Jak se vyučují přírodovědné předměty ve světě Eva Trnová Očekávání n nCo od tohoto semináře očekáváte? Anotace nZájem žáků o přírodovědné předměty vykazuje klesající tendenci nejen v ČR, ale na celém světě. Výzkumy dokládají, že jednou z hlavních příčin je způsob výuky přírodovědných předmětů na školách. Protože EVVO je integrována převážně do těchto předmětů, může se to projevit i v této oblasti. Jako vhodná metoda, která zvyšuje zájem žáků, je doporučována metoda anglicky nazývaná inquiry based science education (IBSE) a česky badatelsky orientované přírodovědné vzdělávání. V teoretické části modulu budou účastníci na konkrétním učivu seznámeni se zásadami této inovativní metody. Budou předvedeny zahraniční moduly (přeložené do češtiny) zpracované metodou IBSE, aby účastníci získali náměty pro výuku. V rámci pracovní dílny si účastníci tuto metodu prakticky vyzkouší. n Jak se liší výuka v ČR od výuky ve Finsku? n n Návrhy: Jak se liší výuka v ČR od výuky ve Finsku? n n Zaměření na žáka n Aktivita žáka x učitele n Učivo – rozsah n – obsah – spojení se životem n – pojetí přírodovědné gramotnosti n MOTIVACE !!! n n n Proč je nutné měnit způsob výuky? n Proč je nutné měnit způsob výuky? nTechnologický pokrok - ICT nZměna učebního stylu žáků nZměna stylu výuky učitelů nMnožství informací nNelze už si vše pamatovat – nové dovednosti – vyhledávání a zpracování informací nKonektivismus Dovednosti pro 21. století nKe klasickým dovednostem osvojovaným ve výuce přibývají nové, nazývané „dovednosti pro 21. století“ („twenty first century skills“). Mezi tyto dovednosti patří především kritické myšlení, řešení problémů, spolupráce, efektivní komunikace a sebevzdělávání (Pellegrino & Hilton, 2012). Klíčové kompetence nNa konci 20. století začal ve vyspělých zemích sílit pocit, že je nutno změnit školní vzdělávání, protože tradiční škola nepřipravuje žáky dostatečně pro život v moderní společnosti. nEvropská rada v Lisabonu 2000 požaduje definovat nové dovednosti - hlavním aktivem Evropy jsou lidské zdroje - 2006 vypracován Evropský referenční rámec - klíčové kompetence pro celoživotní učení nKompetence jsou zde definovány jako kombinace znalostí, dovedností a postojů odpovídajících určitému kontextu. Klíčovými kompetencemi jsou ty, jež všichni potřebují ke svému osobnímu naplnění a rozvoji, aktivnímu občanství, sociálnímu začlenění a pro pracovní život. nOrgány EU se problémem zabývají - byla ustanovena expertní skupina EU sestavená k řešení tohoto problému nVelmi vážný závěr: „Za jednu z hlavních příčin ochabujícího zájmu mladých lidí o studium přírodních věd jsou považovány způsoby, kterými se přírodní vědy vyučují ve školách.“ n Jen 15 % evropských studentů je spokojeno s kvalitou výuky přírodovědných předmětů ve škole a skoro 60 % uvádí, že výuka těchto předmětů na škole není dostatečně zajímavá. •Nezájem žáků o přírodní vědy = celosvětový problém nVýzkumy TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) potvrzují pokles zájmu žáků a studentů o přírodní vědy. nv roce 1995 odmítalo přírodovědu 17 % dotázaných žáků ze 4. ročníků (z toho na odpověď velmi nerad připadlo 5 % odpovědí), nv roce 2007 již odmítalo přírodovědu 28 % respondentů (z toho na odpověď velmi nerad připadlo 14 % odpovědí). nŽáci 8. tříd v roce 1995 odmítali nejvíce shodně fyziku a chemii (17 %) a v roce 2007 byla nejvíce odmítána opět fyzika (27 %), pak matematika (26 %) a chemie (22 %). n n •Situace v ČR: nVýzkumy bylo prokázáno, že se vzrůstajícím věkem se prohlubuje nezájem o studium přírodních věd (MŠMT, 2008). n nStředoškolští studenti odmítají přírodovědné předměty více než žáci základních škol. n nNapříklad chemie byla na základní škole odmítána