2) 3D-modelleerimistarkvara kasutamine toote loomiseks;
3) arvuti teel juhitava CNC ehk arvprogrammjuhtimisega freespingi seadistamise algtõdede ning selle juhttarkvara kasutusoskuse omandamine.
Lõiming teiste ainetega:
1) valikkursuse edukaks läbimiseks on vaja matemaatilisi vilumusi ja oskusi, eeskätt ruumilist mõtlemist ning ettekujutust erinevatest arvulistest mõõtkavadest ja -ühikutest;
2) esteetiliselt nauditavate ning samal ajal praktiliste toodete disainimine toetab kunstipädevuste ja uuendusliku mõtlemise kujunemist;
3) CNC-freespingi kasutamine nõuab ettekujutust erinevate materjalide (puidu, alumiiniumi, plasti jms) ning nende töötlemiseks mõeldud tööriistade (erinevat tüüpi freesiterade) omadustest, mida käsitletakse töö- ja tehnoloogiaõpetuses.
15.3. Õpitulemused
Gümnaasiumi õpitulemused kajastavad õpilase rahuldavat saavutust.
Kursuse lõpul õpilane:
1) saab aru tootedisaini olulisusest meie igapäevaelus ning oskab näha seost teooria ja praktika vahel;
2) on omandanud ülevaate põhilistest 3D-tarkvaraprogrammidest ning oskab ühte neist praktiliselt kasutada toote modelleerimiseks;
3) mõistab CNC-freespingi näitel arvuti teel juhitavate tehnoloogiliste seadmete toimimise loogikat;
4) suudab põhjendada enda tehtud sisulisi ja tehnoloogilisi valikuid, tööd dokumenteerida ja töö tulemust esitleda.
15.4. Õppesisu
1. Tootedisaini üldised alused
Õpitulemused
Teema läbimise järel saab õpilane aru tootedisaini olulisusest meie igapäevaelus ning oskab näha seost teooria ja praktika vahel.
Õppesisu
Disaini mõiste, meetod ja kriteeriumid. Lühiülevaade tarbekunsti ja disaini ajaloost. Tehnoloogia mõiste, meetod ja kriteeriumid. Arvuti teel juhitavad seadmed ning nende kasutamise valdkonnad.
2. 3D-modelleerimistarkvara kasutamine
Õpitulemused
Teema läbimise järel on õpilasel ülevaade põhilistest 3D-tarkvaraprogrammidest ning ta oskab ühte neist praktiliselt kasutada toote modelleerimiseks.
Õppesisu
Programmi käivitamine. Faili avamine ja salvestamine. Käsklusribade ülevaade. Tahkkeha, pöördkeha, kiri – eskiis ja keha moodustamine. Virtuaalne koost. Pindade sobivus ja vajalikud vahed.
3. CNC-freespingi juhttarkvara kasutamine
Õpitulemused
Teema läbimise järel oskab õpilane praktiliselt kasutada pingi juhttarkvara.
Õppesisu
Loodavale failile nime andmine ja 3D-modelleerimisprogrammis loodud detaili toomine töölauale. Tooriku loomine. Joonestuskeskkonna kontroll ja omadused. Joonestamine. Materjali lisamine. Tooriku muutmine läbipaistvaks. Kinnituskeha loomine. Kinnituskeha (tooriku) mõõtmete korrigeerimine. Freesimise tehnoloogia määramine. Tööriista loomine või valimine programmi raamatukogust. Geomeetria seaded. Koordinaatide süsteemi paigaldamine. Geomeetria määramine. Detaili geomeetria määramine. Tooriku geomeetria määramine. Kinnituskeha (lõiketera liikumiseks keelatud ala) geomeetria määramine. Operatsioonide loomine. Musta töötluse loomine. Puhastöötluse loomine. Töötluste loomise jätkamine. Töödeldava ala määramine. Tööradade genereerimine. Postprotsessor. Teise poole töötlemine.
