PRIPRAVENOSŤ UČITEĽA FYZIKY NA BÁDATEĽSKY

Tvorivý učiteľ fyziky VIII, Smolenice 7. ‐ 9. apríl 2015

‐ 125 ‐

PRIPRAVENOSŤ UČITEĽA FYZIKY NA BÁDATEĽSKY ORIENTOVANÚ VÝUČBU Marián Kireš, Zuzana Ješková Oddelenie didaktiky fyziky ÚFV PF UPJŠ v Košiciach Abstrakt: Bádateľsky orientovaná výučba (BOV) prírodovedných predmetov si postupne nachádza cestu aj do slovenských škôl. Prispelo k tomu riešenie niekoľkých európskych projektov, realizácia kontinuálneho vzdelávania učiteľov, ako aj zaradenie problematiky BOV do prípravy budúcich učiteľov. Autori v príspevku stručne analyzujú aktuálny stav poznatkov o bádateľskej výučbe, existujúce a vyvíjané nástroje hodnotenie zručností, ktoré je zámer u žiakov cielene rozvíjať. V príspevku je predstavený sylabus kurzu inovatívneho vzdelávania učiteľov, vybrané vzdelávacie aktivity na rôzne úrovne bádania a vybrané nástroje formatívneho hodnotenia. Analyzované sú vybrané zručnosti učiteľov nevyhnutné pre zvládnutie IBSE aktivít na úrovni žiakov gymnázia. Kľúčové slová: bádateľsky orientovaná výučba, vzdelávanie učiteľov, rozvíjanie zručností, formatívne hodnotenie. Úvod Mohutný rozvoj a praktické nasadenie digitálnych technológií v každodennom živote, pri komunikácii, práci s informáciami, nutne podnietili aj výrazné zmeny v školskom vzdelávaní. Do popredia sa dostáva orientácia na rozvíjanie zručností žiaka, využívanie interaktívnych vyučovacích metód, okamžitej spätnej väzby, potreba formatívneho hodnotenia porozumenia a bádateľských zručností. Dôraz je kladený na porozumenie kľúčových pojmov a javov, inováciu vzdelávacieho obsahu so zaradením aktuálnych vedeckých poznatkov, využívanie digitálnych technológií. V prírodovednom vzdelávaní však výrazne poklesol počet vyučovacích hodín, triedy sa nedelia na skupiny a postupne sa prejavuje aj nedostatok a zastaralosť klasických učebných pomôcok a vybavenia. Takto zmenené podmienky kladú mnoho nových požiadaviek na prípravu učiteľa a jeho profesionálny rozvoj. Aj napriek mohutnému zavádzaniu digitálnych technológií do vzdelávania a výraznej reforme školského systému, pripravený učiteľ stále zohráva jednu z rozhodujúcich úloh v inovácii vzdelávacieho procesu. Od učiteľa sa očakáva schopnosť podnecovať a usmerňovať aktívne žiacke poznávanie, stimulovať konštruktivisticky orientované osvojovanie významu pojmov a chápania súvislostí, a rozvíjať prírodovednú gramotnosť žiakov. Vymedzené ciele prírodovedného vzdelávania je možné dosiahnuť využívaním interaktívnej výučby, budovanej na troch základných princípoch: učenie s porozumením, využívanie prvotných poznatkov žiakov a ich aktívne žiakovo poznávanie. Na tieto nové úlohy je však potrebné učiteľa pripraviť. Na vzdelávanie učiteľov musí nadväzovať systematická podpora, ktorej nevyhnutnou súčasťou má byť široká dostupnosť rozmanitých metodík, pracovných listov ale aj prípadových štúdií potvrdzujúcich úspešnosť nasadenia vzdelávacích aktivít do školskej praxe. 1. Naša zapojenosť do projektov 7.RP Zapojením sa do projektov 7.rp Establish a Sails, v období rokov 2010 až 2015, sme mali možnosť venovať sa problematike prípravy interaktívnej výučby, vzdelávania učiteľov, tvorby nástrojov hodnotenia a vyhodnocovaniu prípadových štúdií v oblasti bádateľsky orientovanej výučby. Získavali sme mnoho podnetov, skúseností a vkladali vlastné nápady do spolupráce s 21 partneri, ktorých koordinovali kolegovia z Dublin City University v Dubline, Írsku. Z pohľadu našej zapojenosti do projektov a aktuálnych zmien v slovenskom školstve išlo o vhodné načasovanie. Súčasne s kurikulárnou reformou bolo spustený nový systém kariérneho rastu učiteľov. Do kontinuálneho vzdelávania učiteľov bol zavedený kreditový systém, kariérny rast učiteľa


