docuniverzita palackého v olomouci přírodovědecká fakulta - zde
download 
Stížnost Transkript
univerzita palackého v olomouci přírodovědecká fakulta - zde
UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA a PEDAGOGICKÁ FAKULTA MOŽNOSTI MOTIVACE MLÁDEŽE KE STUDIU PŘÍRODNÍCH VĚD SBORNÍK RECENZOVANÝCH PŘÍSPĚVKŮ OLOMOUC, 2008 Ediční rada sborníku: RNDr. Libor Kvítek, CSc. Doc. RNDr. Marta Klečková, CSc. Prof. RNDR. Jiří Kameníček, CSc. Doc. RNDr. Roman Kubínek, CSc. Mgr. Jana Fojtíková Abstrakty příspěvků byly přijaty bez jazykové recenze, proto ze jejich správnost plně odpovídají jejich autoři. Vydala a vytiskla Univerzita Palackého v Olomouci, Křížkovského 8, 771 47 Olomouc Olomouc 2008 Ediční řada - Sborníky ISBN 978-80-244-2206-0 NEPRODEJNÉ 2 OBSAH Úvodní slovo editora..........................................................................................................5 PROPAGÁCIA PRÍRODNÝCH VIED PROSTREDNÍCTVOM TALENTOVÝCH SÚŤAŽÍ .............................................................................................................................6 I. Čáp NETRADIČNÍ FORMA SPOLUPRÁCE STŘEDNÍ ŠKOLY S ORGÁNY MÍSTNÍ SAMOSPRÁVY NA PŘÍKLADU GYMNÁZIA ZLÍN – LESNÍ ČTVRŤ......................13 T. Danielis, J. Hercík, I. Smolová, P. Šimáček ZÁJEM ŽÁKŮ SŠ O FYZIKU, CHEMII A MATEMATIKU ......................................20 M. Dopita PLAYFUL MATHEMATICS REVIEW – TWO YEARS WITH “DIFFERENT” MATHEMATICS ...........................................................................................................30 R. Dofková PŘÍRODOVĚDNÝ KLOKAN .........................................................................................38 J. Hátle, J. Molnár POROVNANIE OBSAHU UČIVA O TOXICKÝCH KOVOCH NA STREDNÝCH ŠKOLÁCH V SLOVENSKEJ A ČESKEJ REPUBLIKE..............................................43 M. Melicherčík, D. Melicherčíková PŘÁNÍ, SKUTEČNOST A NÁMĚTY PRO ZVÝŠENÍ ZÁJMU O PŘÍRODOVĚDNÉ PŘEDMĚTY ....................................................................................................................51 J. Janas PROBLEMATIKA BIOLOGIE VE VIRTUÁLNÍ UČEBNICI PRO TERÉNNÍ VÝUKU V JEDOVNICÍCH ............................................................................................60 B. Rychnovský FYZIKÁLNÍ HLEDÁNÍ V ENVIRO-TÉMATICE........................................................67 J. Svobodová NETRADIČNÍ ZADÁVÁNÍ FYZIKÁLNÍCH ÚLOH PRO TALENTOVANÉ ŽÁKY NA ZÁKLADNÍ A STŘEDNÍ ŠKOLE............................................................................71 I. Volf MOTIVACE STUDENTŮ KE STUDIU PŘÍRODOVĚDNÝCH OBORŮ – VÝSLEDKY 1. ETAPY SOCIOLOGICKÉHO VÝZKUMU NA PŘÍRODOVĚDECKÉ FAKULTĚ UP V OLOMOUCI.......................................................................................81 I. Smolová, J. Legátová, Z. Szczyrba, P. Šimáček CHEMICKÝ EXPERIMENT V PRIMÁRNOM VZDELÁVANÍ............................85 D. Melicherčíková, M. Melicherčík PROPAGACE BIOLOGICKÝCH, EKOLOGICKÝCH A ENVIRONMENTÁLNÍCH DISCIPLÍN......................................................................................................................91 J. Málková 3 OHLÉDNUTÍ ZA PADESÁTI LETY FYZIKÁLNÍ OLYMPIÁDY............................107 B. Vybíral VÝZKUM FOREM SPOLUPRÁCE STŘEDNÍCH A ZÁKLADNÍCH ŠKOL...........120 O. Obst, L. Müller, M. Prášilová DIDACTEX – TEXTILNÍ MATERIÁLY VE VÝUCE PŘÍRODNÍCH VĚD.............126 P. Sládek SPOLUPRÁCE SŠ SE SUBJEKTY LOKÁLNÍ KOMUNITY................................142 L. Müller, M. Prášilová, O. Obst 4 Úvodní slovo editora Ekonomický a do jisté míry i sociálně politický rozvoj současné společnosti určuje zejména pokrok vědy a techniky, který není ovšem realizovatelný bez kvalitního zázemí výzkumných a vývojových pracovišť. Ty však nemohou dlouhodobě existovat bez soustavného přísunu mladých vědeckých a vývojových pracovníků. ochotných zasvětit svoji kariéru profesi, která přináší takovému člověku zejména velké časové a psychické zatížení, jemuž mnohdy neodpovídá jeho postavení ve společnosti. Přímým důsledkem tohoto nízkého společenského ocenění úlohy vědce či výzkumníka se tak odráží v zájmu mladých lidí o teoreticky i experimentálně náročné studium přírodních a technických věd již od základní školy. Tomuto trendu napomáhají různá zákonná opatření, omezující praktické činnosti ve výuce na školách, a tak se kdysi zajímavá, experimenty podložená výuka přírodních věd posunula do nezáživné teoretické polohy, odrazující i tu hrstku nadšených mladých přírodovědců od jejich záměru věnovat se tomuto oboru v dalším studiu. Změnit tyto obecné trendy v ekonomicky vyspělých zemích světa se snaží řada nadšených pedagogů a propagátorů přírodních věd, ovšem jejich úsilí je povětšinou odměňováno spíše než kladnou změnou uvedených negativních trendů pouhým zpomalováním odklonu zájmu mladé generace od přírodních věd. Je zřejmé, že bez společného úsilí nejen těchto pedagogů, ale i samotných vědců-propagátorů, politiků a dalších hybných složek společnosti nelze tuto situaci změnit. Toto společné úsilí ovšem není realizovatelné bez vzájemné výměny v praxi získaných informací a zkušeností z oblasti metodologie propagace a nových forem výuky přírodních věd mezi mládeží. Této výměně informací se snaží přispět i pedagogové a výzkumníci z Univerzity Palackého v Olomouci nejen formou individuálních vystoupení na odborných setkáních, ale i organizací takových setkání i realizací dalších fór pro výměny svých zkušeností s odborníky nejen v Česku, ale i dalších zemích Evropy, včetně země kulturně nejbližší – Slovenské republiky. A takové fórum představuje již druhý ročník tohoto sborníku věnovaného prezentaci názorů a zkušeností odborníků z řady vysokých škol České republiky a Slovenské republiky právě z oblasti propagace přírodních věd mezi mládeží. A větou z prvního sborníku lze jasně vyjádřit záměr i toho druhého: „Jak ediční rada sborníku, tak i její autoři věří, že zde publikované příspěvky skutečně napomohou vzájemné spolupráci napříč širokým spektrem odborníků, nutné pro zdárné splnění nelehkého úkolu - naučit mladou generaci mít přírodu nejen rád, ale i pro ni pracovat.“ Libor Kvítek 5 PROPAGÁCIA PRÍRODNÝCH VIED PROSTREDNÍCTVOM TALENTOVÝCH SÚŤAŽÍ Ivo Čáp Elektrotechnická fakulta, Žilinská univerzita, Univerzitná 1, 010 26 Žilina, Slovenská republika, E-mail: [email protected] Abstrakt 21. storočie je poznamenané prudkým rozvojom vedy a techniky. Narastá množstvo poznatkov, nachádzajú sa nové technologické riešenia, používajú sa nové komunikačné prostriedky. Nová situácia vyžaduje nové formy a nové metódy vzdelávania. V príspevku sa venuje pozornosť otázke dvoch úrovní vzdelávania a osobitne sa rozoberá výchova talentovaných žiakov prostredníctvom rôznych individuálnych aktivít, najmä súťaží. Kľúčové slová: popularizácia vedy, fyzikálne talenty, fyzikálne súťaže, výchova talentov, prírodovedná gramotnosť 1. Úvod V súčasnosti stojí spoločnosť pred úlohami, ktoré so sebou prináša najmä rozvoj moderných technológií. Nové spoločenské prostredie vytvára celkom odlišný rámec aj pre rozvoj osobnosti. Na jednej strane ponúka veľké možnosti v materiálnej oblasti, ale na druhej strane sa stáva náročný pre rozvoj duchovnej sféry. Zo života sa pomaly vytráca radosť a nenápadne sa vtiera podvedomá nespokojnosť, vyplývajúca zo zotročenia materiálnou stránkou života. V značnom množstve vonkajších podnetov sa vážnym stáva nedostatok času. Manažment času už nie je problémom iba dospelých, ale stáva sa vážnym problémom aj u mládeže. Vytvára sa časový stres, ktorý negatívne ovplyvňuje tvorivosť človeka. Najmä množstvo rôznorodých informácií vedie človeka k povrchnému vnímaniu javov, ktoré ho obklopujú, a nezostáva čas na skutočné „precítenie“ radosti z poznávania a prenikania do podstaty javov. Stačí sa zamyslieť nad množstvom času, ktorý sa strávi pri pasívnom prijímaní informácií z televízie alebo z internetu. Ako málo tvorivých hračiek ponúka dnešný trh pre deti? Vzdelávací systém má niekoľko závažných úloh, medzi ktoré patrí aj učiť deti, ako rozumne nakladať s časom. Ak má vzdelávanie prinášať radosť, musí mať žiak možnosť uplatniť svoju tvorivosť a spolupodieľať sa na svojom rozvoji. Nestačí dostať dobrú známku pri skúšaní a mať pekné vysvedčenie, dôležitejší je pocit, že niečo pochopil a že nadobudnuté vedomosti vie aj tvorivo uplatniť. A to vyžaduje ísť do dostatočnej hĺbky vyučovanej látky, mať možnosť si vyučovanú látku precvičiť a sám vyskúšať. A v tomto smere má škola stále väčšie nedostatky. Poskytovaný priestor na samostatnú tvorivú činnosť žiakov sa stále zmenšuje s narastaním množstva preberanej látky. Nápor učiva a požiadaviek vedie žiaka k povrchnosti a oberá ho o radosť z poznávania. V súčasnosti 6 je badateľné, že tento problém začína vážne znepokojovať aj najvyššie štátne orgány a sme svedkami pokusov o zmysluplnú transformáciu vzdelávacieho systému. Ak sa hovorí, že vzdelaný človek bol v 19. storočí schopný obsiahnuť všetko podstatné z poznania ľudstva, dnes je situácia celkom odlišná, dnes je problém postihnúť v dostatočnej miere poznanie z jednotlivého úzkeho odboru. Otázka je, ako uvedený rozpor riešiť. Dnes už to prestáva byť možné bez zmysluplnej špecializácie. Zatiaľ čo systém všeobecného vzdelávania (základné školy a gymnáziá) bol do značnej miery univerzálny, dnes sa dostáva do popredia špecializácia aj v tejto oblasti. Jednou z úloh školského systému je poskytnúť žiakovi univerzálnu „gramotnosť“ na úrovni súčasného poznania, aby bol absolvent štúdia schopný na primeranej úrovni komunikovať s prírodovedným, technickým ale aj spoločenským okolím. Keď sa pod gramotnosťou kedysi rozumela schopnosť čítať, písať a počítať, dnes hovoríme o gramotnosti informačnej, prírodovednej, technickej, environmentálnej atď. Škola preto zavádza nové poňatie vzdelávania, v ktorom sa oddeľuje táto časť budovania základnej gramotnosti od špecializovanej nadstavby. Viac ako v minulosti sa začína prihliadať k individuálnemu talentu žiaka a v tom smere sa má (v ideálnom prípade) orientovať jeho nadstavbové užšie zamerané vzdelávanie už v rámci všeobecného vzdelávania. Myšlienka sa zdá byť rozumná, ale k jej naplneniu je ešte ďaleko aj z dôvodu nepripravenosti škôl a učiteľov. Problém bude aj to, či slobodná „autoprofilácia“ žiaka povedie k jeho snahe o získanie kvalitnejšieho vzdelania v oblasti jeho talentu, alebo iba k zľahčeniu štúdia voľbou menej náročnej profilácie. Významnú pomoc v oblasti rozvíjania talentu žiakov, ktorí majú skutočný záujem o kvalitné vzdelanie, predstavujú rôzne netradičné aktivity nad rámec povinného vzdelávania. Sú bežné prípady, keď žiak nijako zvlášť neprospieva z daného predmetu, ale keď má urobiť samostatný projekt, ktorý vybočuje z rámca bežného vyučovania, prekvapí svojou aktivitou, tvorivosťou a dosiahnutými výsledkami. Hlavným stimulom je v takom prípade slobodné uplatnenie vlastnej možnosti tvoriť a záujem vyniknúť individuálnym výkonom. A práve tieto motivačné faktory je potrebné čo najviac využívať. Je zrejmé, že v triede s 30 žiakmi nie je možné venovať adekvátnu individuálnu starostlivosť každému žiakovi. Je to však možné v rámci rôznych nadstavbových záujmových aktivít, či školských alebo mimoškolských. Práve v období adolescencie a socializácie osobnosti je snaha vyniknúť veľmi silná a ak sa táto snaha vhodne podchytí, dajú sa dosiahnuť mimoriadne úspechy. Vážny problém, ktorý zamestnáva nielen naše krajiny a celú Európsku úniu, je narastajúci nedostatok kvalifikovaných pracovníkov pre oblasť vedy a techniky, ktorý sa stáva vážnou prekážkou ďalšieho rozvoja spoločnosti. Dnes sme svedkami toho, že jednotlivé krajiny vytvárajú priaznivé podmienky pre získavanie odborníkov zo zahraničia a pre nás takýto „únik mozgov“ znamená ďalšie oslabovanie vnútornej ekonomiky a konkurencieschopnosti. Dnes už vysoké školy pociťujú výrazný pokles záujmu o štúdium s týmto zameraním a trend do budúcnosti nevyzerá príliš sľubne. Je pritom známe, že ešte v predškolskom veku práve technická tvorivosť medzi deťmi dominuje pre svoju názornosť, pochopiteľnosť a realizovateľnosť. Otázkou je, kde sa tieto sklony postupne vytrácajú. Možno je to práve v tom, že prílišné formalizovanie vzdelávania oberá