4. CNC-freespingi seadistamine
Õpitulemused
Teema läbimise järel mõistab õpilane CNC-freespingi näitel arvuti teel juhitavate tehnoloogiliste seadmete toimimise loogikat ning oskab seadistada õppetöös kasutatavat pinki.
Õppesisu
Tooriku kinnitamine freespingi töölauale. Vaheplaadi koordinaatide süsteemi nullpunkti määramine. Tooriku koordinaatide süsteemi nullpunkti seadistamine vaheplaadi korral. Vaheplaadi ehitus ja tooriku märkimine. Programmi parandamine, kui koordinaatide süsteemi nullpunkt on paigutatud tooriku alumisele küljele. Lõikeriista (freesi) lisamine programmi raamatukokku ning lõikeriistade raamatukogu kasutamine. Ettenihkekiiruse muutmine, tolmuimeja automaatse lülituse lisamine ja tooriku vahetuse positsiooni lisamine. Tööriistade (freeside) lisamine programmi tööriistaloetellu.
5. Tegevuse dokumenteerimine ja tagasiside
Õpitulemused
Teema läbimise järel suudab õpilane põhjendada oma sisulisi ja tehnoloogilisi valikuid, dokumenteerida tööd ning esitleda töö tulemust.
Õppesisu
Disaini ja tooteprotsessi dokumenteerimine (tekst, fotod, video). Esitluse koostamine disaini ja tooteprotsessist õppija valitud web 2.0 keskkonnas (nt blogi, wiki). Esitluse ettekandmine.
15.5. Õppetegevus
Valikkursust õpetades tehakse järgmisi õppetegevusi:
1) töö õpetaja juhendamisel ning iseseisev õppimine, et omandada 3D-modelleerimisprogrammi kasutamise oskus;
2) toote disainimine 3D-modelleerimisprogrammi abil;
3) CNC-freespingi seadistamine ning materjali ja tööriista valik;
4) esitluse koostamine toote disainimisest ja freesimisest ning selle ettekandmine kaasõpilastele;
5) enda ja kaasõpilaste loodud toodete analüüs, teemakohane arutelu ning diskussioon;
6) õppekäik tehnoloogiaettevõttesse ja/või tehnoloogiaharidust andvasse kõrgemasse või kutseõppeasutusse.
15.6. Füüsiline õpikeskkond
1. 3D-modelleerimistarkvara ning CNC-freespingi juhttarkvara olemasolu.
2. Arvutid (arvutiklassi), mis võimaldavad 3D-modelleerimistarkvara kasutamise.
3. CNC-freespink koos selle juurde kuuluva kaitsekabiiniga.
4. Kulumaterjalide olemasolu (erinevat tüüpi freesiterad, puit, plast).
16. Valikkursus „Joonestamine“
16.1. Õppe- ja kasvatuseesmärgid
Joonestamise valikkursusega taotletakse, et õpilane:
1) tunneb huvi tehnika, tehnoloogia ja/või disaineri loova töö vastu, saab aru selle rakenduslikust tähtsusest ning on motiveeritud iseseisvaks õppeks;
2) arendab ruumikujutlusvõimet, mõtlemist, tähelepanu, graafilist kirjaoskust, loovust ja täpsust;
3) on omandanud süsteemse ülevaate ruumigeomeetrilistest objektidest ja probleemülesannete graafilistest lahendusmeetoditest ning kasutab korrektset joonestamisalast sõnavara;
4) suhtub lugupidavalt ja vastutustundlikult kaasinimeste loomingusse ning väärtustab võimet ja oskust ise uut luua; väärtustab töö läbimõeldust, korrektsust ning praktilisust;
5) kasutab iseseisvalt erinevaid, sh elektroonilisi teabeallikaid joonestamisalase info leidmiseks ning hindab kriitiliselt neis sisalduvat teavet;
6) rakendab ruumigeomeetrilisi probleeme lahendades teaduslikku meetodit;
7) saab ülevaate joonestamisalase teabe rakendamisega seotud elukutsetest ning kasutab joonestamiskursusel omandatud teadmisi ja oskusi karjääri planeerides ning oma edaspidises elus;
8) võtab vastu igapäevaeluga seotud kompetentseid otsuseid, tuginedes teaduslikele, majanduslikele, eetilis-moraalsetele seisukohtadele ja õigusaktidele, ning prognoosib otsuste tagajärgi.