‐ 126 ‐

sa naviazal na finančné ohodnotenie. Z pohľadu prírodovedného vzdelávania, sa ako nová výzva ponúka možnosť zavádzania bádateľsky orientovanej výučby. Na Slovensku ide v tom čase o pomerne málo známy prístup, aj keď niektoré jeho prvky boli učiteľmi spontánne využívané v rámci klasického vyučovania. Novým prvkom bola príprava hodnotenia a to najmä formatívneho hodnotenia zručností, ktorej sme sa venovali v projekte Sails. Pre nás to bola obrovská šanca a zároveň výzva, ako spracovať a rozvinúť nové smerovanie vo fyzikálnom vzdelávaní, prepojiť vzdelávanie učiteľov a prípravu budúcich učiteľov a realizovať pilotné výskumné štúdie. 2. Ako dnes nazeráme na bádateľsky orientované vyučovanie Na bádanie nazeráme v troch úrovniach (Minnerová, 2010). Vnímame ho ako pedagogický prístup k vzdelávaniu, ktorý realizuje učiteľ. Z pohľadu žiaka nám ide o to, aby sa aktívne poznávanie stalo spôsobom jeho učenia, premýšľania, získavania vedomostí a zručností. Bádanie chceme sprostredkovať ako vedecký prístup k hľadaniu riešení a odhaľovaniu nepoznaného. Bádateľsky orientovanú výučbu staviame na zásadách konštruktivizmu. Postupnosť krokov v rámci vzdelávacích aktivít môžeme klasifikovať do jednotlivých fáz. Využívame spravidla model 5E: Engage (Zapojenie), Explore (Skúmanie), Explain (Vysvetlenie), Elaborate (Rozpracovanie), Evaluate (Hodnotenie) (Bybee, 2006), resp. rozšírený 7E model, v ktorom sú rozšírené fázy Engage o fázu Elicit (Získavanie) a fáza Elaborate o fázu Extent (Rozšírenie), (Eisenkraft, 2003). Na základe miery informovanosti žiaka a miery riadenia jeho činností učiteľom klasifikujeme jednotlivé úrovne bádateľských aktivít (Establish, 2013): Interaktívna diskusia/demonštrácia, Potvrdzujúce bádanie, Riadené bádanie, Nasmerované bádanie, Otvorené bádanie. Interaktívna demonštrácia vychádza zo skúseností s demonštračným experimentom a heuristickým rozhovorom so žiakmi. Žiaka učiteľ usmerňujeme k využívaniu jeho prvotných poznatkov, tvorbe predikcií, rovesníckej diskusii a dôraz kladie na porovnanie vedecky správnych výsledkov s prvotnou predstavou žiaka. Potvrdzujúce bádanie v podobe laboratórnych meraní, je priestorom pre získavanie experimentálnych zručností, základných spôsobilostí vedeckej práce, avšak celý postup práce má žiak vopred daný v podobe návodu, či pracovného listu. Prvým stupňom z pohľadu objavovania pre žiaka nového poznatku je riadené bádanie. Žiak má k dispozícii odporúčaný postup, vybavenie, učiteľ riadi jeho prácu a napomáha formulovaniu záverov. Naše doterajšie skúsenosti zo školskej praxe, pilotného overovania a komunikácie s učiteľmi pri zohľadnení reálnych časových a materiálno‐technických možností, nás privádzajú k záveru, že môžeme považovať prvé tri úrovne bádateľských aktivít za reálne uskutočniteľné v podmienkach slovenského školstva. V rámci aktivít na úrovni nasmerovaného bádania žiak dostáva problém, výskumnú otázku, podnet na bádanie avšak celý proces návrhu, realizácie a vyhodnotenia pripravuje samostatne, bez vopred daného návodu. Pri otvorenom bádaní očakávame podnety ako aj spracovanie celého postupu bádania zo strany žiaka. Nesmerované a otvorené bádanie vyžadujú väčší časový priestor, bohatšie vybavenie a skúsenosti učiteľa s ich realizáciou, preto ich odporúčame najmä ako aktivity pre predmetové súťaže a neformálne vzdelávanie. Ako ukážku námetu pre bádateľskú aktivitu na úrovni riadeného bádania predkladáme problém: Odhaľte, ako vzniká dvojitý tieň. 1. Zrkadlo položte na stôl. Papierového snehuliaka položte približne do stredu zrkadla. Osvetlite