méně než pětinou žáků, zatímco na střední škole ji odmítala již téměř polovina studentů . •Situace v ČR: nŽáci považují přírodovědné předměty za velmi obtížné a domnívají se, že přírodovědné učivo je sice důležité pro společnost, ale v každodenním životě je pro ně nepotřebné. n nZkoumali jsme to i my – výsledky MOLE dotazníku. •Situace v ČR: n Žáci vyjadřovali přání, co by se chtěli učit. n n Více jak polovina (56 %) studentů by chtěla, aby učivo souviselo s každodenním životem. n n 62 % žáků se vyjádřilo, že by učivo mělo být prospěšné pro společnost. n •Ukázka výsledků: Ideální hodina •Tabulka • n25% - čtvrtina žáků - považuje v určité míře (extrémně důležité + velmi důležité + důležité) za důležité to, co se učí, pro jejich každodenní život n45 % žáků se domnívá, že je učivo důležité pro společnost. n42 % žáků považuje učivo v určité míře za nedůležité (málo důležité + velmi málo důležité + vůbec není důležité) pro jejich každodenní život n 25 % žáků považuje učivo za nedůležité pro společnost. nPřibližně třetina žáků zastává k oběma otázkám shodně neutrální názor. n •Ukázka výsledků: Reálná hodina • Proč a jak učit děti vědecké argumentaci nKuhn (1991) prokázal, že většina z nás potřebuje výcvik, abychom si osvojili dovednost správně formulovat argumenty. nVědecká argumentace = těžší než sociální nebo sociálně vědecká argumentace (Osborn, Erduran, Simon, 2004) nvyžaduje široké teoretické znalosti a nstudenti nemohou tolik využívat předchozí neformální vědomosti a zkušeností z přirozených životních situací. n nKuhn, D. (1991). The Skills of Argument. Cambridge: Cambridge University Press nOsborne, J., Erduran, S. and Simon, S. (2004). Enhancing the quality of argument in school science, Journal of Research in Science Teaching 41(10), 994-1020. n Požadavky zaměstnavatelů nInovace nKreativita Co znamená IBSE nIBSE = zkratka anglického názvu inovativní vyučovací metody Inquiry-Based Science Education. nPřeklad do českého jazyka ještě není ustálený. nNejčastěji je tento termín překládán jako badatelsky orientované přírodovědné vzdělávání 1 nebo badatelsky orientované přírodovědné vyučování 2. n1 STUCHLÍKOVÁ, I. O badatelsky orientovaném vyučování. Papáček M. (ed.): Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi 2010. pp. 129-135 přístupné on line http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/bi/DiBi2010.pdf 2 PAPÁČEK, M. Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro biologické vzdělávání generací Y, Z a alfa? SCIED, roč. 1, no.1, 2010, pp.33-49, přístupné on line http://www.scied.cz/Default.aspx?ClanekID=330&PorZobr=1&PolozkaID=122 Jiné názvy nV odborné literatuře se můžeme setkat se zkratkami: n IBSL (Inquiry-Based Science Learning) - jde o žákovské a studentské aktivity, nIBST (Inquiry-Based Science Teaching), které zdůrazňují aktivity učitele, nIBL – Inquiry-Based Learning, nIBT (Inquiry-Based Teaching). n n Co je to bádání? n Co je to bádání? nBádání (Inquiry) „Bádání (Inquiry) je cílevědomý proces formulování problémů, kritického experimentování, posuzování alternativ, plánování zkoumání a ověřování, vyvozování závěrů, vyhledávání informací, vytváření modelů studovaných dějů, rozpravy s ostatními a formování koherentních argumentů“ 1,2 n1 LINN, M. C., DAVIS, E.A., and BELL, P. Internet environments for science education. Lawrence Erlbaum, Mahwah, NJ, USA, 1999 2 STUCHLÍKOVÁ, I. O badatelsky orientovaném vyučování. Papáček M. (ed.): Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi 2010. pp. 129-135 přístupné on line http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/bi/DiBi2010.pdf Otevřené učení nDůležitým aspektem IBSE je použití otevřeného učení. n nOtevřené učení je popisováno