žiakov o bezprostredný zážitok a tým o radosť z objavovania. V škole často chýbajú pokusy a možnosť, aby si žiaci niečo sami vyskúšali. A práve v tomto smere ponúkajú určité možnosti rôzne neformálne metódy vzdelávania, ako sú individuálne projekty, záujmové krúžky, súťaže a pod. 7 Jednou z významných foriem nadstavbovej starostlivosti o rozvoj talentu určitej skupiny žiakov sú súťaže a s nimi spojené sprievodné aktivity. Ako motivačný prvok sa tu využíva najmä súťaživosť vlastná danému veku, snaha vyniknúť a túžba začleniť sa do určitej elitnej komunity. Je bežné, že žiaci, ktorí sa stretnú na súťažiach a sústredeniach, naďalej sami komunikujú a tešia sa na ďalšie akcie, kde sa môžu stretnúť, vymeniť si skúsenosti a vzájomne si zasúťažiť. Systém žiackych súťaží je v našich krajinách veľmi dobre prepracovaný a na báze kedysi národných súťaží sa postupne rozvinuli súťaže medzinárodné, ktoré dnes oslovujú väčšinu krajín sveta. V uplynulom desaťročí sme boli svedkami výrazného nárastu rozličných súťaží a často je problematické vyselektovať tie najužitočnejšie. V medzinárodnom súťažení badať niekoľko základných smerov, ktoré sú reprezentované rôznymi krajinami. V niektorých krajinách, najmä Východnej Ázie, sa uplatňuje prestížny aspekt, ktorý je sprevádzaný vysoko profesionálnou prípravou reprezentantov. Iné krajiny nevenujú príprave náležitú pozornosť a na súťaže vysielajú viac-menej náhodne vybraných žiakov, ktorí potom nemajú šancu dôstojne obstáť. Naše tradičné krajiny Strednej Európy volia kompromisnú cestu, žiaci sú na medzinárodné súťaže nenásilne pripravovaní formou širokej siete národných aktivít a súťaží a tí, ktorí najlepšie prekonajú úskalia tejto prípravy sú vyberaní pre reprezentačné družstvá. Aj napriek klesajúcej úrovni absolventov škôl sa stále darí osloviť tých, ktorí majú záujem vyniknúť, a pripraviť sa tak, aby reprezentovali krajinu na dôstojnej úrovni, zodpovedajúcej historicky tradičnej kvalite nášho vzdelávacieho systému. Naši žiaci prinášajú medaily, a nezriedka aj zlaté, z prestížnych svetových súťaží, ktorými sú najmä predmetové olympiády. Ak sa naše družstvá Slovenskej republiky a Českej republiky pohybujú v konkurencii približne 90 krajín okolo 15. až 20. miesta, je to známka stále vysokej kvality a aktivity nielen súťažiacich žiakov, ale aj odborníkov, ktorí sa na ich príprave podieľajú. Istým nedostatkom je skutočnosť, že mimoškolská príprava s cieľom podporovať a vychovávať talentovaných žiakov, je v podstate založená na osobnej iniciatíve niekoľkých jednotlivcov. Možno ale práve tento fakt pozitívne motivuje aj žiakov, ktorí cítia entuziazmus svojich vedúcich. Možno aj skutočnosť, že talentová výchova nemá striktné osnovy a pravidlá, dáva vedúcim prípravy voľnosť, toľko potrebnú pre rozvíjanie tvorivosti a podnecovanie radosti z vykonávanej práce. Na druhej strane však treba oceniť fakt, že štát podporuje tieto aktivity po ekonomickej stránke, takže sa organizátorom dostáva aj určitého ocenenia. Nedostatkom súčasného „systému“ je ale skutočnosť, že oslovuje len veľmi malú časť talentovanej mládeže. Príčina je najmä v tom, že mnohé školy stále necítia svoju zodpovednosť za vyhľadávanie talentov a nemajú ochotu nasmerovať svojich talentovaných žiakov do vhodnej mimoškolskej výchovy. V tomto smere by sa očakávala väčšia legislatívna podpora zo strany štátu. V súčasnosti školy primerane plnia svoju úlohu v rozvoji základnej gramotnosti, ale individuálna starostlivosť o mimoriadne nadaných žiakov ako keby do povinností školy nepatrila. Je to aj dôsledok tradičného vzdelávania 20. storočia, kedy sa neuplatňovalo toto rozdelenie výchovy na „horizontálnu“ a „vertikálnu“ líniu. To zostáva úlohou pre nasledujúce obdobie. V súčasnom prechodnom období „hľadania“ však nesmieme premárniť tradične vysoké intelektuálne schopnosti našej mládeže a musíme naďalej udržiavať a ďalej rozvíjať neformálne mimoškolské aktivity v podmienkach, ktoré sú nám dané. 8 2. Neformálne vzdelávanie prostredníctvom súťaží Ako dlhoročný organizátor výchovy talentov v oblasti prírodných vied a najmä fyziky môžem posúdiť súčasný stav najmä v tejto oblasti. Každoročne sa sťažujeme na klesajúci záujem žiakov urobiť niečo viac nad rámec svojich školských povinností, ale na druhej strane zažívame radosť z toho, že tí, ktorí sa na túto náročnú cestu dali, dosahujú vynikajúce výsledky. Ak chceme urobiť vedu zábavnou, musíme voliť atraktívne témy a metódy práce. Hlavnou motivačnou zložkou je umožniť žiakom prežívať radosť z objavovania. V tomto smere tiež treba prihliadať k rôznemu spôsobu myslenia jednotlivých žiakov. Niektorí sa viac orientujú na experimentovanie, iní na teóriu, niektorí uprednostňujú deterministické problémy, iní viac problémy otvorené, niektorí dávajú prednosť práci individuálnej, iní preferujú prácu tímovú. Tomu sú prispôsobené rôzne typy súťaží a s nimi spojené vzdelávacie aktivity. Klasickú formu v oblasti fyziky predstavuje Fyzikálna olympiáda (FO). Svojim zameraním je určená najmä pre žiakov, ktorí majú potešenie z krásy matematickej fyziky. Aj keď vo FO sú aj experimentálne úlohy, ide prevažne o riešenie teoretických úloh. Ich čaro spočíva v odhaľovaní príčinných súvislostí javov v ich matematických modeloch. Teoretické úlohy sú zábavné iba vtedy, keď sú objavné – ilustrujú niektorý významný jav, opisujú známy jav z prostredia, v ktorom sa žiak pohybuje, alebo vykazujú určitú predpovednú hodnotu. Formulovanie teoretických úloh je z tohto hľadiska vysoko náročná úloha. Ak majú byť úlohy zaujímavé a objavné a navyše originálne, je potrebné chodiť po zemi s otvorenými očami a hľadať zaujímavé problémy všade okolo seba. Obľúbené sú úlohy, ktoré vychádzajú zo situácií, ktoré žiaci bežne zažívajú a vnímajú ich ako samozrejmé. Iný typ obľúbených úloh je taký, ktorý prijateľným spôsobom zobrazuje vysoko sofistikované problémy vedy a techniky s použitím aparátu zodpovedajúceho príslušnému typu školy. S napätým očakávaním chodíme na medzinárodné olympiády. Na jednej strane sme zvedaví, či si naši žiaci s úlohami poradia, na druhej sme zvedaví na originalitu úloh, ktoré vždy niečím prekvapia ako žiakov tak aj vedúcich. Úlohy často ukazujú niečo, čo je typické pre usporiadajúcu krajinu. Takto sme sa na príklad dozvedeli na Islande, ako vznikajú krátery v ľadovcoch v dôsledku sopečných výbuchov pod ľadovcom, vo Vietname sme mali možnosť riešiť problém znečistenia vzduchu vo veľkomeste, spôsobené obrovským množstvom malých motocyklov, ako aj funkciu prastarého nástroja, ktorý s použitím energie vody používali na lúpanie ryže, v Austrálii sme sa dozvedeli, ako vzniká podmorský akustický vlnovod, v Iráne nás poučili ako fungujú airbagy atď. A práve to robí FO príťažlivou. Dnes môžeme deti pritiahnuť k súťaži iba formou lákavých úloh, ktoré sa oplatí riešiť a ktoré mladého človeka obohacujú. Celkom odlišný typ súťaže predstavuje Turnaj mladých fyzikov. Zatiaľ čo FO je súťaž jednotlivcov, TMF predstavuje súťaž tímov. Keď k úspechu v FO prispieva hlavne „dobrá hlava“, schopnosť rýchlo a s porozumením reagovať na zadané fyzikálne problémy, k úspechu v TMF prispieva okrem fyzikálneho myslenia aj schopnosť prezentovať svoje riešenie a obhajovať svoje riešenie problému. Na úlohu FO musí reagovať jednotlivec sám a dostatočne rýchlo. V TMF riešia žiaci tímovo a v horizonte polroka náročné otvorené úlohy, u ktorých sa často nepozná exaktné riešenie. Pre žiakov sú takého úlohy výzvou. Tí, ktorí berú túto súťaž vážne, sú schopní nachádzať také netradičné prístupy a riešenia, že i odborníci v porote sú často prekvapení. Tento typ súťaže prispieva k rozvíjaniu „vedeckej“ fantázie a hľadaniu neštandardných riešení. Pre 9 vysokú náročnosť sa však do tejto súťaže zapája relatívne málo žiakov. Nevýhodou je aj to, že na rozdiel od FO nemá nižšie kolá, ktoré oslovujú veľký počet žiakov. TMF má iba národné a medzinárodné kolo. Úspešné účinkovanie v TMF vyžaduje veľmi skúseného tútora, ktorý je schopný žiakov vhodne usmerňovať. K novej iniciatíve Európskej únie patrí relatívne mladá súťaž žiakov do 16 rokov European Union Science Olympiad (EUSO). Vznikla pred 6 rokmi ako reakcia Európskej Únie na klesajúci záujem mládeže o prírodné vedy. Ide o komplexne prírodovednú (fyzika, chémia, biológia) experimentálne ladenú súťaž družstiev (súťažných trojíc). Čaro tejto súťaže je najmä v tom, že žiaci na úrovni základnej školy alebo prvých ročníkov strednej školy riešia vhodne prispôsobené úlohy na úrovni súčasnej špičkovej vedy. Deti riešia s pomocou pomerne podrobných zadaní (návodov) experimentálne úlohy, ktoré by sme bežne odkázali na špičkové vedecké laboratóriá. Napriek tomu si s týmito úlohami deti celkom dobre poradia a navyše získajú neobyčajný objaviteľský zážitok. Úlohy sú stavané tak, že obsahujú všetky tri prírodovedné zložky. Takto si súťažiace tímy sami zostrojili svetlo emitujúcu diódu (LED) na báze organických polovodičov a so svojim výtvorom si museli aj zasvietiť, v inom prípade si s použitím prírodného farbiva extrahovaného z červeného šalátu zostrojili fotočlánok a zmerali si jeho účinnosť premeny svetelného žiarenia na elektrickú energiu, inokedy robili analýzu rôznych typov vôd na základe fyzikálneho, chemického a biologického rozboru. Bežná je metóda chemickej analýzy na základe titrácie, polarografická metóda, spektrálna analýza, zažili ale už aj farbenie baktérií, gélovú elektroforézu za účelom stanovenia genetického odtlačku páchateľa zločinu. Neviem, pre koho je táto súťaž príťažlivejšia, či pre žiakov alebo vedúcich reprezentácie. Do tejto súťaže, ktorá má u nás iba medzinárodnú úroveň sa účastníci vyberajú z najlepších riešiteľov príslušných olympiád z nižších vekových kategórií. Súťaž je svojou náplňou veľmi inšpiratívna a motivujúca, pre svoju mimoriadnu najmä experimentálnu náročnosť však nie je vhodná pre veľké počty žiakov. Jedno z jej poučení je v tom, že špičkové experimenty sú schopní realizovať aj žiaci ZŠ a SŠ, ak sa im vytvoria vhodné podmienky. Pre žiakov, ktorí dávajú prednosť individuálnej alebo kolektívnej výskumnej práci, sú určené projektovo orientované činnosti a súťaže. Klasickou aktivitou je známa Stredoškolská odborná činnosť (SOČ), v rámci ktorej žiaci spracúvajú vybranú výskumnú tému. Podobný charakter majú mnohé iné aktivity od lokálneho charakteru až medzinárodný. Súťaž vedeckých prác, či teoretických alebo experimentálnych, organizujú niektoré školy alebo mimoškolské organizácie. Inšpiratívny je na príklad „Kysucký festival vedy a techniky“, ktorý organizuje pre žiakov základných a stredných škôl regiónu základná škola v Snežnici v spolupráci s jedným z gymnázií v Žiline. Koná sa raz za dva roky a prehliadky výskumných prác sa zúčastňuje približne 40 žiackych kolektívov alebo jednotlivcov. Táto aktivita ja dôkazom toho, že na usporiadanie takého festivalu nie je potrebná veľká organizácia, stačí malá skupina zanietených organizátorov. Na druhej strane však existujú veľké národné a nadnárodné organizácie, ktoré organizujú celoštátne a medzinárodné prehliadky a súťaže. Medzi súťaže zaslaných vedeckých prác patria na príklad „First Step to the Nobel Prize“ (www.ifpan.edu.pl/firststep/), organizovaná Poľskou akadémiou vied, alebo „European Union Contest of Young Scientists (EUCYS)“, ktorú organizuje Európska komisia (http://ec.europa.eu/research/youngscientists/index_en.cfm). Zaslané práce posudzujú 10 odborné komisie. V roku 2008 získal na medzinárodnej prehliadke v Kodani prvé miesto spomedzi 86 projektov práve žiak zo Slovenska. Pri súťažiach typu festivalov žiaci výsledky svojich prác vystavujú a osobne prezentujú na výstavách otvorených verejnosti. Známe sú aktivity organizácie AMAVET (Asociácia pre mládež, vedu a techniku) (www.amavet.sk), ktorá je organizovaná formou klubov a krúžkov, a organizácia „Mladí vedci Slovenska“ (www2.eucontest.sk). Okrem národných aktivít zabezpečujú kontakt s medzinárodnou organizáciou MILSET (International Movement for Leisure Activities in Science and Technology) (www.milset.org), ktorá organizuje festivaly ESE (Expo - Science Europe) a ESI (Expo – Science International). Medzi aktivity AMAVETu patria aj DEBRUJÁRI (http://www.adevyk.mladez.sk) pre