16.2. Kursuse lühikirjeldus
Joonestamisel on praktilise tähtsusega koht õpilaste mõtlemise ja ruumikujutlusvõime arendamisel ning tehnika- ja tehnoloogiaalase graafilise kirjaoskuse kujunemisel. Kursus tugineb varasematele matemaatika, osaliselt ka kunsti ja tööõpetuse kohustuslikes kursustes omandatud teadmistele, oskustele ning hoiakutele. Luuakse süsteemne ülevaade joonestamiseks vajalikust mitmekesisest teabest. Kinnistuvad kursuse jooksul omandatud sõnavara, teadmised ruumigeomeetriast ja oskused lahendada probleemülesandeid graafiliselt ning sellega seotud rakendustest ja elukutsetest, mis abistab õppijaid elukutsevalikus.
Õppe vältel õpitakse analüüsima ruumigeomeetrilisi objekte ning lahendama probleemülesandeid graafiliselt. Omandatakse erinevate, sh elektroonsete teabeallikate kasutamise ja nendes leiduva teabe tõepärasuse hindamise oskus. Kõige sellega kujundatakse õpilaste joonestamisalaseid teadmisi ja oskusi, mis võimaldavad neil analüüsida, mõista, selgitada ning lahendada ruumigeomeetrilisi probleeme. Seejuures kujundatakse positiivne hoiak joonestamise kui matemaatikateaduse rakendusliku osa suhtes, mis aitab kaasa uue kavandamisele ja loomisele ning arvestab probleemide lahendamisel teaduslikke, majanduslikke, sotsiaalseid, eetilis-moraalseid aspekte ja õigusakte.
16.3. Õpitulemused
Õpitulemused kajastavad õpilase rahuldavat saavutust.
Kursuse lõpul õpilane:
1) väärtustab joonestamisalaseid teadmisi, oskusi ja hoiakuid tehnika- ja tehnoloogiaalase kirjaoskuse oluliste komponentidena ning on sisemiselt motiveeritud elukestvaks õppeks;
2) on omandanud süsteemse ülevaate jooniste vormistamise, projekteerimise, jooniste saamise meetodite ja ruumigeomeetriliste objektide kohta ning nimetab objektide määramisandmed;
3) analüüsib ning kirjeldab joonise järgi objektide kuju ja suurust, objekti osade vastastikust asendit ja asukohta ruumis tasandiliste kujutiste abil ning loeb jooniselt infot objekti kuju, suuruse ja tema osade vastastikuse asendi kohta;
4) analüüsib ning hindab projektsioonide lihtsust, mõõdetavust ja piltlikkust ning vormistab joonised tavakohaselt;
5) lahendab ruumigeomeetrilisi probleeme teaduslikul meetodil graafiliselt tasandiliste kujutiste abil ning on omandanud ülevaate joonisega esitatud graafilise teabe erinevatest esitusvõimalustest, sh infotehnoloogilistest vahenditest; oskab kriitiliselt hinnata tarkvaravahendite sobivust joonestamiseks;
6) on omandanud arenenud ruumikujutluse, tähelepanu ja iseseisva mõtlemise võime;
7) toob näiteid joonestamise rakendusvaldkondade kohta ning selgitab joonestamisalaste teadmiste ja oskuste osa tehnika- ja tehnoloogiateaduses, disaini jt rakenduslike loovtööde jaoks ning igapäevases elus;
8) suhtub oma ja teiste töösse vastutustundlikult;
9) väärtustab loovust ja mitmekülgselt läbimõeldud lahendusi, hindab vastutustundlikku ja säästvat eluviisi ning saab aru nende mõjust elukeskkonnale ja ühiskonnale;
10) kasutab erinevaid joonestamisalase, sh elektroonilise info allikaid, analüüsib, sünteesib ja hindab neis sisalduvat teavet ning rakendab seda tulemuslikult objekte projekteerides ja ruumigeomeetrilisi probleeme lahendades;
11) kasutab joonestamist õppides ja probleeme lahendades otstarbekalt tehnoloogiavahendeid, sh IKT võimalusi.