snehuliaka vreckovou baterkou a pozorujte tieň na tienidle, uloženom kolmo k povrchu stola. Zakreslite alebo opíšte svoju predpoveď, ako sa vytvára dvojitý tieň na tienidle.


‐ 127 ‐

2. Umiestnite snehuliaka na koniec zrkadla. Osvetlite snehuliaka a pozorujte vzniknutý tieň. Zakreslite výsledok vášho pozorovania. Opíšte, aký tieň snehuliak vytvoril.

3. Umiestnite snehuliaka na začiatok zrkadla. Osvetlite snehuliaka a pozorujte vzniknutý tieň. Zakreslite výsledok vášho pozorovania. Opíšte, aký tieň snehuliak vytvoril.

4. Posúvajte osvetleného snehuliaka smerom do stredu zrkadla. Pozorujte vzniknutý tieň. Zakreslite výsledok vášho pozorovania. Opíšte, aký sa postupne tieň snehuliaka menil.

5. Na základe predošlých zistení zakreslite a vysvetlite, ako sa vytvára dvojitý tieň snehuliaka na tienidle.

6. Overte, či tomu rozumiete ‐ Skúste niečo navyše. Ak by ste namiesto snehuliaka použili predmet, ktorý nie je symetrický, ako by vyzeral jeho dvojitý tieň?

Obr. 1. K ozrejmeniu vzniku dvojitého tieňa.

Pri každej z pripravených vzdelávacích aktivít vopred striktne určujeme bádateľské zručnosti žiaka, ktoré môžu byť danou aktivitou rozvíjané. Zručnosti klasifikujeme na základe okruhov typických experimentálnych činností žiaka:

1) formulácia problému a plánovanie skúmania, 2) realizácia/implementácia bádania, 3) analýza a interpretácia získaných údajov, 4) zdieľanie/prezentácia výsledkov vlastnej činnosti, 5) aplikácia a ďalšie využitie získaných informácií.

Po realizácii aktivity žiak v rámci sebahodnotenia osvojených zručností vypĺňa nasledovnú kartu:

Obr. 2 Sebahodnotiaca karta zručností žiaka po realizácii bádateľskej aktivity.

OHODNOŤTE VÝSLEDKY SVOJEJ PRÁCE

Po tejto aktivite už viem... s výdatnou pomocou

s pomocou samostatne

Zakresliť odraz lúčov od rovinného zrkadla.

Zakresliť odraz lúčov od rovinného zrkadla na konci ktorého je prekážka.

Zakresliť odraz lúčov od rovinného zrkadla na začiatku ktorého je prekážka.

Zakresliť odraz lúčov od rovinného zrkadla v strede ktorého je umiestnená prekážka.

Opísať vznik dvojitého tieňa.