jako výuková metoda bez striktně předepsaných vzdělávacích cílů, kterých musí žáci dosáhnout. n nŽáci by si neměli jen pamětně osvojovat fakta, ale měli by učivo chápat a být schopni vysvětlit, co a proč se učí. Charakteristika IBSE nvýuka založená na bádání – poznávání, porozumění a logický proces osvojování dovedností (argumentace, hodnocení, vyvozování závěrů…) x memorování faktů npodstata = zapojení žáků do objevování přírodovědných zákonitostí, propojování informací do smysluplného kontextu, rozvíjení kritického myšlení a podpora pozitivního postoje k přírodním vědám. n Výhody IBSE nMotivace nAktivita žáků nTrvanlivost poznatků - konstruktivismus nRozvoj dovedností požadovaných pro další život žáků – práce ve skupině, kritické myšlení, práce s informacemi… n Nevýhody nVýběr tématu nČasová náročnost – výklad x diskuse nNáročnost na přípravu učitele – materiální + odborná n Nový pohled na experimentování nŽáci nemají při provádění experimentů jen pasivně postupovat podle návodu a bezmyšlenkovitě provádět experimenty jako když „vaří podle receptů“, ale měli by chápat, co a jak dělají a proč to dělají. nPracovní listy – jiná struktura n Úrovně IBSE nBylo by mylné předpokládat, že žáci mohou bádat na stejné úrovni jako vědci. nV závislosti na věku žáků a jejich schopnostech se úroveň bádání významně liší. nH. Banchi a R. Bell 1 definovali podle podílu vedení ze strany učitele (pomoc při postupu, kladení návodných otázek a formulace očekávaných výsledků) čtyři úrovně IBSE (viz tabulka). nTyto 4 úrovně bádání poskytují prostor učitelům k diferenciaci náročnosti v rámci výuky ve třídě a umožňují žákům zapojení podle jejich schopností. Úrovně IBSE Úroveň IBSE Otázky (stanovené učitelem) Postup (stanovený učitelem) Řešení (stanovené učitelem) 1. Potvrzující (confirmation) ano ano ano 2. Strukturované (structured) ano ano ne 3. Nasměrované (guided) ano ne ne 4. Otevřené (open) ne ne ne 1 Potvrzující bádání nPotvrzení nebo ověření zákonitostí a teorií. nZískat praxi experimentování a osvojit si konkrétní badatelské dovednosti, jako je např. sestavování aparatur, sběr a zaznamenávání dat. nPředpokládané výsledky prováděných experimentů jsou předem známy. nŽáci postupují při experimentování podle detailního učitelova návodu a pod jeho přímým vedením. Příklad: CHEMIE nPři expozici učiva oxidačně-redukčních dějů žáci ověřují posloupnost kovů v elektrochemické řadě napětí kovů. nPodle instrukcí učitele vkládají vybrané kovy do určených vodných roztoků obsahujících kovové kationty. nZaznamenávají probíhající reakce a změny kovů do tabulky. Výsledky analyzují, vyvozují závěry a porovnávají je s teorií. n P9010003 Látka Hustota látky Chování tělesa ve vodě: 1 železo 7,8 g/cm3 potápění 2 plast 1,0 g/cm3 vznášení 3 pěnový polystyren 0,03 g/cm3 plování 13918_14945_EuropeFlag 2 Strukturované bádání nUčitel výrazně ovlivňuje bádání a pomáhá žákům zejména tím, že klade návodné otázky a stanovuje cestu bádání. nŽáci následně hledají řešení (odpovědi) pomocí svého bádání a vytvářejí vysvětlení na základě důkazů, které shromáždili. nPostup experimentů je učitelem relativně podrobně stanoven, ale řešení není předem známo. nŽáci projevují svoji tvořivost při objevování zákonitostí. Příklad: CHEMIE nPři expozici učiva oxidačně-redukčních dějů žáci ověřují posloupnost kovů v elektrochemické řadě napětí kovů. n Podle instrukcí učitele vkládají vybrané kovy do určených vodných roztoků obsahujících kovové kationty. nZaznamenávají probíhající reakce a změny kovů do tabulky. Výsledky analyzují, vyvozují závěry a porovnávají je s teorií tata2 Látka Hustota látky Chování tělesa ve vodě: potápění, vznášení, plování 1 železo 7,8 g/cm3 2 hliník 2,7 