najmladších. V neposlednom rade sa výchovou mladých talentov zaoberá aj Jednota slovenských matematikov a fyzikov a rad ďalších odborných spoločností. V súčasnosti sa výraznejšie rozvíja i štátna podpora propagácie vedy a techniky prostredníctvom grantového systému. Spolu s vyslovene vedeckými programami sa stále výraznejšie objavujú výzvy na podávanie projektov z oblasti propagácie vedy. Významná je v tomto smere iniciatíva Agentúry na podporu výskumu a vývoja Slovenskej republiky (APVV) (www.apvv.sk), v rámci ktorej možno získať prostriedky na prácu s mládežou. Určité možnosti ponúka aj Európska komisia prostredníctvom programu Science and Society (http://ec.europa.eu/research/science-society), možnosti získať prostriedky na výchovu talentov ponúka aj Európsky sociálny fond. 3. Záver Existuje aj viacero ďalších špecifických súťaží s fyzikálnym, resp. prírodovedným zameraním, ktoré sú postavené väčšinou na osobnej iniciatíve úzkej skupiny organizátorov. Nech sú to široko organizované súťaže alebo malé krúžky, podstatné je to, že prebúdzajú deti z „prírodovednej letargie“ a rôznymi formami ukazujú, že tvorivá práca môže človeka obohacovať a prinášať mu radosť. Obetaví organizátori rôznych aktivít potom zažívajú radosť z úspechov svojich zverencov. Potešiteľné je na príklad to, že za čas samostatnej reprezentácie priniesli slovenskí žiaci z Medzinárodnej fyzikálnej olympiády už 4 zlaté medaily, 11 strieborných a 19 bronzových medailí. Potešiteľné je aj to, že hneď v prvom vstupe do súťaže EUSO v roku 2005 získalo slovenské družstvo absolútne víťazstvo a doteraz nemalo horší výsledok ako zisk striebornej medaily. Keď spolu s deťmi prežívame radosť z vedy, vidíme, že táto malá vzorka mládeže dokazuje, že vo vede a technike možno nachádzať potešenie už od útleho veku. Na nás ako organizátoroch a učiteľoch záleží, či o tom dokážeme presvedčiť nenásilnou a pútavou formou čo najväčší počet detí a mládeže. Hlavnou otázkou a výzvou do budúcnosti je získavanie zanietených učiteľov na všetkých stupňoch škôl, ktorí budú ochotní poskytnúť svoju odbornosť a najmä čas tejto ušľachtilej práci na prospech našej budúcnosti. 4. Poďakovanie K práci so žiakmi základných a stredných škôl ako aj k zostaveniu tohto príspevku prispela Agentúra na podporu výskumu a vývoja Slovenskej republiky v rámci projektu 11 LPP-0067-07 „Vyhľadávanie prostredníctvom súťaží“. a vzdelávanie talentov vo fyzike na ZŠ a SŠ 6. Použitá literatúra 1. Čáp I.: Non-Formal Science Teaching and Learning. In: Contributions from Science Educastion Research, ed. Pintó R., Couso D., SPRINGER Verlag (2007), pp. 263273. ISBN 13 978-1-4020-5031-2. 12 NETRADIČNÍ FORMA SPOLUPRÁCE STŘEDNÍ ŠKOLY S ORGÁNY MÍSTNÍ SAMOSPRÁVY NA PŘÍKLADU GYMNÁZIA ZLÍN – LESNÍ ČTVRŤ Tomáš Danielisa, Jan Hercikb, Irena Smolováb, Petr Šimáčekb a Gymnázium Zlín – Lesní čtvrť, Lesní čtvrť 1364, 761 37 Zlín, [email protected] Přírodovědecká fakulta , Univerzita Palackého, Tř. Svobody 26, 771 46 Olomouc, Česká republika b Abstrakt Ukázkou netradičních forem spolupráce je společně realizované dotazníkové šetření mapující kulturní potenciál ve městě. Na realizaci šetření a jeho vyhodnocení se podílel odbor kultury Magistrátu města Zlín, studenti Gymnázia Zlín – Lesní čtvrť a katedra geografie Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci. Součástí projektu bylo seznámení studentů s metodami geografického výzkumu a praktickou aplikací v podobě sestrojeného dotazníku, pilotního šetření, vlastního výzkumu a jeho vyhodnocení. Klíčová slova: metody spolupráce, geografie, výuka zeměpisu 1. Úvod V rámci řešeného projektu MŠMT NPV II nazvaného „Výzkum netradičních forem spolupráce středních škol s blízkými základními, středními i vysokými školami, se složkami místní samosprávy, firmami a dalšími subjekty“ byla jako jeden z konkrétních výstupů navázána spolupráce mezi Gymnáziem Zlín – Lesní čtvrť, katedrou geografie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Magistrátem města Zlína. 2. Metody spolupráce Spolupráce mezi olomouckou geografií a zlínským gymnáziem trvá již delší dobu. V současné době obě instituce spolupracují na několika úrovních. Jedná se především o společné vytváření didaktických pomůcek (pracovní listy a metodické pomůcky např. k tématu přírodních hazardů), přednášky olomouckých geografů na gymnáziu, kooperaci s ekologickým sdružením Pasekáři a v neposlední řadě spolupráce s Magistrátem města Zlína. Všechny tyto aktivity si kladou za cíl především zkvalitnit a zatraktivnit výuku zeměpisu. Jak již vychází z definice geografie, tak tato věda, potažmo i školní předmět stojí na pomezí přírodních, humanitních a technických věd. Lze při jeho výuce tedy aplikovat reformou požadovanou interdisciplinaritu. Co si však pod spoluprací střední školy se samosprávou lze představit? Většina lidí vidí možnou spolupráci jen ve dvou ze tří možných rovin. Těmi jsou především spolupráce na získávání finančních prostředků pro rozvoj školy a v některých případech i spolupráce ve formě přednášek přestavitelů samosprávy studentům či umožnění nahlédnout do struktur fungování městské či krajské samosprávy studentům formou exkurzí apod. Zatím jen zřídka kdy je využívána ona tzv. třetí rovina spolupráce školy 13 s orgánem samosprávy, a to kooperace na konkrétních lokálních projektech. Důvodů, proč je tato forma spolupráce dosud v praxi prakticky nevyužívaná, je několik a popel na hlavu by si měli sypat jak zástupci škol, tak představitelé samosprávy. Je samozřejmě mnohem jednodušší udělat pro studenty přednášku o fungování odboru kultury či přispět škole na vybavení nové učebny než se podílet na společném praktickém projektu, který by oběma stranám přinesl řadu výhod. Samospráva (v našem případě město) by u mladých lidí, kteří si v době svých středoškolských studií budují svou identitu, tříbí si své názory na svět a lační po tom, aby mohli být svému okolí něčím prospěšní, měla podchytit aktivní zájem o dění ve svém městě. Tímto dojde k většímu sepětí mladých intelektuálů se svým městem či regionem což v pozdějších letech, společně s jinými faktory, bude důležitým prvkem při rozhodování se o setrvání či odstěhování se z tohoto místa. Pro samosprávu má spolupráce se střední školou a jejími studenty i řadu dalších výhod. Avšak z hlediska dlouhodobého je právě aktivní zapojení studentů do života města aspektem pro samosprávu nejdůležitějším. Co ale přináší tato spolupráce škole a ještě lépe jejím studentům? Nejspíše každý student si alespoň jednou během své školní docházky položil otázku: „K čemu mi vlastně bude to, co se učím ve škole?“. Výuka především gymnaziálních studentů je stále velice často přehnaně teoretická a odpoutaná od praktického života. Nechceme samozřejmě tvrdit, že studenti gymnázií nejsou zapojováni do různých projektů. Většina těchto projektů však má tři zásadní nedostatky. Jedním je prostorová omezenost projektu (např. pouze na prostor školy), druhým je neaplikování jeho závěrů v praxi a třetím zapojení pouze úzké skupinky (ne-li jednotlivců) do řešení projektu. V našem projektu se snažíme všechny tyto nedostatky odstranit. Výzkum v rámci projektu nezahrnuje pouze uzavřenou „školní komunitu“, ale řeší praktický úkol tížící město, jehož výsledky by měly být použity v praxi a v neposlední řadě je do něj zapojena dostatečně velká skupina studentů. Jak již bylo na začátku příspěvku řečeno, spolupráce olomoucké katedry geografie s Gymnáziem Zlín – Lesní čtvrť má již delšího trvání a je realizována různými způsoby. Na konci první poloviny roku 2008 byla po vzájemné dohodě nabídnuta spolupráce třetímu subjektu, a to Magistrátu města Zlína, na jehož projektech by školy, resp. gymnaziální studenti spolupracovali. Na magistrátě tato nabídka vzbudila nadšení a během několika málo týdnů byl gymnáziu a katedře geografie předložen návrh témat, která by zlínští gymnazisté mohli pomoci řešit. Vedle jiných to bylo pro odbor dopravy vytvoření DVD prezentace lokality, kde je plánována stavba cyklostezky. Toto DVD by bylo poté předloženo hodnotitelské komisi při žádosti o státní dotaci ke stavbě cyklostezky. Nakonec byl realizován projekt odboru kultury zjišťující mezi občany využívanost neziskových kulturních zařízení, názory občanů na tato zařízení a jejich podněty ke zlepšení kultury ve městě. Úkolem studentů se stalo provedení dotazníkového šetření a podílení se na zpracování jeho výsledků. Konečná forma dotazníku (viz. obr. 1) byla na gymnáziu dotvořena na počátku října. Studenti byli mezitím s celým úkolem a jeho praktickým využitím seznámeni a následně byli poučeni o metodách terénního geografického výzkumu. Vlastní dotazníkové šetření bylo prováděno dvěma způsoby. Zaprvé to bylo šetření studentů mezi svými rodinnými příslušníky a známými a zadruhé terénní šetření mezi obyvateli Zlína. Tato část proběhla ve středu 15. října mezi druhou a čtvrtou hodinou odpolední v prostoru zlínského náměstí Míru a zúčastnilo se ho přibližně 30 studentů z vyšších ročníků gymnázia. Studenti byli ještě před samotným šetřením na místě poučeni o zásadách správného jednání s respondenty a poté již ve dvojicích prováděli vlastní šetření (viz. obr. 2). 14 Během šetření měli za úkol nejen vyzpovídat co nejvíce lidí, ale také vyzpovídat co nejširší věkové spektrum občanů tak, aby byl získán reprezentativní vzorek umožňující další vyhodnocení. Díky tomu se studenti vedle jiného naučili navazovat sociální kontakty se zcela cizími a v řadě případů i mnohem staršími lidmi (viz. obr. 3, 4). Obr. 1: Schéma spolupráce na projektu. Obr. 2: Instruktáž před terénním šetřením (foto: Hercik, 2008). 15 Během terénního šetření se studenti setkávali převážně se vstřícnou reakcí občanů, kteří velice ochotně zodpověděli všechny otázky. Často se dokonce stávalo, že se se studenty dali do delšího rozhovoru k tématu Zlín a kultury. Jako i jiná lidská činnost, ani toto dotazníkové šetření se neobešlo bez menšího problému. Tím byla reakce zaměstnanců obchodního domu Zlaté jablko, ve kterém někteří studenti chtěli provést část šetření. Bezpečnostní služba obchodního domu však studenty nekompromisně z objektu vykázala. I přes tento menší zádrhel se dá říci, že šetření proběhlo v celku úspěšně. Během obou jeho částí bylo vyzpovídáno přes 350 občanů (k 31. 12. 2007 měl Zlín 78 066 obyv.) s vhodným věkovým rozdělením, díky čemuž následně zpracované výsledky získaly relevantní vypovídací hodnotu. Obr. 3: Terénní dotazníkové šetření šetření (foto: Hercik, 2008). Obr. 4: Terénní dotazníkové (foto: Hercik, 2008). Z jakého důvodu nenavštěvujete divadlo častěji? 24% nemám čas 49% 3% nemám peníze nezajímá mě to nezajímavý program 24% Obr. 5: Ukázka grafického zpracování jedné otázky z dotazníku. 16 Po skončení terénní fáze, resp. sběru dat, došlo ve druhé polovině října k postupnému zpracování údajů. I k této části byli přizváni studenti gymnázia, jejichž úkolem bylo data z dotazníkové šetření převézt do jednoduchých tabulek a grafů (obr. 5, 6). Tyto výstupy budou nakonec předány k vyhodnocení zpět odboru kultury Magistrátu města Zlína, který by podle dohody měl výsledky zakomponovat při úpravě strategie rozvoje města v oblasti kultury. Jaké veřejné prostranství máte ve Zlíně nejraději? 2% 2% 16% náměstí Míru náměstí Práce park u knihovny (sad Komenského) 14% park u zámku (sad Svobody) 66% 0% park se sochou J. A. Bati (univerzitní park) park pod Domem umění (Gahurův prospekt) Obr. 6: Ukázka grafického zpracování jedné otázky z dotazníku. 3. Závěr Na závěr shrňme cíle, které si projekt ve vztahu ke studentům Gymnázia Zlín - Lesní čtvrť vytyčil. Především je to zatraktivnění zeměpisu studentům, dále pak účast studentů při řešení praktických úkolů a jejich aktivní zapojení do života města. Přímo prostřednictvím terénního dotazníkového šetření si studenti měli ověřit a zdokonalit svou schopnost komunikace se zcela cizími lidmi a prověřit si schopnost navazování sociálních kontaktů. Již dnes lze říci, že část těchto cílů byla splněna. U některých však výsledky budou znatelné až za nějaký čas 4. Poděkování Projekt vznikl za podpory řešeného grantového úkolu MŠMT NPV II 2E08021 „Výzkum netradičních forem spolupráce středních škol s blízkými základními, středními i vysokými školami, se složkami místní samosprávy, firmami a dalšími subjekty“. 