‐ 128 ‐

Dôraz kladieme aj na konceptuálne porozumenie odbornej problematiky a jeho diagnostiku. Ako nástroje hodnotenia porozumenia využívame konceptuálne otázky, sebahodnotiace karty žiaka (Obr.3) a lístky po aktivitách (Obr.4).

Otázky Odpovede

Čo sme robili?

Prečo sme to robili?

Čo som sa dnes naučil?

Kde to môžem využiť?

Aké otázky stále mám k tejto téme?

Obr. 3 Sebahodnotiaca karta žiaka po realizácii bádateľskej aktivity.

Počet Po vzdelávacej aktivite... Odpovede

3 Dnes som sa naučil(a).

2 Najviac ma zaujalo.

1 Otázka, ktorú stále mám.

Obr. 4 Lístok po realizácii bádateľskej aktivity. 3. Vzdelávanie učiteľov so zameraním na IBSE Úspešnosť zavádzania bádateľsky orientovanej výučby vo veľkej miere závisí od pripravenosti a motivácie učiteľov. Veľkú pozornosť je preto nutné venovať kontinuálnemu vzdelávaniu a profesijnému rozvoju učiteľov. Výsledkom našej medzinárodnej spolupráce je návrh programu vzdelávania učiteľov pozostávajúci z troch kľúčových elementov vzdelávania. Za tri základné elementy vzdelávania učiteľov pre bádateľsky orientovanú výučbu považujeme:

1) Získavanie skúsenosti s bádateľskou výučbou a jej hodnotením 2) Overovanie bádateľských aktivít a hodnotenia vo vlastnej výučbe 3) Tvorba bádateľských aktivít a nástrojov hodnotenia

Prvý element vzdelávania obsahuje praktické ukážky aktivít, ich analýzu, nácvik praktickej realizácie, kde je učiteľ v pozícii žiaka. Učitelia majú sprístupnenú celú sadu vytvorených vzdelávacích aktivít na rôznych úrovniach bádania. Orientáciu v materiáloch uľahčuje ich jednotná štruktúra. V rámci domácich zadaní, ktoré má každý účastník vypracovať do nasledujúceho stretnutia, preverujeme schopnosť implementovať vlastné aktivity do navrhnutej šablóny a správnosť vybranej úrovne bádania. Na základe prvotných skúseností s bádateľskými aktivitami, ktoré získavajú učitelia na prezenčnom vzdelávaní, nasleduje ich praktické overovania vo vlastnej výučbe a škole medzi prezenčnými stretnutiami. Iniciujeme spoluprácu viacerých učiteľov na škole, aby sa pri svojom postupe cielene zameriavali na vybrané bádateľské zručnosti. Nevyhnutnou sa ukazuje pomoc so zapožičiavaním technického vybavenia a pomôcok. Východiskovým zdrojom materiálov pre tretí element vzdelávania sú produkty vytvorené v rámci projektov Establish a Sails. Všetky materiály sú sprístupnené pre účastníkov vzdelávania v prostredí online kurzu a webových portálov projektov. Vyškolení učitelia vytvárajú a pilotne overujú vlastné bádateľské aktivity. Tie prezentujú na záverečnom stretnutí pred komisiou. Obdobne práce


‐ 129 ‐

študentov učiteľstva vytvorené v predmetových didaktikách dopĺňajú súbor dostupných bádateľských aktivít.

Obr. 5 Učitelia v pozícii žiaka v rámci kontinuálneho vzdelávania

Aktuálna verzia nami využívaného kurzu vzdelávania učiteľov predstavuje 5 prezenčných stretnutí v celkovom rozsahu 40 hodín je doplnených o 25 hodín dištančného vzdelávania. Po každom prezenčnom stretnutí učiteľ vypracováva domáce zadanie. Vzdelávanie zakončujeme prezentáciou učiteľom navrhnutej bádateľskej aktivity s prvkami hodnotenia pred hodnotiacou 3‐člennou komisiou. Záverečné prezentácie a vytvorené metodiky sú k dispozícii pre ostatných frekventantov vzdelávania. V snahe čo najviac pomôcť učiteľom pri implementácii bádateľských aktivít do výučby je našou snahou všetky vytvorené materiály zverejňovať na projektových portáloch (Obr. 6).