16.4. Õppesisu
Joonistele esitatavad nõuded: normkiri, jooned, joonise formaat, kirjanurk ja raamjoon.
Geomeetrilised konstruktsioonid: paralleel- ja ristsirgete joonestamine, sirglõigu, ringjoone ja nurga jaotamine osadeks.
Projekteerimine ja selle liigid: tsentraal- ja paralleelprojekteerimine.
Jooniste saamise põhilised meetodid. Kvooditud ristprojektsiooni meetodi olemus. Monge'i meetodi olemus. Punkt: koordinaadid; kaks- ja kolmvaade. Sirge: määramisandmed, jälgpunktid; kaks- ja kolmvaade. Sirge asend ekraanide suhtes: üld- ja eriasend. Eriasendiline sirge: horisontaal, frontaal, profiilsirge. Kahe sirge vastastikune asend: paralleelsed, lõikuvad ja kiivsed sirged. Sirglõigu pikkuse ja kaldenurga tuletamine. Tasand: määramisandmed. Tasandi asend ekraanide suhtes: üld- ja eriasend. Tasandilise objekti tõelise suuruse tuletamine. Aksonomeetria meetodi olemus. Liigid. Ristisomeetria teljestiku konstrueerimine, punkti ristisomeetriline kujutis.
Geomeetrilised kehad: liigid (tahk- ja pöördkehad) ja jaotus (korrapärane, mittekorrapärane, sümmeetriline, ebasümmeetriline); kehade kaks- ja kolmvaated. Punkt geomeetrilisel kehal: punkti puuduva projektsiooni tuletamine. Geomeetriliste kehade tasandilised lõiked. Geomeetriliste kehade pinnalaotused.
16.5. Õppetegevus
Lähtuvalt konkreetsetest õppe-eesmärkidest, käsitletavast teemast ja eeldatavatest õpitulemustest rakendatakse joonestamistundides järgmisi tegevusi:
1) joonestamiseks vajaliku info otsimine eri allikatest, sh elektroonilistest, ning sellele järgnev info analüüs, süntees ja hindamine;
2) ruumigeomeetriliste probleemide graafiline lahendamine koolis (kodus) ja arvutipõhises õpikeskkonnas;
3) praktilised, sh uurimuslikud tööd klassis (kodus) ja arvutikeskkonnas;
4) dilemmaprobleemide lahendamise rühmatöö arvutikeskkonnas;
5) joonestustöö planeerimine, tegemine, vormistamine ja kaitsmine.
16.6. Füüsiline õpikeskkond
Joonestustööde tegemiseks on vajalikud joonestusvahendid ja -paber ning näitlikustamisvahendid.
17. Valikkursus „Arvuti kasutamine uurimistöös“
17.1. Õppe- ja kasvatuseesmärgid
Valikkursusega taotletakse, et õpilane:
1) tuleks toime arvuti kasutamisega uurimistööd tehes, sh andmeid kogudes, töödeldes ja analüüsides ning uurimistulemusi esitades;
2) suudaks andmete kogumiseks ja töötlemiseks valida sobivad meetodid ning tarkvara;
3) suudaks püstitada mõttekaid hüpoteese ja katsetada nende kehtivust;
4) suudaks kogutud uurimisandmete põhjal teha järeldusi ning neid põhjendada.