17 Obr. 7: Ukázka části realizovaného dotazníku. 18 5. Použitá literatura 1. Brychtová, Š., Fňukal, M. (2002): Socioekonomická geografie, I. díl. Geografie obyvatelstva. Geografie sídel. Pardubice: Univerzita Pardubice, 135 s. 2. Foltýnová, D. (2006): Utility Of a GLOBE Data For Implementation GIS To School. In Geografické aspekty stredoeurópskeho priestoru. Nitra: Universita Konstantina Filozofa v Nitre, s. 55–120. 3. Foltýnová, D., Svatoňová, H. (2008): GIS And RS Project Teaching/Training. In Geography in Czechia and Slovakia. Brno: Masaryk University, s. 472–476. 4. Osuch W. (2000): Modyfikacja praktyk zawodowych studentów geografii związana z wprowadzeniem reformy szkolnej w świetle potrzeb i moŜliwości. In: Środowisko przyrodnicze i gospodarka Dolnego Śląska u progu trzeciego tysiąclecia (sborník referátů), Wrocław: IG Uniwersytet Wroclawski, s. 393–394. 5. Osuch W. (2004): Forming subject matter and didactic competence by geography students – candidates for teacher profession in Poland and selected european countries. Geografie a promeny poznani geograficke reality. Ostravska Univerzita Ostrava, s. 532–540. 6. Smolová, I., Szczyrba, Z. (2008): Místo, kde žijeme. Olomouc: Prodos, 95 s. 7. Smolová, Szczyrba, Z. (2008): Místo, kde žijeme. Pracovní sešit. Olomouc: Prodos, 39 s. 8. Svatoňová, H. (2006): Geoinformatics and Geographical Education in the Czech Republic. In Computer in geographical education:European perspektive on developing exciting Geography. 1. vyd. Bucurest : Cartea Universitara, s. 34–41. 9. Toušek, V., Vančura, M. (1997): Aktuální problémy ČR - I. díl. Průmysl - 3. část. Ostrava: Scholaforum, 40 s. 10. Voženílek, V., Fňukal, M., Nováček, P., Szczyrba, Z. (2003): Zeměpis 5. Hospodářství a společnost (s komentářem pro učitele). Olomouc: Prodos, 79 s. 11. Voženílek, V., Fňukal, M., Szczyrba, Z. (2003): Zeměpis 5. Hospodářství a společnost. Pracovní sešit. Olomouc, Prodos, 47 s. 19 ZÁJEM ŽÁKŮ STŘEDNÍCH ŠKOL O FYZIKU, CHEMII A MATEMATIKU Miroslav Dopita Katedra pedagogiky s celoškolskou působností, Pedagogická fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, Česká republika, E-mail: [email protected] Abstrakt V rámci projektu Výzkum nových metod soutěží tvořivosti mládeže zaměřených na motivaci pro vědecko výzkumnou činnost v oblasti přírodních věd, obzvláště v oborech matematických, fyzikálních a chemických (zkráceně STM-Morava) podporovaného Národním programem výzkumu II. MŠMT ČR bylo v Olomouckém kraji na sklonku roku 2006 realizováno dotazníkové šetření na vzorku 500 respondentů a v roce 2008 kontrolní výzkumné šetření na vzorku 540 respondentů. V šetření 2006 byl identifikován zájem žáků o fyziku, chemii a matematiku. Spoluřešitelé projektu se pokusili vzbudit zájem o uvedené přírodní vědy mezi středoškoláky aktivizačními metodami, projekty, soutěžemi, vydáváním zábavného přírodovědného časopisu apod. V šetření 2008 se pokoušíme evaluovat efektivitu uvedených aktivit ve změně zájmu středoškoláků o přírodní vědy a volbu profese i oboru studia na vysoké škole. Klíčová slova: přírodní vědy, fyzika, chemie, matematika, zájem Abstract Secondary School Students’ Interest in Physics, Chemistry and Mathematics Within the project The research of new creativity competition methods for young people aimed on motivation for research activity in hard sciences, especially mathematics, physics, and chemistry (short title STM-Morava) funded by the National Research Programme II of the Ministry of Education, Youth and Sports of the Czech Republic, a questionnaire survey was carried out with 500 respondents at the end of 2006 and a check research survey with 540 respondents in 2008. The 2006 survey identified students’ interest in physics, chemistry and mathematics. The project coresearchers attempted to raise interest in the said natural sciences among the secondary school students by means of activation methods, projects, competitions, publishing a spare-time natural sciences magazine etc. In the 2008 survey, we try to evaluate the efficiency of the said activities in the secondary school students’ interest in natural sciences and their choice of profession and university study majors. Key words: natural sciences, physics, chemistry, mathematics, interest 20 1. Úvod V posledních letech jsou stále častěji studovány důvody volby vysoké školy u žáků středních škol, směřování jejich zájmu o obor, které vyústí ke studiu vysoké školy (Mitchell 2005; Lavonen, Byman et al. 2005; Dopita, Grecmanová 2006; Dopita 2007). Cílem článku je referovat o vlivu soutěží tvořivosti mládeže zaměřených na motivaci vědeckovýzkumné činnosti v oblasti přírodních věd, obzvláště v oborech matematických, fyzikálních a chemických, prostřednictvím vzbuzení situačního zájmu o tyto vědy u žáků středních škol. Použitou metodou je komparace dat získaných před zahájením a po skončení projektu zaměřeného na propagaci uvedených přírodních věd odpovídajících vyučovaným předmětům na středních školách. Na sklonku roku 2006 bylo realizováno dotazníkové šetření na vzorku 500 respondentů druhého ročníku a v roce 2008 opakované výzkumné šetření na vzorku 540 respondentů posledního ročníku. V obou případech byl výzkum realizován ve všech okresech Olomouckého kraje. Výběrový soubor reprezentují školy s maturitními obory (gymnázia, střední odborné školy a střední odborná učiliště s maturitou), na nichž byl realizován projekt STM-Morava. 2. Zájem o vyučovací předmět Vycházíme jsme ze dvou hlavních přístupů, které ovlivňují zájem žáků o vyučovací předmět (Krapp 2003). První se zaměřuje na zájem jako charakteristiku osobnosti a druhý hovoří o zájmu jako psychologickém stavu vzbuzeném specifickými charakteristikami učebního prostředí. První přístup byl označen předmětem zájmu nebo osobní zainteresovaností a druhý je nazýván situačním zájmem. Na rozdíl od osobní zainteresovanosti, která je vždy specifická v závislosti na individuu, u situačního zájmu se předpokládá, že je spontánní, prchavý a sdílený mezi jednotlivci. Osobní zájem je specifické téma, přetrvává v čase a může být členěn na latentní a manifestní zájem (Schiefele 1991; 1999). Podle Suzanne Hidi (1990) se osobní zájem vyvíjí pomalu a inklinuje k dlouhodobým účinkům na znalosti a hodnoty osoby, kdežto situační zájem je emoční stav, který je náhle vyvolaný něčím v bezprostředním okolí a může mít jen krátkodobý účinek na jedincovy znalosti a hodnoty. Situační zájem je vyvolán jako funkce zajímavosti obsahu a kontextu a je částečně regulován učiteli (Schraw, Flowerday, Lehman 2001). Mathew Mitchell (1993) i Andreas Krapp (2002) rozlišují mezi vytvářením a udržením situačního zájmu. Vytváření nebo spouštění se odkazuje na proměnné, které nejprve pobídnou žáky zajímající se o specifické téma. Udržení zájmu se odvolává na proměnné, které posilují žáky s jasným cílem nebo záměrem. Mitchell (1993) sdělil, že podstatné pro přechod od vytváření k udržení žákovského situačního zájmu jsou podmínky učení, které obsah učení tvoří smysluplný a osobně pro žáky relevantní. Krapp (2002) navrhl, že za jistých podmínek se situační zájem může přetvořit v osobní zájem. Podle něho je tato ontogenetická transformace dvoufázový mentální proces, kde má centrální roli internalizace a identifikace. (1) První impuls pro vytvoření a udržení situačního zájmu. (2) Prostřednictvím procesu internalizace se tento situační zájem může rozvinout v individuální nebo osobní zájem, a proto motivace a zájem nejsou již dále spatřovány jako jednoduché individuální proměnné. Z hlediska učení fyziky, chemie i matematiky se jako kritické u situačního zájmu jeví, jak jej co nejdéle udržet, aby 21 směřoval ke studijní motivaci a studijním aktivitám. Mary Ainley, Suzanne Hidi a Dagmar Berndorff (2002) doporučily, aby docházelo ke spojení mezi zájmem a učením. Podle této myšlenky, zájem souvisí s emocionální odezvou a může být spatřován jako integrovaná součást spojité sítě psychických, sociálních a fyzických faktorů v určité učební situaci (Volet a Järvelä, 2001; Lavonen, Byman et al., 2005). V šetření realizovaném na sklonku roku 2006 byl identifikován zájem žáků o fyziku, chemii a matematiku před zahájením projektu. Kolegové z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci od sběru dat výzkumu v roce 2006 až do června 2008, tedy po 18 měsíců pracovali se žáky s cílem prohloubit jejich situační zájem o obory fyzika, chemie a matematika. A to zejména prostřednictvím: 1. Tematicky zaměřených přírodovědných soutěží typů školních projektů modelujících podmínky výzkumné činnosti v přírodních vědách. 2. Soutěžemi typu technický (integrovaný, kompetentní) klokan s otázkami i tvůrčími úkoly z matematiky, fyziky a chemie, vědy a techniky i cizích jazyků. 3. Novými typy interaktivních soutěží individuálního i týmového charakteru z matematiky, fyziky, chemie a jejich kombinací s využitím moderních komunikačních technologií (Internet, SMS) a s realizací závěrečného soustředění vítězů. 4. Krátkodobými soutěžemi realizovanými v rámci popularizace přírodních věd, např. Jarmark chemie, fyziky a matematiky, Letní škola mladých chemiků, fyziků, matematiků, orientační přírodovědný závod ad. 5. Matematickou soutěží „Turnaj měst“ v rámci regionu i v mezinárodním měřítku. S cílem ověřit nový typ matematické soutěže pro žáky ZŠ a SŠ v České republice. 6. Matematickými soutěžemi a projekty v rámci třídy, resp. školy (etapové soutěže jednotlivců a skupin) pro 1. a 2. stupeň ZŠ a víceletých gymnázií s možností zapojení handicapovaných žáků (akce typu Hrátky s matematikou). 7. Soutěžemi tvůrčího charakteru vyžadujícími aktivní práci soutěžícího se vstupními daty (Fermiho problémy) či vytvářejících vědeckou realitu (soutěž Vynálezce). 8. Praktickým ověřením nových postupů spolupráce řešitele - středoškolského studenta a školitele - vysokoškolského učitele v rámci soutěží tvořivosti. 9. Zapojením studentů do vědeckých soutěží zaměřených na podporu zájmů studentů terciárního vzdělávání o další vědu a výzkum. 10. Realizací souboru netradičních chemických kompetitivních workshopů - inovativní forma afektivní výuky a její pedagogické hodnocení. Po 18 měsících jsme zopakovali výzkumné šetření. Pokusili jsme se zjistit na pětibodové škále zájem žáků o vyučované předměty na střední škole a výsledky jsme vyhodnotili pomoci V-koeficientu. V roce 2006 byly předměty fyzika, chemie a matematika nejméně oblíbené, získaly dokonce slabě negativní hodnocení ve srovnání s ostatními vyučovanými předměty na středních školách (Graf 1). Po projektu došlo u uvedených předmětů k mírnému posunu v jejich hodnocení. Nejlépe dopadla matematika (z -0.05 v roce 2006 posun na 0.07 v roce 2008), slabý posun můžeme zaznamenat i u chemie (z -0.14 v roce 2006 posun na -0.09 v roce 2008), nejhorší hodnocení získala fyzika (z -0.02 v roce 2006 posun na -0.18 v roce 2008). V sestaveném pořadí středoškolských vyučovacích předmětů došlo k v roce 2008 k posunu pořadí mezi matematikou, chemií a fyzikou, kde fyzika je vnímána nejhůře. 