g/cm3 3 sklo 2,5 g/cm3 4 plast 1,0 g/cm3 5 led 0,92 g/cm3 6 smrkové suché dřevo 0,33 g/cm3 7 pěnový polystyren 0,03 g/cm3 3 Nasměrované bádání nMění výrazně úloha učitele, který se stává průvodcem žákovského a studentského bádání. nStanovuje ve spolupráci s žáky výzkumné otázky (problémy) a poskytuje rady při plánování postupu i vlastní realizaci bádání. nŽáci sami navrhují postupy pro ověření výzkumných otázek a pro jejich následné řešení. n Příklad: CHEMIE nŽáci provádějí stejné experimenty jako v prvním příkladu bádání. Ale neznají elektrochemickou řadu napětí kovů dopředu. nUčitel dává žákům návod, jak experimenty provádět. Jejich úkolem je zjistit reaktivitu kovů během oxidačně-redukčních dějů. nPomocí porovnání výsledků experimentů žáci konstruktivně vyvozují pořadí zkoumaných kovů v elektrochemické řadě napětí kovů. P9010014 P9010009 P9010018 logo_mu 13918_14945_EuropeFlag P9010069 P9010023 P9010022 4 Otevřené bádání nTato nejvyšší úroveň IBSE navazuje na předchozí úrovně bádání a je nejblíže skutečnému vědeckému výzkumu. nŽáci a studenti by měli být schopni sestavit výzkumné otázky, způsob a postup bádání, zaznamenávat a analyzovat data a vyvozovat závěry z důkazů, které shromáždili. nTo vyžaduje vysokou úroveň vědeckého myšlení a klade vysoké kognitivní požadavky na žáky a studenty, proto je použitelné pro nejvyšší věkové kategorie a nadané žáky a studenty. Příklad: CHEMIE nŽáci při řešení problému koroze stanovují, že je nutné zkoumat redoxní vlastnosti kovů. n nNavrhují, které kovy a vodné roztoky kovových iontů budou používat a proč. n nPozorování samostatně zaznamenávají a vyvozují závěry. P9010027 Závěry pro učitele ndůraz na aktivní úlohu žáků, nnutnost vyučovat předmět v kontextu běžného života, npropojování – dříve naučeného s novými informacemi, nových informací se znalostmi z jiných předmětů (interdisciplinární přístup), s kontextem praxe v podnicích či s každodenními situacemi, npodpora schopnosti řešení problémů, diskuze, argumentace a týmové práce, nindividuální přístup k žákům, nvyužívání praktických cvičení a experimentů. n n nCíle: npřipravit materiály, které mohou učitelé přímo využít n( sada konkrétních výukových modulů, upravených pro IBSE nhttp://profiles.ped.muni.cz/ nnaučit učitel aplikovat IBSE v přírodovědné výuce, aby se tato badatelská metoda stala běžnou součástí výuky. n n PROFILES nBANCHI, H., BELL, R. The Many Levels of Inquiry. Science and Children, Vol. 46(2), 2008, pp. 26-29. nKYLE, W. C. What research says: Science through discovery: Students love it. Science and Children, Vol. 23(2), 1985, pp. 39–41. nLINN, M. C., DAVIS, E.A., and BELL, P. Internet environments for science education. Lawrence Erlbaum, Mahwah, NJ, USA, 1999 n nPAPÁČEK, M. Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro biologické vzdělávání generací Y, Z a alfa? SCIED, roč. 1, no.1, 2010, pp.33-49, přístupné on line http://www.scied.cz/Default.aspx?ClanekID=330&PorZobr=1&PolozkaID=122 nRAKOW, S. J. Teaching Science as Inquiry. Fastback 246. Bloomington, Phi : Delta Kappa Educ. Found, 1986 n nSTUCHLÍKOVÁ, I. O badatelsky orientovaném vyučování. Papáček M. (ed.): Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi 2010. pp. 129-135 přístupné on line http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/bi/DiBi2010.pdf n nKUHN, D. (1991). The Skills of Argument. Cambridge: Cambridge University Press n nOSBORNE, J., ERDURAN, S. and SIMON, S. (2004). Enhancing the quality of argument in school science, Journal of Research in Science Teaching 41(10), 994-1020. n •Reference Děkuji za pozornost Eva Trnova trna@ped.muni.cz trnova@ped.muni.cz Masaryk University Brno, Czech Republic trnova@ped.muni.cz logo_mu