Obr. 6 Internetové portály projektov Establish, Sails

V oblasti kontinuálneho vzdelávania učiteľov môžeme naše aktuálne snaženie zhrnúť do týchto záverov:

pre šírenie myšlienok potreby inovácie fyzikálneho vzdelávania je nutné preukazovať pozitívne príklady úspešného využívania bádateľských aktivít,

nevyhnutnosťou je postupné dotváranie a rozširovanie súboru metodických materiálov pre učiteľa, pracovných listov pre žiaka a ďalších podporných materiálov,

pokračovať v ďalšom vzdelávaní učiteľov a získavaní skúseností z bádateľskej výučby,

všestranne podporovať učiteľov pri implementácii a pilotnom vyhodnocovaní aktivít,

implementovať bádateľské metódy do prípravy budúcich učiteľov,


‐ 130 ‐

pokračovať v realizácii pilotných výskumov efektívnosti a prínosu,

naďalej pripravovať nástroje hodnotenia vybraných zručností. Záver Veríme, že naša systematická práca pomôže učiteľom fyziky pri inovácii obsahu fyzikálneho vzdelávania, vytvorí priestor pre široký dialóg v komunite didaktikov a učiteľov a prepojí skúsenosti získané z práce v medzinárodných projektových konzorciách s reálnymi podmienkami na Slovensku. Poďakovanie Príspevok vznikol v rámci projektu APVV‐0715‐12: Výskum efektívnosti metód inovácie výučby matematiky, fyziky a informatiky. Literatúra BERG, E. van den. 2013. The PCK of Laboratory Teaching: Turning Manipulation of Equipment into

Manipulation of Ideas. Scienta in educatione, 2013, 4(2), 74 – 92. ISSN 1804‐7106. EISENKRAFT, A. 2003. Enhancingthe 5E model, TheScienceTeacher 70 (6), 56‐59 FRADD, S. H. ‐ LEE, O. ‐ SUTMAN, F. X. ‐ SAXTON, M. K. 2001. Promoting science literacy with English

language learners through instructional materials development: A case study. Billingual Research Journal, 2001, 25(4), 417 ‐ 439.

HELD, Ľ. a kol. 2011. Výskumne ladená koncepcia prírodovedného vzdelávania (IBSE v slovenskom kontexte). SAV Bratislava : VEDA, 2011. 138 s. ISBN 978‐80‐8082‐486‐0.

LINN, M. C. ‐ DAVIS, E. A. ‐ BELL, P. 2004. Internet environments for science education. Lawrence Erlbaum Associates, New Jersey, USA : Inc., Publishers, Mahwah, 2004. 412 s.

Minner, D., Levy, A. and Century, J. 2010. Inquiry‐based Science instruction ‐ What is it and Does it Matter? Results form a Research Synthesis Years 1984 to 2002, J. Research in Science Teaching, 47, 474‐496

Projekt VEMIV, 2016 [online]. Dostupné na internete: <http://ufv.science.upjs.sk/_projekty/vemiv /projekt.php>

Projekt ESTABLISH, 2013. [online]. Dostupné na internete: <http://establish‐fp7.eu>. Projekt SAILS, 2015, [online]. Dostupné na internete <http://www.sails‐project.eu> Adresa autorov doc. RNDr. Marián Kireš, PhD., doc. RNDr. Zuzana Ješková, PhD. Oddelenie didaktiky fyziky ÚFV Prírodovedecká fakulta UPJŠ v Košiciach Park Angelinum 9, 041 01 Košice E‐mail: [email protected], [email protected]

Documents

PRIPRAVENOSŤ UČITEĽA FYZIKY NA BÁDATEĽSKY