22 Zeptali jsme se žáků rovněž na jeden nejoblíbenější vyučovací předmět na střední škole (Graf 2). Zde došlo k výraznějším posunům. Ve sledovaných vyučovacích předmětech došlo k nárůstu u matematiky (z 6,2 % v roce 2006 na 11,2 % v roce 2008), u chemie (z 5,4 % v roce 2006 na 9,0 % v roce 2008), ale také k poklesu u fyziky (ze 4,0 % v roce 2006 na 2,7 % v roce 2008). Matematika si v roce 2008 polepšila oproti roku 2006 o jednu pozici, je na 4. místě. Chemie konstantně obsazuje 6. místo a fyzika si oproti roku 2006 pohoršila o jedno místo, je jedenáctá. Uvedené posuny v oblíbenosti předmětů korespondují s hodnocením předmětů. Z volby jednoho nejoblíbenějšího vyučovacího předmětu v roce 2008 chemie a matematika vyšly lépe, než když byly vyučovací předměty hodnoceny každý zvlášť na škále 1-5 23 3. Zájem o studium na vysoké škole V České republice je podle statistik OECD stále málo absolventů vysokých škol, přesto Podle statistik OECD je v České republice stále málo absolventů vysokých škol, přesto některé vysoké školy a fakulty mají přebytek zájemců a jiné nedostatek. Podle Education at a Glance 2008: OECD Indicators (2008, s. 66-69) nyní vstupuje na vysokou školu v zemích OECD 57 % mladých lidí ve věkové kohortě 18-19 let, v České republice se jedná o 50 % populace v uvedené věkové kohortě. Přesto je stále nedostatek zájemců o studium především přírodovědných oborů (fyzika, chemie a matematika) (Tabulka 1). Tabulka 1: Zastoupení studentů VŠ podle statistik OECD Obory studia na VŠ v České republice (data k roku 2006) Zdravotnictví a sociální péče Vědy o živé přírodě, fyzika a zemědělství Matematika a informatika Humanitní vědy, umění a vzdělání Sociální vědy, obchod, právo a služby Inženýrství, průmyslová výroba a stavebnictví Nespecifikováno nebo neznámé Zdroj: Education at a Glance 2008: OECD Indicators (2008, s. 70) % 11 7 6 18 32 15 10 Co rozhoduje o volbě vysoké školy? Do volby vysokoškolského studia intervenuje několik faktorů. Americká socioložka Amy Stuart Wells (2002, s. 510) popisuje situaci v USA a zjednodušeně uvádí tři skupiny faktorů: (1) „Zaopatřovací“ - studium školy odpovídá volnému trhu školní volby. (2) „Spotřební“ výběr studia rodiči nebo „spotřebiteli“ odpovídá politice výběru. (3) „Efektivní“ studium se pokouší měřit celkové zlepšení vzdělávacího systému obecně a úspěch studentů více specificky, jako výsledek politiky výběru školy. Diana Tavares, Orlanda Tavares, Elsa Justino a Alberto Amaral (2008) popisují výsledky velkého výzkumu realizovaného v Portugalsku a uvádějí jako faktory vlivu možnost zaměstnání, odbornost, inovativní povahu studia, důraz na teorii, důraz na praxi, vstupní úroveň, vysokoškolské schopnosti, kvalitu vysokoškolského života, přijímací zkoušky. V sociologické literatuře se objevuje několik přístupů k vysvětlení výběru vysoké školy. Jedná se o přístupy zdůrazňující vliv kulturního a sociálního kapitálu rodiny ve volbě vysoké školy, tak jak jej presentuje v evropském prostředí Pierre Bourdieu a JeanClaude Passeron (1964; 1990) nebo Pierre Bourdieu (1989). Další přístupy zdůrazňují racionální volbu, kde regulátorem volby vzdělanostní dráhy je trh. Volba vysoké školy není jen produktem trhu, ale je také součástí jeho vývoje. James S. Coleman a Thomas J. Ferraro (1992, s. xi) konstatují, že člověk při racionálním jednání využívá nějaký druh optimalizace, která se někdy vymezuje jako maximalizace užitku, jindy jako minimalizace nákladů případně ještě jinak, a právě optimalizace propůjčuje teorii racionální volby její přesvědčivost. Ačkoli teorie racionální volby má také řadu kritiků. Racionální rozhodnutí je založeno na řadě kvalitních informací, které budoucí studenti nemají jak získat. Jak zhodnotit kvalitu studijního programu, výsledky výzkumu? Mohou se opřít pouze u symbolické ukazatele, jako je jméno a pověst vysoké školy. David D. Dill (1997) v této souvislosti píše o nezralých (immature) spotřebitelích. 24 Zeptali jsme proto i v našem výzkumu středoškoláků, které obory by chtěli studovat na vysoké škole a jejich odpovědi srovnali s odpověďmi získanými v roce 2006 (Tabulka 2). V roce 2006 uvažovalo o studiu na vysoké škole 87,3 % středoškoláků a 0,6 % nevědělo, jestli chtějí studovat. Z výsledků v roce 2008 vyplývá, že o studiu na vysoké škole uvažuje 83,7 % středoškoláků a 10,2 % odpovědí znělo nevím. Zajímavý posun nastal v oborech, které vy žáci středních škol v budoucnu rádi studovali. Významný nárůst můžeme pozorovat v zájmu o studium přírodních věd, naopak významný pokles zájmu můžeme zaznamenat u informatiky a technických oborů. Tabulka 2: Zájem o obory studia na VŠ Rád bych na vysoké škole studoval Společenské vědy (ekonomie, filozofie, historie, management, politologie, psychologie, sociální práce, sociologie, ...) Informatiku Techniku (strojírenství, stavebnictví, architektura, elektrotechnika, ...) přírodní vědy (biologie, fyzika, chemie, matematika, zeměpis, ....) cizí jazyky (překladatelství, tlumočnictví, ...) právo a správu umělecké obory (herectví, režie, výtvarné obory, hudební obory, design, mediální studia, ...) medicínu, farmacii Učitelství společenských věd, jazyků, …. rekreologie, trenérství Učitelství přírodních věd zemědělství, chovatelství, lesnictví teologie – náboženství 2006 44,0 2008 45,0 38,6 36,9 21,7 25,0 34,1 40,2 32,7 25,3 24,9 27,0 23,7 20,2 24,1 14,3 14,1 10,0 5,8 2,8 23,7 13,1 13,0 9,8 5,6 2,6 Následovala otázka, kterou vysokou školu by studenti středních škol volili ke studiu? V odpovědích získaných v roce 2006 by nejvíce respondentů zvolilo Univerzitu Palackého v Olomouci (65,1%), další se rozhodli pro Masarykovu univerzitu v Brně (62,5%), následovali žáci se zájmem o Univerzitu Karlovu v Praze (53,6%). Ostatní vysoké školy byly voleny méně než 40 % dotázaných. Nejmenší počet potenciálních uchazečů o studium měla Mendlova lesnická a zemědělská univerzita v Brně (11,8 %) a Česká zemědělská univerzita v Praze (7,4%) (Tabulka 3). V roce 2008, kdy došlo k opakování výzkumu bylo prvních pět pozic vysokých škol potvrzeno. Na šestou příčku se posunula Vysoká škola ekonomická v Praze následovaná Univerzitou Tomáše Bati ve Zlíně (7) a Univerzitou Hradec Králové (8). Za ně se posunuly z vyšších příček Ostravská univerzita (9) a Univerzita Obrany (10). Jedenáctá příčka patří Veterinární a farmaceutické univerzitě v Brně a další pak Vysoké škole báňské – Technické univerzitě Ostrava (12). Na pozici třinácté v pořadí zájmu se umístila Vysoká škola chemicko-technologická v Praze s 10,7 %. Ostatní vysoké školy zaznamenaly zájem o jejich studium pod 10 %. 25 Tabulka 3: Preference VŠ 2006 n % 327 65,1 314 62,5 269 53,6 181 36,1 173 34,5 173 34,5 163 32,5 136 27,1 136 135 133 127 122 116 27,1 26,9 26,5 25,3 24,3 23,1 108 103 87 75 21,5 20,5 17,3 14,9 75 59 14,5 11,8 37 7,4 Na kterou vysokou školu byste šel rád studovat? Univerzita Palackého v Olomouci Masarykova univerzita v Brně Univerzita Karlova v Praze Vysoké učení technické Brno České vysoké učení technické v Praze Ostravská univerzita Univerzita obrany – Vysoká vojenská škola v Brně Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava Vysoká škola ekonomická v Praze Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Univerzita Hradec Králové Univerzita Pardubice Technická univerzita Liberec Veterinární a farmaceutická univerzita v Brně Slezská univerzita v Opavě Vysoká škola chemicko-technologická Praha Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Univerzita Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem Západočeská univerzita v Plzni Mendelova lesnická a zemědělská univerzita v Brně Česká zemědělská univerzita v Praze 2008 n 303 289 232 132 111 84 82 % 56,1 53,5 43,0 24,4 20,6 15,6 15,2 66 12,2 100 87 87 42 48 79 18,5 16,1 16,1 7,8 8,9 14,6 32 58 18 13 5,9 10,7 3,3 2,4 20 32 3,7 5,9 11 2,0 Preference vysokých škol ukazuje v prvních třech volbách na tzv. „kamenné univerzity“. Umístění Univerzity Palackého v Olomouci je pravděpodobně ovlivněno krajovou příslušností respondentů k Olomouckému kraji. V roce 2006 nás zajímala preference 34,1 % respondentů, kteří měli zájem o odborné studium přírodních věd (biologie, fyzika, chemie, matematika, zeměpis). Statistická závislost prokázala významnější vyšší zájem studentů o vysoké školy v následujícím pořadí: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Univerzita Pardubice, Univerzita Palackého v Olomouci, Univerzita Karlova v Praze. Z upřednostněných vysokých škol je zřetelné, že respondenti aplikují kritéria volby vysoké školy, která jsou uvedena výše, a to především zájem o obor, statistiku uplatnění absolventů a propojení vysoké školy s praxí a další. „Kamenné univerzity“ s akademickými studijními obory se umisťují až po prakticky orientovaných vysokých školách. Jaká je situace v České republice? Lenka Menclová a Jarmila Baštová (2005, s. 21) ve výzkumu realizovaném v České republice zjistili, že pro studenty přírodovědeckých 26 fakult jsou rozhodujícími motivačními faktory: kariéra (73,%), zaměstnání (70,0 %), titul (55 %), postavení (40,0 %), oddálení od praxe (38,3 %), vzdělanost (33,3 %), zájem (23,3 %) a tradice (3,3 %). Jaký je názor středoškoláků z našeho výzkumu? Zeptali jsme se žáků, které kritérium by bylo pro ně rozhodující, kdyby byli přijati na více vysokých škol. Rozdíly v odpovědích mezi rokem 2006 a rokem 2008 nejsou zásadní (Tabulka 4). Tabulka 4: Faktory vlivu výběru VŠ V případě, že uspějete u přijímacích zkoušek na více vysokých škol, bude o Vašem výběru rozhodovat zájem o obor 2006 2008 72,9 74,1 propojení VŠ s praxí 67,5 67,4 vybavenost vysoké školy pro výuku 66,5 63,1 statistika uplatnění absolventů 66,3 67,2 prestiž VŠ nebo konkrétního studijního oboru 64,1 66,1 možnost získat stipendium 58,2 52,0 možnosti studia v zahraničí 54,2 50,2 možnost získat koleje 50,4 45,9 personální obsazení pracovišť – tituly, publikace, výzkumy 47,6 44,3 vzdálenost VŠ od mého bydliště 45,2 42,6 možnost studia s kamarády 36,5 38,3 obraz školy v médiích 24,1 19,4 rodič nebo někdo blízký je absolventem 12,0 9,4 Mezi roky 2006 a 2008 došlo v odpovědích žáků středních škol k mírnému posunu vlivu jednotlivých kritérií na rozhodnutí, ale tento posun není příliš významný. Na rozhodnutí o výběru vysoké školy v případě, že by žáci uspěli při přijímacích zkouškách na více vysokých škol, bude mít podle hodnoty V-koeficientu: 1. velmi silný vliv: zájem o obor, potom propojení VŠ s praxí, statistika uplatnění absolventů, následuje prestiž VŠ nebo konkrétního studijního oboru a vybavenost vysoké školy pro výuku. 2. silný vliv možnost získat stipendiu a možnost studovat v zahraničí. 3. středně silný vliv možnost získat koleje, personální obsazení pracovišť – tituly, publikace, výzkumy a vzdálenost vysoké školy od místa bydliště. 4. slabý vliv možnost studovat s kamarády. 5. velmi slabý vliv má obraz vysoké školy v médiích a skutečnost, že rodič nebo někdo blízký je jejím absolventem. 27 4. Závěr Jak vzbudit zájem žáků středních škol o přírodní vědy? Možností je několik. Jednu reprezentuje projekt STM-Morava zaměřující se na zlepšení propagace přírodních věd mezi žáky středních škol pomocí nových metod. Tento projekt nám umožnil získat předložené informace. Spoluřešitelé projektu spatřují cestu především v nabídce atraktivních soutěží a volnočasových aktivit prostřednictvím aplikace poznatků přírodních věd v každodenním životě, což může vést ke zvýšení zájmu žáků základních a středních škol o přírodní vědy. Vztah k přírodovědným předmětů na střední škole se nám v rámci řešení projetu podařilo u matematiky a chemie, méně úspěšní jsme byli u fyziky. Matematika si mezi lety 2006 a 2008 zlepšila svoji pozici z pátého na čtvrtý nejoblíbenější předmět na střední škole, chemie si udržela pozici šestého až sedmého a fyziku najdeme oproti roku 2006 na jedenáctém místě v pořadí předmětů. Je otázkou, proč došlo k poklesu oblíbenosti fyziky. Podle statistik OECD studuje v zemích OECD 57 % populace ve věku 18 až 19 let, v ČR 50 %. Z námi oslovených respondentů má zájem o studium vysoké školy 83,7 %. V otázce volby budoucí práce se objevil u žáků střední školy oproti roku 2006 pokles zájmu o práci s informačními technologiemi, a to o 10,4 %. Při volbě vysoké školy došlo mezi lety 2006 a 2008 k více posunům. Nárůst jsme zaznamenali v zájmu o odborné studium přírodních věd, a to o 6,1 %, naopak pokles zájmu o studium informatiky o 16,9 %, pokles zájmu o studium techniky o 11, 9 % a pokles zájmu o studium cizích jazyků o 5,7 %. Otázkou zůstává, jestli se s žáky, kteří deklarovali zájem studovat přírodní vědy na vysokých školách v těchto studijních oborech skutečně setkáme. Bude záležet na tom, jestli se zájem situační promění v zájem osobní a motivace ke studiu přírodních věd dvěma pětinám respondentů vydrží. V preferenci konkrétních vysokých škol se na prvních pěti místech udržely tradiční vysoké školy. Na prvním místě je Univerzita Palackého v Olomouci, což jistě ovlivnila i skutečnost realizace výzkumného šetření v olomouckém kraji. Na otázku, co bude rozhodovat o výběru, když se žáci střední školy dostanou na více vysokých škol jsem obdrželi skoro totožné rozložení odpovědí v roce 2006 i 2008. Rozhodující bude především zájem o obor, dále propojení VŠ s praxí, statistika uplatnění absolventů, prestiž VŠ nebo konkrétního studijního oboru a vybavenost vysoké školy pro výuku. Získaná data budou dále podrobena důkladnější analýze. 