Časopis Komenský

 

Období primárního vzdělávání, jak uvádějí S. Janoušková et al. (2014, s. 36‒49), lze považovat z hlediska dalšího přírodovědného vzdělávání a podchycení zájmu o přírodovědné předměty za velmi důležité, ne-li klíčové. K rozvoji přírodovědné gramotnosti a prohloubení zájmu mladších žáků (1. až 5. ročník) o studium přírodních věd přispívá i fyzikální vzdělávání v rámci přírodovědy. Žáci na 1. stupni základních škol jsou přirozeně zvídaví, rádi něco pozorují a přemýšlejí o tom, „proč to tak je“ a „jak to funguje“. V tomto vzdělávacím období děti ještě neodrazuje od studia přírodních věd obtížná matematika, což posiluje žákův pocit, že může učivo zvládnout a porozumět mu. To je výrazný motivační prvek, který pomáhá vybudovat si k přírodním vědám pozitivní postoj, což může hrát zásadnější roli v dalších letech studia a také významněji ovlivnit budoucí profesní orientaci dítěte.

V příspěvku chceme ukázat, jak lze pomocí úloh zadaných formou diskuze zjišťovat u mladších žáků porozumění základním přírodovědným pojmům a jak je možné pomocí metody concept cartoons, jež je založena na tomto typu úloh, rozvíjet obecnější principy myšlení, např. dovednost klást otázky, formulovat své názory, zdůvodňovat argumenty apod. Název metody concept cartoons vychází z typu úloh, které využívá; jedná se nejčastěji o kreslené obrázky (angl. cartoons), jejichž účelem je předložit žákům problémovou situaci, jež jim má pomoci s porozuměním určitému pojmu (angl. concept). V české odborné literatuře není pro tento typ úloh zaveden žádný český ekvivalent. Učitelé často tyto úlohy označují neformálně jako „úlohy s bublinou“, „bublinové úlohy“ nebo také „obrázkové úlohy“.

 

Rozvoj přírodovědné gramotnosti pomocí metody concept cartoons

Přírodovědnou gramotností rozumíme schopnost člověka používat znalosti a dovednosti získané v přírodovědných předmětech v běžném životě. Je nepochybně důležité, aby si děti v průběhu vzdělávání osvojily konkrétní znalosti, nicméně je také potřebné, aby je uměly použít ve svém budoucím životě. To do velké míry zá­visí na tom, jak si žáci osvojí obecnější dovednosti (např. samostatně myslet a umět se rozhodovat). Tyto dovednosti mohou být přirozeně rozvíjeny pomocí přírodovědné výuky, během níž se děti učí přistupovat kriticky k předkládaným informacím; rozlišovat, co je důležité pro podporu určitého argumentu; obhájit svoji myšlenku; formulovat správně závěry atd.

Výzkumy ukazují, že přírodovědnou gramotnost žáků lze dobře rozvíjet pomocí úloh, které jsou dětem předkládány ve formě diskuze. Metoda concept cartoons založená na tomto typu úloh byla vyvinuta v 90. letech 20. století autory Brendou Keogh a Stuartem Naylor[1] s cílem usnadnit praktickou realizaci konstruktivistických přístupů v běžné výuce.

Základní východisko pedagogického konstruktivismu představuje myšlenka, že si žák své poznání konstruuje sám na základě vlastních zkušeností a že porozumění novým poznatkům si utváří v návaznosti na to, co si osvojil již dříve. Kromě toho musí každý učitel počítat s tím, že děti přicházejí do výuky s vlastními představami – prekoncepty, někdy též nazývané intuitivní nebo prvotní představy – jak funguje okolní svět (Mandíková & Trna, 2011, s. 9). Tyto prekoncepty mohou být buď správné, pokud jsou v souladu s vědeckými poznatky, když jsou s vědeckým poznáním rozporu, bývají označovány též jako miskoncepce.

Pokud dítě narazí na nějakou novou skutečnost, která je v rozporu s jeho dosavadní představou, dochází u něho ke kognitivnímu konfliktu, jenž může vést k modifikaci jeho původní představy. Pokud měl žák zcela chybnou představu, je důležité, aby pochopil, v čem se mýlil, a osvojil si představu správnou, která pro něj musí být smysluplná a dobře zdůvodněná, aby ji přijal za svou. Dítě se tak může pomocí vhodného postupu dostat ze své aktuální úrovně na úroveň vyšší (podle Vygotského (2004, s. 71‒73) překoná tzv. zónu nejbližšího vývoje a dostane se na vyšší, pro něj dosud potenciální, vývojovou úroveň).  

Při tomto procesu může posloužit metoda concept cartoons, která pomáhá identifikovat prekoncepty dětí a dobře napomáhá k vyvolání kognitivního konfliktu. Klíčové u této metody je, že žáci dostávají příležitost zažít určitý pocit nejistoty, tj. že neslyší jen to, co je správně, ale že mohou také zjistit, co si o dané věci myslí někdo jiný (např. jejich spolužáci). Děti se tak učí nevěřit slepě tomu, co říká někdo jiný (např. učitel), což umožňuje rozvíjet jejich kritické myšlení[2].