17.2. Kursuse lühikirjeldus
Kursus kuulub tinglikult informaatika õppeaine alla, kuid keskendub informaatika põhiküsimustele üsna kitsas kontekstis, mis on piiritletud otseselt gümnaasiumiastmes üleminekueksami asemel tehtava uurimistöö vajadustega. Informaatika on info struktuuri, loomist, hankimist, töötlemist, tõlgendamist, edastamist ning esitamist käsitlev teaduse ja tehnika haru. Selle kursusega tutvustatakse õpilastele praktiliste tegevuste kaudu meetodeid ning tarkvaravahendeid, mis lihtsustavad uurimisandmete kogumist, töötlemist, analüüsi ja esitlemist.
17.3. Õpitulemused
Gümnaasiumi õpitulemused kajastavad õpilase rahuldavat saavutust.
Kursuse lõpul õpilane:
1) leiab info sobivast allikast, hindab selle usaldusväärsust ja koostab korrektse viitekirje;
2) viitab tekstis allikatele korrektselt;
3) koostab erinevaid küsimuse tüüpe ja vastuste skaalasid sisaldava veebipõhise küsimustiku;
4) korraldab veebipõhise ankeetküsitluse ning esitab küsitluse teel kogutud andmestiku elektroonilise andmetabelina;
5) kodeerib, sorteerib ja filtreerib andmed andmetabelis;
6) koostab andmetabeli põhjal risttabeli ja sagedustabeli ning erinevat tüüpi diagramme;
7) esitab kirjeldavad ja statistilised karakteristikud (keskmised, standardhälve, miinimum, maksimum, kvartiilid) koos oma selgitustega;
8) hindab hüpoteesi üldistatavust valimilt üldkogumile ning nullhüpoteesi kehtivust sobivalt valitud testi abil;
9) vormistab korrektselt uurimisaruande;
10) koostab uurimisaruande põhjal esitluse ning kannab selle ette.
17.4. Õppesisu
Kursus jaguneb seitsmeks viietunniseks mooduliks, millest viimane on ette nähtud õpetaja juhendamisel toimuvaks iseseisvaks tööks oma lõpparuande kallal. Esimesed kuus moodulit keskenduvad järgmistele teemadele:
1. Infootsing internetis ja raamatukogus. Töö allikatega ja viitamine. Viitekirje vormistamine ning viidete haldamine spetsiaalse tarkvara abil.
2. Uurimisandmete kogumine. Tunnuste tüübid. Küsimuste tüübid ja vastuste skaalad. Veebipõhise küsimustiku koostamine spetsiaalse tarkvara abil.
3. Andmetöötluse alused. Andmetabeli koostamine tabelarvutustarkvara abil. Andmete kodeerimine, sorteerimine ja filtreerimine, sagedustabeli ja risttabeli koostamine. Kirjeldav statistika: keskväärtus, mood, mediaan, standardhälve, kvartiilid. Andmete visualiseerimine diagrammide abil.
4. Järeldav statistika: üldistus valimilt üldkogumile, usaldusnivoo, nullhüpotees, statistiliselt olulise erinevuse tuvastamine (z-test, t-test, hii-ruut-test).
5. Andmetöötlus kvalitatiivse uuringu puhul: andmestiku kodeerimine, kategooriate moodustamine.
6. Uurimisaruande vormindamine: tabelid, joonised, laadid, sisukord, indeks, päis, jalus, joonealused märkused. Uurimisaruande põhjal esitluse koostamine ja ettekandmine.