5. Poděkování Autor děkuje za finanční podporu grantu MŠMT 2E06029 „STM-Morava“. 6. Použitá literatura 1. 2. 3. AINLEY, Mary, HIDI, Suzanne, BERNDORFF, Dagmar. (2002); Interest, learning, and the psychological processes that mediate their relationship. Journal of Educational Psychology, 2002, Vol. 94, No. 3, s. 545–561. BOURDIEU, Pierre. (1989); La Noblesse d’État. Grandes Écoles et esprit de corps. Paris: Les Éditions de Minuit. BOURDIEU, Pierre, PASSERON, Jean-Claude. (1964); Les héritiers: les étudiants et la culture. Paris: Les Éditions de Minuit. 28 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. BOURDIEU, Pierre, PASSERON, Jean-Claude. (1990); Reproduction in the Education, Society and Culture. 2nd ed. London; Newbury Park; New Dehli: Sage Publications. COLEMAN, James S., FERARO, Thomas J. (1992); Rational Choice Theory. London: Sage Publications. DILL, David D. (1997); Higher education markets and public policy, Higher Education Policy, Vol. 10, No. 3/4, s. 167–185. DOPITA, Miroslav. (2007); Zájem o přírodní vědy na základních a středních školách. In Možnosti motivace mládeže ke studiu přírodních věd. Sborník recenzovaných příspěvků. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2007, s. 2433. DOPITA, Miroslav, GRECMANOVÁ, Helena (2006); Zvýšení zájmu o studium přírodních věd: stav a cesty k zlepšení. In Nové metody propagace přírodních věd mezi mládeží. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, s. 21-23. Education at a Glance 2008: OECD Indicators (2008); Paříž: OECD. HIDI, Suzanne. (1990); Interest and its contribution as a mental resource for learning. Review of Educational Research, Vol. 60, No. 4, s. 549–571. KRAPP, Andreas. (2002); Structural and dynamic aspects of interest development: theoretical considerations from an ontogenetic perspective. Learning and Instruction, Vol. 12, No. 4, s. 383–409. KRAPP, Andreas. (2003); Interest and human development – an educationalpsychological perspective. British Journal of Educational Psychology. Monograph Series II (2) Development and Motivation: Joint Perspectives, Vol. 1, No. 1, s. 5784. LAVONEN, Jari, BYMAN, Reijo, JUUTI, Kalle, MEISALO, Veijo, UITTO, Anna. (2005); Pupil Interest in Physics: A Survey in Finland. NorDiNa, No. 2, s. 72-85. MENCLOVÁ, Lenka, BAŠTOVÁ, Jarmila. (2005); Vysokoškolský student v České republice. Praha: CVVS MŠMT ČR. MITCHELL, Mathew. (1993); Situational interest: Its multifaceted structure in the secondary school mathematics classroom. Journal of Educational Psychology, Vol. 85, s. 424–436. RYAN, Richard M., DECI, Edward L. (2000); Intrinsic and extrinsic motivations: Classic definitions and new directions. Contemporary Educational Psychology, Vol. 25, No. 1, s. 54–67. SCHIEFELE, Ulrich. (1991); Interest, learning, and motivation. Educational Psychologist, Vol. 26, No. 3-4, s . 299-323. SCHIEFELE, Ulrich. (1992); Topic interest and levels of text comprehension. In RENNINGER, K. Ann, HIDI Suzanne KRAPP, Andreas. (Eds.), The role of interest in learning and development. Hillsdale, New Jersey: Lawrence Erlbaum Association, 1992, s. 151-182. SCHIEFELE, Ulrich. (1999); Interest and learning from text. Scientific Studies of Reading, Vol. 3, No. 3, s. 257-279. SCHRAW, Gregory, FLOWERDAY, Terri, LEHMAN, Stephen. (2001); Increasing situational interest in the classroom. Educational Psychology Review, Vol. 13, No. 3, s. 211-224. VOLET, Simone, JÄRVELÄ, Sanna. (2001); Motivation in learning contexts. Theoretical advances and methodological implications. Amsterdam: Pergamon. 29 Playful mathematics review – two years WITH “Different” Mathematics Radka Dofková Katedra matematiky, Pedagogická fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, Česká republika, E-mail: [email protected] Abstract This paper reviewed the two-years solving of one particular task of STM-Morava, which was called Playful Mathematics. It summarizes the experiences, skills and results which were obtained during the project when the unconventional activities were implemented to the real world of elementary school. There are completed main didactic starting points, realized events and particular results of surveys which should find out pupils’ interest and attitudes about mathematics. Keywords: teaching mathematics, activity of pupils, project, competition, game 1. Introduction In modern educational theories is highlighted two main necessity points of efficient education: pupils’ motivation and activity. There is also demand for development of not only pupils’ knowledge but all key competencies. So we need teaching methods able to fulfil these needs. Very promising seems to be the method of teaching by unconventional activities during project days. It has been shown a number of times that solving nonstandard tasks, projects, games or other motivational activities can help to change the way mathematics is viewed as a school subject. In this article we present results of our researches on influences of projects days on pupils’ attitude towards mathematics and its implementing to the lesson. Then we discuss on the basis of these results question if this kind of teaching approach could be successful and efficient. 2. Theoretical Framework We assume that using unconventional activities in mathematics teaching is the starting point because it is interesting and stimulating problems for children to consider and pursue reaching conclusions that are personal discoveries, not mere reproductions of existing knowledge handed down by a teacher. They allow children to explore and investigate mathematical ideas in ways and directions that they would like. Although non-standard task are not in the common mathematics curriculum they provide children with opportunities to use, apply and practise the mathematical knowledge and skills and they have learnt in schools in unusual and creative situation.[5] Teacher’s role in the mathematics classroom when children are “played” during project days is quite different to that in normal lesson. Teacher becomes a facilitator, adviser and consultant, rather than a teller passing down ready made mathematics, 30 suggesting possible avenues to solve the problem. Teachers and children become partners in learning when working on the activities. Children working with brain-teasers and quizzes take on role of researchers because it confronts children with activities and problems that are unusual and novel, unlike the everyday work they meet in the classroom. Although we consider learners to be individuals much learning of mathematics takes place when children discuss solving problem, suggest to each other possible ways forward and communicate their thoughts and ideas for the group. The National Programme of Research II project of the Ministry of Education, Youth and Sports Research on New Methods Competition of Use Creativity Focused on Motivation in Scientific Area, Especially in Mathematics, Physics and Chemistry is a chance to apply efficient instruments of motivation in teaching mathematics while following the basic principals. When solving one particular task of the project (S 006: Playful mathematics, B. Novák, from 1. 7. 2006 to 31. 12. 2008)) we were inspired by the above-mentioned ideas and tried to confront them with the actual elementary school practice. Our experiment focused on creation and support of and research into educational efficiency of a number of activities: school mathematical competitions, projects, events for parents and public. 3. The Project at the Environment of Elementary Schools During last to years were realized more than 30 events within the project at elementary and lower secondary schools. In general it is possible to divide them into two main groups: the project days which were clearly focused on popularization of mathematics and the “minifairs” which were organised together with Faculty of Science where we offered not only the unconventional activities from the area of mathematics but also the experiments and features from the area of physics and chemistry. From the name of the project is obvious that the focus of realization was in the Moravian region and that is the reason why also the particular task was oriented to towns of this area: Olomouc, Brno, Uničov, Lutín, Kojetín, Uherské Hradiště, Rohatec, Hodonín, Vracov, Lužice, Přemyslovice, Přerov etc. The application of non-standard mathematical tasks was intended for different objective groups of pupils of all ages: 1. To mathematically gifted pupils – we follows the statements that education of these pupils should be varying and inspiring, provide searching and exploring of new knowledge and connections which is obviously based on solving non-standard tasks and brain-teasers (for example the project days at Elementary School Hálkova or Elementary School in Uničov). 2. To pupils with special education needs – at the opposite of mathematical talented pupils’ education stays problem how to make mathematics more interesting to pupils with some special needs. So we take this group of pupils in this project too (for example the project day at Elementary School in Brno) 3. To raising and developing interest of “average” pupils – we wanted to show mathematics from the another side that learning mathematics is not only mastering computation skills but it is also place for interesting events and experiments. 31 From the view of content the presented events were very various: there were the posts with various unconventional activities which functioning was to raise pupils’ motivation for mathematics, developing the positive attitude to mathematics as a school subject in the subject integration background and especially the chance to make pupils (by means of funny and easy way – such as sudoku, tangrams, brain-testers with matches, amount estimates, object manipulation using computer graphics etc.) learn mathematics. We could simple divide them into three groups: 1. The competitive events where the teams were required to pass requisite posts, collected as much points as possible and the team with the highest score was the winner. 2. The key obtaining where the teams had to acquire the keys for usage them at the end of the day for example for completed town building. 3. The simply post passing according to pupils’ own preference to enjoy the feeling of success and joy. The sense of particular posts was always the motivation of pupils to mathematics in subject integration. The active involvement in the educational process and communication and mutual interaction between pupils in social environment of the class was one of the important didactic aspect. Pupils were also enthusiastic in solving the tasks and they used mathematics as a tool in a all games and tasks without even noticing. They acted in some tasks on their own, in the others referees or teachers of mathematics were their opponents. Simultaneously, there was constant communication on several levels: between players of the same team, between players and older pupils and between players and teachers. In according the constructivism principle to pupils’ own building of set of experiences which is generally seen as non-transferable, we gave pupils chance and space to develop co-operative and creative thinking when implementing the project. Pupils were given a chance to experiment and discover resulting in the feelings of success and joy. Also the environment of the event was challenging and encouraging; it was adjusted to the ongoing activities – this ranged from post colouring, team uniforms to teachers’ shapes. Naturally, precise structuring of mathematical concepts and their subsequent representation was not emphasized. However, in spite of this, this form of education contained all phases of mathematical educational process. The respective tasks could not have been accomplished the pupils not comprehended basic principles and concepts of mathematics. They had to prove that they had mastered mathematics as a skill at all posts, e.g. when manipulating geometrical models or when performing computations. They were also constantly required to apply pieces of knowledge they had acquired when solving previous tasks. 