 

Jak lze s úlohami pracovat ve výuce

Osvědčený postup práce s úlohami je podle Naylor a Keogh (1999) takový, že se žák nejprve individuálně seznámí s úlohou a rozmyslí si, se kterým tvrzením nejspíš souhlasí (viz ukázka úlohy na obr. 1). Poté následuje diskuse ve skupině, ideálně po třech až čtyřech žácích. Po diskusi následuje provedení jednoduchého pokusu ‒ je-li to u dané úlohy vhodné a také možné ‒ který žáky dovede k ujištění, že jejich stanovisko je správné. Dále následuje celotřídní diskuse, ze které vyplyne, která alternativa z nabízených odpovědí je nejpřijatelnější a proč jsou jiné alternativy méně přijatelné, nebo zcela nepřijatelné. Důležité pro rekonstrukci chybných představ je, aby si žák uvědomil, co vedlo ke změně jeho názoru na předložený problém.

Existují i jiné způsoby použití metody concept cartoons. Žáci mohou např. sami psát do bublin vlastní názory nebo je učitel může na tabuli psát sám na základě názorů, které děti vysloví. Práci s úlohami lze zařadit ve všech částech vyučovací hodiny; mohou sloužit k motivaci, výkladu i opakování. Dobře se osvědčilo využití hlasovacích zařízení nebo hlasovacích karet. Pro samostatnou práci žáků nebo práci ve skupinách jsou také doporučovány pracovní listy (zejména pokud je ve třídě větší počet žáků a diskuze žáků má být doplněna experimentováním).

Úloha učitele při práci s touto metodou spočívá zejména v usměrňování diskuse a v kladení „provokativních“ otázek, což předpokládá širokou otevřenost nejrůznějším žákovským představám. Zcela klíčové totiž je, aby se žáci nebáli vyslovovat nahlas své názory, i když jsou chybné. To předpokládá důvěru žáka, že za to nebude nijak zesměšňován či jinak sankcionován jak ze strany spolužáků, tak ze strany učitele.

 

Charakteristika úloh užívaných v metodě concept cartoons

Metoda concept cartoons využívá kreslených obrázků určité situace, ke které vyslovuje názory několik osob (obr. 1). Tvrzení, která jsou dětem předložena, představují typické miskoncepce, jež byly pro danou oblast pomocí výzkumů identifikovány. Jeden z názorů je z vědeckého hlediska zpravidla přijatelný. Diskutujícími mohou být nejen děti, ale také např. pohádkové postavy, zvířata, komiksové postavičky apod.

V našich úlohách kromě kreseb využíváme také fotografie. Též se nám osvědčilo jednotlivé mluvčí na obrázku pojmenovat, neboť to velmi usnadňuje následnou diskuzi. Úvodní problém má podobu oznamovací věty nebo otázky; ukázalo se, že tázací věta je vhodná zejména pro mladší žáky. Tvrzení, vyslovená jednotlivými mluvčími na obrázku, uvádí děti do určité problémové situace vyvolávající kognitivní konflikt, který vede diskutující žáky k tomu, aby tvrzení, se kterými se ztotožňují, obhájili, tj. podepřeli je správnými argumenty.

Při diskusi se může také ukázat, že pro některého žáka není žádné z vyslovených tvrzení přijatelné. Z tohoto důvodu zařadili tvůrci těchto úloh ještě jednoho mluvčího, který žádný názor nevyslovuje, ale říká pouze: „Nemáte pravdu. Já si myslím, že…“ (Naylor & Keogh, 2010, s. 1). Dětem to umožňuje vyslovit vlastní tvrzení, pokud žádné z předchozích pro ně není z nějakého důvodu přijatelné.

Učitelé, kteří s metodou concept cartoons ve výuce pracují, často uvádějí, že úlohy tohoto typu žáky velmi dobře motivují a podněcují je k diskusi. Ještě pro úplnost uveďme, že při tvorbě úloh je vhodné vycházet ze situací, které jsou žákům blízké (tj. týkají se jednoduchých situací z běžného života) nebo jsou pro ně nějakým způsobem zajímavé (např. úlohy s astronomickou tematikou).

Delfín  příklad úlohy na téma gravitace

Úloha Delfín (obrázek 2) byla použita pro identifikaci představ mladších žáků o gravitaci. S tímto tématem se setkávají žáci již na 1. stupni základní školy, zpravidla ve čtvrtém nebo v pátém ročníku. Je s ním spojeno několik, poměrně rozšířených, a také často obtížně odstranitelných, miskoncepcí, jež je možné pomocí metody concept cartoons identifikovat a následně modifikovat.

 

Nejpřijatelnější je odpověď je A, tj. ve vodě i ve vzduchu působí na delfína stejně velká gravitační síla, která stále směřuje dolů.