17.5. Õppetegevus
Õppetegevust kavandades ja korraldades:
1) lähtutakse õppekava alusväärtustest, üldpädevustest, õppeaine eesmärkidest, õppesisust ja oodatavatest õpitulemustest ning toetatakse lõimingut teiste õppeainete ja läbivate teemadega;
2) jälgitakse, et õpilase õpikoormus (sh kodutööde maht) on mõõdukas, jaotub õppeaasta ulatuses ühtlaselt ning jätab piisavalt aega puhkuseks ja huvitegevusteks;
3) võimaldatakse õppida individuaalselt ning üheskoos teistega (iseseisvad, paaris- ja rühmatööd), et toetada õpilaste kujunemist aktiivseteks ja iseseisvateks õppijateks;
4) kasutatakse diferentseeritud õppeülesandeid, mille sisu ja raskusaste toetavad individualiseeritud käsitlust ning suurendavad õpimotivatsiooni;
5) kasutatakse standardset kontoritarkvara, nüüdisaegset veebipõhist õpikeskkonda ning tasuta kättesaadavaid veebipõhiseid töövahendeid ja õppematerjale;
6) suurendatakse andmeid kogudes õpikeskkonda arvutiklassist väljapoole: looduskeskkond, raamatukogu, kooliõu, muuseumid, näitused, ettevõtted jne;
7) tehakse õpiülesandeid õpetaja etteantud näidisandmestiku baasil; ainult erandjuhul on võimalik kasutada õpilaste endi kogutud andmeid, sest üldjuhul on see kursus siiski ettevalmistus oma uurimistöö tegemisele, mitte osa sellest;
8) ei anta õpilastele üldjuhul arvuti kasutamist eeldavaid kodutöid, et tagada kõigile õpilastele võrdsed võimalused ja sarnase tarkvara kasutamine;
9) tagatakse kursuse lõpul kõigile õpilastele võimalus esitleda oma uurimistöö kokkuvõtteid.
17.6. Füüsiline õpikeskkond
Klassis on tagatud järgmiste vahendite kasutamine:
1) üldjuhul igal õpilasel eraldi arvutitöökoht, erandjuhul mitte rohkem kui kaks õpilast ühe arvuti taga;
2) standardne kontoritarkvara;
3) õpilase oma sülearvuti kasutamise võimalus (toide, võrguühendus, töölaud);
4) esitlustehnika;
5) failide salvestamise võimalus võrgukettale või kooli pakutavasse/toetatud veebikeskkonda;
6) lisaseadmed (printer, mälupulk);
7) juurdepääs infosüsteemidele (e-kool, intranet või veebipõhine sisuhaldussüsteem, rühmatöökeskkond);
8) arvutitöökohtadel reguleeritavad toolid, arvutilauad, sundventilatsioon, aknakatted;
9) erineva operatsioonisüsteemiga arvutid;
10) isikutunnistuse kasutamise võimalus (kaardilugejad, juhtprogrammid);
11) kõrvaklapid ja mikrofonid;
12) digitaalne foto- ja videokaamera.
17.7. Hindamine
Informaatika valikaine õpitulemusi hinnatakse jooksvalt õpiülesannete põhjal ning kokkuvõtvalt kursuse lõpul üldjuhul e-portfoolio abil. E-portfoolio on personaalne veebipõhine keskkond, millesse õpilane kogub pikema perioodi jooksul enda tehtud tööd ja refleksioonid oma õpikogemustest. Kursuse lõpul koostab õpilane e-portfooliosse kogutud materjalidest oma pädevusi kõige paremini tõendava valiku ning esitleb seda võimaluse korral avaliku kaitsmise vormis. Õpiülesanded ja e-portfoolio võivad olla tehtud kas individuaalse või rühmatööna. Portfoolio kaitsmise põhjal saadud hinne on kursuse koondhindeks. Nii jooksvate õpiülesannete tegemise kui ka e-portfoolio esitluse puhul hinnatakse:
1) õppe plaanipärasust, loomingulisust ja ratsionaalsust;
2) õppekavas ettenähtud õpitulemuste saavutamist ning seonduvate pädevuste olemasolu veenvat tõendamist;
3) arvutiga loodud materjalide tehnilist teostust, esteetilisust ja originaalsust;
4) õpilasepoolset praktilise tegevuse mõtestamist;
5) õpilase arengut.