4. Methodology The above mentioned theoretical starting points provided the basic orientation and framework for our research aimed at the creation of mathematical competitions and projects within a class or school, respectively, for 1st and 2nd level of elementary school, with the possibility to involve pupils with special learning needs. Its objective was to find out whether unconventional mathematical activities help to make this subject more popular among pupils. The preparation and implementation of events such as “Day with 32 Unconventional Mathematics” (open maths lessons, projects, maths competitions,...) represented the particular continuous outcomes as sample activities focused on changes in teaching methods and forms. The principal purpose is to contribute to making mathematics more popular, more attractive for elementary school pupils, enable them to see mathematical education not as a “drill field” for mastering difficult and unnecessary rules, theorems and algorithms, but as an environment for interesting activities and experiments. To assess to what degree the researchers managed to meet the above objective or even to get close to its achievement two researches were applied such a survey among a panel of elementary school students participating in the research. We collected data for quantitative research through a questionnaire in both surveys. The heading of the questionnaire contained the basic information about the respondent – sex, class, school and last grade in mathematics at the end of the school year – to be subsequently able to sort out and evaluate the data. Both questionnaires were anonymous but they were slightly different: The first one consisted of 10 structured items where the pupils were supposed to mark their answers using a four-level scale and one free item and one non-structured item. The other one consisted of 19 dichotomous items where the pupils should choose between to answers: yes or not. The reason for this change was obvious: the scale was inaccurate (because pupils marked only two poles) and also timeconsuming for them. To process the survey results the independent test chí-quadrate for quadripolar tables was applied in both surveys. In each area we analysed the differences in the answers by respondents depending on the sex (boys and girls) to reflect gender differences, and on age (1st or 2nd level of elementary school). χ2 values are shown for the 1st degree of freedom and significance level 0.05, i.e. in comparison with the critical value of χ 02, 05 (1) = 3.841 [4]. Let us focus on some main and interesting statistics statements in each survey. In the first round we managed to gather data from 340 respondents, out of which 153 girls (45%) and 165 boys (49%). In 22 questionnaires the sex was not specified. Respondents visited 6 elementary schools and one grammar school. Out of a total of 119 of the 1st elementary school level (35%) and 216 pupils of the 2nd elementary school level and lower classes of grammar school (64%), 5 questionnaires were returned without a specified class. In the second round we obtained data from 229 respondents and 202 questionnaires rested after checking its accuracy. There were 103 girls (51%) and 99 boys (49%). Respondents visited 3 elementary schools and from minifairs. Out of a total of 61 of the 1st elementary school level (30%) and 141 pupils of the 2nd elementary school level and lower classes of grammar school (70%), 27 questionnaires were returned without a specified class. For the second grade of data interpretation where we were using the chí-quadrate we set down seven key areas of interest according to questionnaires’ items (see fig. 1). In each area we analysed the differences in the answers by respondents depending on the sex (boys and girls) to reflect gender differences, and on age (1st or 2nd level of elementary school). 33 Table 1: Key areas for analyzing Index 1. 2. The first survey (items from questionnaire) Popularity of mathematics as school subject (1) Pupils interest of unconventional activities (2, 3) 3. 4. Using of personal computer (4) Pupils reflection (5, 6) 5. 6. Team cooperation (8) Novelty and level of unconventionally of event (7) Request for event repeating (9, 10) 7. The second survey (items from questionnaire) Popularity of mathematics as school subject (1) Teacher’s personality and its effect on pupils relation to mathematics (2, 5, 6, 9) Lesson of mathematics (3, 4, 7, 8) Pupils interest of unconventional activities (11, 16, 17, 18) Family cooperation (10) Novelty and level of unconventionally of event (13) Request for event repeating (12, 14, 15) Results from the first survey: 1. After applying statistical calculation the respective numbers showed that there is no statistically significant difference between girls and boys and their relationship to mathematics. It is rather surprising that the 2nd level elementary school pupils like mathematics more than the 1st level elementary school pupils included in our panel. 2. It was found out that the unconventional tasks are popular among two thirds of the pupils and approximately with the same popularity among girls and boys. While comparing the answers of the pupils of different ages it was found out that these tasks are better preferred among the 2nd level elementary school pupils than to the 1st level of elementary school pupils. 3. Furthermore, our expectation that a computer is used by a great number of pupils was confirmed. After evaluating the answers, girls use computers as often as boys and that computers are more frequently used by the 2nd level elementary school pupils. 4. The calculations show that the 2nd level elementary school pupils felt to be more successful in solving problems than the 1st level elementary school pupils. 5. In overall evaluation the event was as new for girls as for boys and likewise for the 1st as well as for the 2nd level elementary school pupils. 6. The final items prove that the pupils enjoyed the event and that they would be happy if it was repeated, which was asked by 91% of the pupils, whereas the number of boys here is significantly higher. 7. The most popular were logical games (Reverzi, Blokus, etc.), followed by brain teasers with matches, sudoku and assembling various geometric patterns (tangrams), specifications of which were simple and represented adequately a difficult challenge to use logical thinking and special imagination of the pupils. 34 Results from the second survey: 1. There did not find out any statistically significant differences between the boys’ and girls’ answers in any areas which were monitored. In all areas which we set down were answers very equiponderant and followed the expected frequencies. 2. We expected that there is a difference between parents’ helping to boys and girls because we anticipated that girls rather cooperate with parents than boys. But even in this area wasn’t the difference significant. 3. While comparing the answers of the pupils of different ages it was found out that only in one case was statistically significant difference. It is index about novelty of event: it was shown that the event was better new among the 2nd level elementary school pupils than to the 1st level of elementary school pupils. 4. In the second survey we also found out the influence of popularity of mathematics to each key area. It was shown that there was a correspondence in evaluation of event if like or dislikes mathematics – they wanted it again. 5. However there was a statistically significant difference in enjoying this event between pupils who like or dislike mathematics: agreeable to our expectation pupils’ with positive attitude to mathematics more enjoyed these events. 5. Teachers’ reflection Although our researches were primarily aimed to pupils we also wanted to know the teachers’ opinion of performed events. The positive evaluations of teachers who were participated in project days in the first year of solution were convincingly presented in special workshop. Teachers were asked to bring in their own experiences obtained within the particular project days. From their contributions we made a CD-ROM and printed proceedings which prove the obvious positive shift of quality of teachers’ preparation and realization events like this. Because the first seminary was successful we organized similar one after the second year solution. We also afforded the CD-ROM and the printing proceedings but now with suggestions and motivations of non-conventional activities for teachers [3]. After last year we also asked teachers for cooperation with filling in a simple set of questions to obtain more concrete opinions. This survey was anonymous and consisted of 13 structured items where teachers were supposed to mark their answers using a fourlevel scale and 3 items for free answers. The heading of the questionnaire contained the basic information about the respondent – sex, school, teaching qualification and years of teaching practice. Although we supposed that the number of respondents was less than number of pupils we were unpleasantly surprised that we got back only 10 semi-filled pieces. Nevertheless we tried to trace up some points from this small sample for our next activities because we can base on the verbal reflections from seminaries. There were 2 men and 8 women in the sample from 4 elementary schools with 0 – 35 years of teaching practice. All of them accordingly mentioned that they like teaching mathematics endeavour to support the pupils’ interest to mathematics during the lessons and implement the non-standard task to lessons. They presume according to pupils’ reflections that events confirmed the pupils’ expectation in spite of only 50 % of pupils stood by the preparation. All of them also absolutely positive evaluated the climate of events and asked for its repetitions. They showed that most of performed activities were 35 well known for them (especially brain-teasers, sudoku and origami) and they are actively using them in the lessons. There was a remark only about the space disposition of event. 6. Conclusion The purpose was in particular to motivate pupils to enjoy mathematics, develop a positive perception of mathematics, having in mind the integration of subjects, to take the opportunity to make the pupils, using funny and spontaneous forms of teaching, study mathematics. Our ambitions included utilizing non-standard forms as a suitable tool for making mathematics more popular, forming positive attitude of pupils to mathematics and improving the overall class environment. Subsequent reflection and evaluation is important. We have learned that pupils as well as teachers and parents like the events. We believe that this is caused by fact that the events give everybody an unconventional view of mathematics, increases their interest in studying context and relations in problem solving. As far as motivation is concerned, this has enormous importance. We are happy to see pupils’ interest and enthusiasm, especially that fair play rules were never broken. This gives us the feeling of having done a good and meaningful thing. We see this as acknowledgement that our project is meaningful and oriented towards popularization and promotion of mathematics. We also consider our findings to be a kind of challenge for teachers, an opportunity to change the concept, form and methods of maths teaching in order to teach mathematics in a creative and attractive manner to enable the pupils to experience the happiness and success while solving interesting and unconventional tasks that are very popular among pupils, working with the computer and using interactive tools. However, we are also aware of the limits of applying the unconventional activities in real mathematical teaching. Under critical review and evaluation of the achieved results it will be necessary to further enlarge the scope of the new activities focused on the change in methods and forms of mathematical teaching at various schools (elementary and secondary) levels and promote them sufficiently among teachers and parents. 