Tuto úlohu jsme v listopadu 2015 zadali 75 žákům čtvrtého ročníku, 121 žákům pátého ročníku a 63 žákům šestého ročníku na základních školách v Praze, v Teplicích a v Rumburku. Zajímavé byly některé odpovědi žáků, které reprezentovaly nejčastější miskoncepce, jež již byly předchozími výzkumy identifikovány (Mandíková & Trna, 2011, s. 105–112). Několik takových odpovědí pro ilustraci dále uvádíme.

 

  1. Když delfín vyskočí nad hladinu moře, tak na něj gravitační síla působí méně než ve vodě. (žák 4. ročníku)
  2. Na delfína působí do 10 m pod hladinou gravitační síla nahoru, pod 10 m směrem dolů. (žák 5. ročníku)
  3. Když delfín skočí, gravitační síla ho přitáhne zpátky a jeho síla přestane působit. (žák 5. ročníku)
  4. Gravitaci přerušíme skokem, síla v skoku vyprchá a gravitace nás přitáhne ke středu Země. (žák 5. ročníku)
  5. Když delfín vyskočí nad hladinu, tak na něj gravitační síla působí, a když je pod vodou, tak na něj gravitační síla nepůsobí. (žák 6. ročníku)

 

Z výše uvedených příkladů odpovědí a na základě mnoha dalších, dříve provedených výzkumů vyplývá, že děti si často myslely, že gravitační působení je závislé na prostředí a že gravitační síla se ve vodě zmenšuje, zvětšuje (odpověď A), zaniká (odpověď E) nebo mění svůj směr (odpověď B). Žáci se také často mylně domnívali, že na delfína během skoku působí nějaká „síla skoku" nebo „síla delfína“, která se postupně zmenšuje nebo „vyprchá“ (odpověď C a D). Děti se dále mylně domnívaly, že působení gravitační síly se neuplatňuje ihned po výskoku, ale až s určitým zpožděním nebo poté, co přestanou působit jiné síly ‒ nejčastěji zmiňovaly „sílu skoku“. Častá představa také byla, že v nejvyšším bodě skoku přestane působit „síla skoku“, která byla příčinou pohybu delfína směrem nahoru, a začne působit gravitační síla, díky níž delfín padá dolů (odpověď D).

 

Závěr

V našem příspěvku jsme chtěli ukázat, jak může metoda concept cartoons pomoci při praktické realizaci konstruktivistického přístupu ve výuce. Tato metoda může zároveň sloužit jako nástroj k odhalování chybných představ dětí, na které se pak učitel může ve výuce dále zaměřit. Úlohy zadané formou diskuze také podporují u žáků rozvoj obecnějších dovedností, což považujeme za jeden z důležitých úkolů současné školy.

Učitelé mohou získat soubory úloh pro některá fyzikální témata na adrese http://physics.ujep.cz/~ehejnova/Pro_ucitele/, které jsou k dispozici ve formátu PDF a FLP pro interaktivní tabuli typu ActivBoard. Zde lze také stáhnout metodické poznámky k jednotlivým úlohám s řešením a s podrobnějším komentářem. Úlohy jsou primárně určeny pro žáky z 2. stupně základních škol, ale některé z nich lze využít i na 1. stupni základní školy.

 

RNDr. Eva Hejnová, Ph.D. působí jako odborná asistentka na katedře fyziky Přírodovědecké fakulty J. E. Purkyně v Ústí nad Labem.

 

eva.hejnova@ujep.cz

 

 

Literatura

Hejnová, E. et al. (2009). Měření fyzikálních veličin (CD). Praha: Prometheus. 

Janoušková, S. et al. (2014). Přírodovědná gramotnost v preprimárním a raném období primárního vzdělávání jako prostředek zvýšení zájmu o studium přírodovědných a technických oborů. Scientia in educatione, 5(1), 36–49.

Mandíková, D. & Trna, J. (2011). Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky. Brno: Paido.

Naylor, S. & Keogh, B. (1999). Constructivism in classroom: Theory into practise. Journal of Science Teacher Education, 10(2), 93–106.

Naylor, S. & Keogh, B. (2010). Concept cartoons in Science education. Sandbach: Milgate House Publishers.

Tretera, I. (1996). Nástin dějin evropského myšlení (Od Thaleta k Rousseauovi). Praha: COWI.

Vygotskij, L. S. (2004). Psychologie myšlení a řeči. Praha: Portál.

 

 

[1] Brenda Keogh a Stuart Naylor vytvořili metodu concept cartoons v roce 1991. Oba pracovali na Metropolitní univerzitě v Manchesteru ve Velké Británii, B. Keogh působila na Crewe School of Education a S. Naylor na Didsbury School of Education. Metoda původně sloužila zejména pro přípravu budoucích učitelů. Postupně se ale rozšířila do všech typů škol a v současné době ji používají učitelé v mnoha zemích při výuce nejrůznějších předmětů.

[2] Podobného postupu používal již např. Sokrates ve své dialogické metodě, jejímž cílem bylo sebepoznání. V první (destruktivní) části dialogu nejprve zpochybnil zavedené pojmy, představy a názory, aby pak ve druhé (konstruktivní) části dialogu pomohl ostatním najít pravdu, tj. dovést je k hlubšímu porozumění dané věci (Tretera, 1996, s. 69‒70).