18. Valikkursus „Rakenduste loomise ja programmeerimise alused“
18.1. Õppe- ja kasvatuseesmärgid
Valikkursusega taotletakse, et õpilane:
1) arendab loovust, loogilist, analüütilist ja algoritmilist mõtlemist ning süsteemset käsitlusviisi probleeme ja ülesandeid lahendades;
2) teadvustab ja tunnetab programmjuhtimisega süsteemide tööpõhimõtet ning informatsiooni esitamise ja töötlemise põhiprotsesside olemust;
3) tunneb rakenduste ja programmide loomise vahendeid ning põhimeetodeid;
4) omandab programmide ja algoritmide koostamise ning probleemide lahendamise baasoskused programmjuhtimisega süsteemide abil;
5) tutvub objektorienteeritud modelleerimise, analüüsi ja disaini põhimõtetega;
6) saab aru objektide ja andmete olemusest, nende omadustest ning nendega täidetavatest tegevustest algoritmides ja programmides;
7) omandab algoritmimise ja programmeerimise põhikontseptsioonid ja mõisted ning oskused kavandada, koostada, siluda ja testida programme, mis koosnevad mitmest koostoimivast üksusest (protseduurist); kasutab objekte, skalaarandmeid ja massiive ning kirjeldab eri liiki protsesse.
18.2. Kursuse lühikirjeldus
Kursuse põhiosad:
1) rakenduste loomise põhimõtted;
2) mudelid ja modelleerimise alused;
3) algoritmimise ja programmeerimise alused.
Osi ega nende teemasid ei läbita järjestikku, vaid sobiva käsitluse valib õpetaja, arvestades kasutatavat programmeerimisvahendit, kursuse suunitlust, oma metoodilisi kogemusi ja eelistusi jmt.
Rakenduste loomise põhimõtteid ja põhifaase tutvustatakse praktilise töö kaudu, koostades mõned projektid, mis sisaldavad modelleerimise, analüüsi ning disaini elemente. Modelleerimises on peamine koostada ja esitada algoritme unifitseeritud modelleerimiskeele UML abil realiseeritavate programmide jaoks. Klassimudelite olemust võib tutvustada võrdlemisi lühidalt ja üldiselt, arvestades, et õppija oskaks lugeda nende abil esitatud süsteemide ja andmete struktuure ning saada neist aru. Põhiosa ajast kulub programmeerimise ning algoritmimise aluste omandamisele praktilise töö kaudu.
Kursuse eesmärkide saavutamiseks on tähtis teadvustada ning tunnetada programmide ja programmjuhtimise olemust, koostades praktilises töös programme ning realiseerides neid arvutil. Et seda protsessi lihtsustada ja kiirendada ning mitte tekitada õpilastes vastumeelsust aine vastu, peaks esimeseks või ainsaks keeleks olema võimalikult lihtsa süntaksiga, atraktiivne ning multimeedia vahendite kasutamist võimaldav programmeerimiskeel või -keskkond.
Viimasel ajal on kiiresti arenenud ning levinud spetsiaalsed nn programmeerimise õppimise keeled ja keskkonnad (Scratch, Alice, Game Maker, uue põlvkonna Basic- ning Logo-põhised keeled jm). Need on mõeldud algajatele, eeskätt lastele ja noortele programmeerimise õppimiseks ning õpetamiseks. Võrreldes traditsiooniliste vahenditega (nt Pascal) võimaldavad need õppijal omandada programmeerimise ning algoritmimise põhitõed ja -oskused 2 3 korda kiiremini.
Praeguse seisuga võiks esimeseks keskkonnaks (keeleks) olla kiiresti leviv Massachusettsi Tehnoloogia Instituudis (MIT) loodud ja arendatav Scratch (http:/
Pdf-failina: https:/