7. Acknowledgment Funded by the NPV II “STM – Morava”, No. 2E06029 project. 8. References 1. 2. Boero, P. (2006) Students´ everyday experience and teaching and learning of mathematics. In M. Uhlířová (ed.), AUPO, Fac. Paed., Mathematica V Matematika 2. Olomouc: Palacký University. Fulier, J., & Šedivý, O. (2001). Motivácia a tvorivosť vo vyučovaní matematiky. Nitra: Konstantin Filozof University. ISBN 80-8050-445. 36 3. 4. 5. 6. 7. Hrátky s matematikou: příručka pro učitele. (2008) Sborník aktivit realizovaných během projektu STM-Morava na základních školách. E. Hotová (ed.), CD - rom z odborného semináře. Olomouc: Votobia. ISBN 978-80-7220-314-7. Chráska, M. (2007). Metody pedagogického výzkumu. Základy kvantitativního výzkumu. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-1369-4. Kmetič, S. (2007). Challenges for zouny mathematicians. In Proceeding Approaches to Teaching Mathematics at the Elementary Level. Prague: Charles University, p. 270 – 272. ISBN 978-80-7290-307-8. Novák, B., & Novák, M. (2007). Mathematics as an environment for developping pupils´/students´personality. In Proceedings VIII. international conference „Teaching mathematics: retrospective and perspectives“. Riga: University of Latvia, p. 187 – 191. ISBN 9984–18–380-7. Skalková, R. (2007) Playful mathematics as a method of motivation. In Proceeding Approaches to Teaching Mathematics at the Elementary Level, Prague: Charles University, p. 241 -248. ISBN 978-80-7290-307-8. 37 PŘÍRODOVĚDNÝ KLOKAN Jiří Hátle, Josef Molnár Katedra algebry a geometrie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci, Tomkova 40, 771 46 Olomouc, [email protected]; [email protected] Abstrakt V příspěvku jsou prezentovány výsledky druhého ročníku soutěže Přírodovědný klokan, další aktivity a celkové zhodnocení soutěže. Klíčová slova: Přírodovědný klokan, soutěž. 1. Úvod Nová soutěž Přírodovědný klokan vznikala jako obdoba celosvětově známé a rozšířené soutěžě Matematický klokan v rámci řešení podúkolu S002 projektu MŠMT ČR „STMMorava“. Klade si za cíl popularizovat přírodovědné obory mezi mládeží a vzbuzovat a podporovat zájem žáků a studentů o tyto obory. 2. Přírodovědný klokan 2007/2008 Druhý ročník soutěže Přírodovědný klokan proběhl na školách v České republice 7. listopadu 2007 ve dvou soutěžních kategoriích – Kadet (8. a 9. třída základních škol, tj. 14-15 let) a Junior (I. a II. ročník středních škol, tj. 16-17 let). Soutěžící opět řešili v jednorázovém a individuálním testu v daném časovém limitu 24 úloh s uzavřenými otázkami s jednou správnou odpovědí z pěti nabízených. Úlohy byly z matematiky, fyziky, chemie a biologie. 38 V kategorii Kadet se zúčastnilo 25.976 soutěžících (pozn.: nárůst počtu soutěžících v obou kategoriích od minulého ročníku), kteří dosáhli průměrného bodového zisku 55,14 bodu. První tři nejúspěšnější řešitelé dosáhli maximálního počtu 120 bodů. V následujícím grafu je znázorněno rozložení počtu soutěžících, kteří získali příslušný počet bodů. Na vzorku 1.264 soutěžících jsme sledovali obtížnost soutěžních úloh, kterou jsme podrobili dalšímu rozboru, viz 1. popř. 2. Zde uveďme, že nejlépe si poradili soutěžící s otázkami z biologie a celkový přehled všech úloh v následujícím grafu s tím, zda soutěžící konkrétní úlohu řešili správně, špatně či neřešil vůbec. 100 90 80 procent 70 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 číslo otázky správně 39 špatně neřešilo V kategorii Junior se ročníku Přírodovědného klokana 2007/2008 zúčastnilo 6.678 studentů. Jejich bodový průměr byl 48,14 bodů. V následujícím grafu je znázorněno rozložení počtu soutěžících, kteří získali příslušný počet bodů. Rozborem 750 výsledků, byla zjištěna obtížnost jednotlivých soutěžních úloh v kategorii Junior. Podrobnější analýzu, při které jsme zjistili, že soutěžící byli nejúspěšnější při řešení úloh z chemie, naleznete v 1. Následující graf vizualizuje uceleně výsledky. 80 70 procent 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 číslo otázky správně špatně neřešilo K soutěži Přírodovědný klokan 2007/2008 byly opět jako v loňském roce rozeslány dotazníky pro učitele, tentokrát na školy v Pardubickém kraji. Tazateli se jich vrátilo 14. Z odpovědí vyplývá, že soutěžní úlohy byly kromě otázek z chemie (hlavně v kategorii Kadet) vyvážené co do obtížnosti, vhodně vybrané, termín soutěže je již vyhovující, organizační věci byly v pořádku a je velký zájem zúčastnit se dalšího ročníku Přírodovědného klokana. K letošnímu ročníku soutěže Přírodovědný klokan byl sestaven a rozeslán i dotazník pro soutěžící, abychom zjistili jejich názor na soutěž. Dotazníků se pořadatelům soutěže k vyhodnocení vrátilo z Karlovarského kraje 851 v kategorii Kadet a 125 v kategorii Junior. První dvě otázky zjišťovaly, na jaké škole soutěžící studuje a v kterém ročníku, aby mohly být dotazníky rozděleny. Dále se podívejme na výsledky v jednotlivých kategoriích. V kategorii Kadet byly odpovědi na třetí otázku, která zněla Považuješ úlohy v jednotlivých oborech za obtížné, těžké?, shodné ve všech oborech kromě biologie, která dopadla výrazně lépe. V matematice, fyzice a chemii téměř 20% dotazovaných uvedlo odpověď rozhodně ano, 50% spíše ano, kdežto v biologii to bylo pouze po řadě 10% a 25%. Z odpovědí na čtvrtou otázku vyplynulo, že soutěžící rozuměli zadání a formulaci otázek ve všech oborech obdobně, a to v průměru na 75%. Žáci se dozvěděli ze 40% něco nového či přínosného, což zjišťovala pátá otázka. Soutěžícím se soutěž 40 Přírodovědný klokan líbí a na otázku, zda se zúčastní v dalším roce odpověděli celkem kladně, i když žáci devátých tříd se zúčastní pouze z poloviny. To lze přičíst tomu, že nevědí, že mohou soutěžit i na střední škole, jak následně potvrdili a uvedli v připomínkách. V poslední otázce se mohli stručně vyjádřit k celé soutěži, uvést náměty a připomínky. Zde je ve zkratce uvedeno několik vybraných nebo častěji uvedených: dobré, lepší než učení; opakování do budoucna (na přijímačky, SCIO); zbytečné, když bude SCIO; něco bylo těžké, něco lehké; více předmětů; vytvořit humanitně zaměřeného Klokana; rozdělit na osmou a devátou třídu, hlavně kvůli chemii; jen 4 nabízené odpovědi. Výsledky na třetí otázku v kategorii Junior jsou uvedeny v následujícím grafu. Považuješ úlohy v jednotlivých oborech za obtížné, těžké? předměty M 15 F 49 32 19 CH 57 34 B 15 0% 42 49 20% 4 21 3 22 2 32 40% 60% 80% 4 100% procenta rozhodně ano spíše ano spíše ne rozhodně ne Čtvrtá otázka se ptala, Bylo pro tebe zadání úloh srozumitelné a formulace otázek jasná? 80% dotazovaných uvedlo kladnou odpověď. Na další dotaz, zda se dozvěděli něco nového či přínosného v jednotlivých oborech, odpovědělo kladně v matematice 20%, ve fyzice 25%, v chemii téměř 40% a v biologii polovina dotazovaných. Soutěžícím se celkově soutěž líbí a zúčastní se v dalších ročnících. Mnohem více zájmu o soutěž projevili studenti druhých ročníků, pro které zatím další kategorie nenásleduje. Zde je opět výběr několika námětů a komentářů: líbí se; těžké otázky; rozdělit na jednotlivé předměty; vytvořit humanitně zaměřeného Klokana; vrátit se pouze k matematice; bez připomínek. 3. Související aktivity Společně s pořádáním soutěže Přírodovědný klokan vznikají další aktivity a akce. V chronologické posloupnosti uveďme stručný přehled. V lednu je pořádán pracovní seminář s názvem „Klokani v Jeseníkách“, kde se připravuje zadání úloh do soutěže. V březnu probíhá soutěž Matematický klokan (viz 3.). Podílíme se na organizaci a 41 průběhu červnového Jarmarku chemie, fyziky a matematiky v Olomouci. Úspěšní řešitelé Klokana se účastní Letní školy v Jevíčku, kam v roce 2007 byla pozvána a přijela skupina pěti nejúspěšnějších řešitelů Klokana z Polska. Na druhou stranu se vydaly týmy českých studentů na Kangaroo camp do Zakopaného v Polsku (2007) a do Berlína v Německu (2008). Na konci měsíce září se koná „Běh s Klokanem“. Tradičně na podzim se koná mezinárodní Kangaroo meeting (poslední tři v Barceloně, Grazu a Berlíně). V listopadu je pak na programu soutěž Přírodovědný klokan. Soutěž je prezentována na konferencích a příspěvky jsou publikovány ve sbornících. Ke každému ročníku soutěže je sestavena a vydána ročenka, kde jsou uvedeny výsledky a další statistiky ze soutěže. K celé soutěži Přírodovědný klokan byly vytvořeny vlastní webové stránky (Viz 2.) a pro komunikaci byla zřízena e-mailová adresa [email protected]. 4. Závěr Podařilo se nám splnit cíl, který jsme měli, a to uspořádat a zavést novou soutěž orientovanou na přírodovědné obory. Soutěž Přírodovědný klokan je pro rok 2009 zařazena do soutěží typu B vyhlašovaných MŠMT ČR. 5. Poděkování Příspěvek byl zpracován s podporou projektu Národního programu výzkumu II MŠMT č. 2E06029 „Výzkum nových metod tvořivosti mládeže zaměřených na motivaci pro vědeckovýzkumnou činnost v oblasti přírodních věd“ STM - Morava. 6. Použitá literatura 8. Hátle, J., & Molnár, J. (2008). Přírodovědný klokan 2007/2008. Olomouc: UP. 9. www.kag.upol.cz/prirodovednyklokan 10. www.matematickyklokan.net 42 POROVNANIE OBSAHU UČIVA O TOXICKÝCH KOVOCH NA STREDNÝCH ŠKOLÁCH V SLOVENSKEJ A ČESKEJ REPUBLIKE Milan Melicherčík, Danica Melicherčíková Katedra chémie, Fakulta prírodných vied, Univerzita Mateja Bela, Tajovského 40, 974 01 Banská Bystrica, Slovenská republika. E-mail: [email protected], [email protected]. Abstrakt V práci sa zaoberáme výsledkami analýzy obsahu kapitol učebníc chémie slovenských a českých stredných škôl týkajúcich sa toxických kovov. Analýza bola uskutočnená na základe nasledujúcich kritérií: 1. Výskyt; 2. Výroba; 3. Použitie, 4. Fyzikálne a chemické vlastnosti; 5. Toxické účinky na ľudský organizmus; 6. Vplyv na životné prostredie. Kľúčové slová: toxické kovy, životné prostredie, ľudský organizmus, toxické vlastnosti prvkov, obsah učiva 1. Úvod Starostlivosť o životné prostredie patrí medzi najdôležitejšie úlohy súčasnosti. To však predpokladá, že každý občan bude mať patričné vedomosti z oblasti starostlivosti o životné prostredie. Výchova mládeže k starostlivosti o životné prostredie je však proces zložitý a dlhodobý. Je tiež podmienený zodpovednou a cieľavedomou prípravou učiteľov všetkých stupňov škôl. Je samozrejmé, že len pedagóg, ktorý sa sám dobre oboznámil s problematikou vzťahu človeka a životného prostredia z odbornej a metodickej stránky a uvedomuje si vlastnú zodpovednosť za výchovu mladej generácie, môže odovzdať svojím žiakom potrebné vedomosti a návyky, rozvíjať ich schopnosti, aktivitu a hodnotovú orientáciu vo vzťahu k tvorbe a ochrane životného prostredia. Pomoc v riešení uvedeného závažného problému čiastočne ponúka aj predkladaná práca. Teoretické získavanie poznatkov z chémie je pre väčšinu žiakov málo príťažlivé. Jednou z možností ako zefektívniť vyučovací proces je v úprave obsahu. Napríklad pri získavaní poznatkov o toxických kovoch nesústreďovať sa len na ich výrobu, výskyt, využitie, vlastnosti, ale väčšiu pozornosť venovať ich vzťahu k živým organizmom. Medzi toxické kovy sme zaradili kovy v súlade s monografiou: Sb, As, Be, Sn, Al, Cr, Cd, Mn, Cu, Mo, Ni, Pb, Hg, V, Zn1. V práci sa budeme podrobnejšie venovať vybraným pätnástim toxickým kovom, ktoré sú z hľadiska výskytu v životnom prostredí a ich vplyvu (negatívneho) na ľudský organizmus najdôležitejšie, aj keď je známe, že z fyziologického hľadiska je chróm prvok toxický, ale aj esenciálny. 43 2. Obsahová analýza učiva o toxických kovoch v slovenských učebniciach chémie Obsahovú analýzy učiva o toxických kovoch v slovenských učebniciach chémie na stredných školách (SŠ) sme uskutočnili podľa nasledovných kritérií: 1. Výskyt; 2. Výroba; 3. Použitie, 4. Fyzikálne a chemické vlastnosti; 5. Toxické účinky na ľudský organizmus; 6. Vplyv na životné prostredie. Slovenské učebnice stredných škôl2-11, ktoré sme podrobili analýze sú uvedené v tabuľke 1. Ak informácie o danom toxickom kove v analyzovanej učebnici obsahovali niektoré zo šiestich určovaných kritérií, priradili sme jej bod (tabuľka 2). Celkovo mohol každý skúmaný kov získať šesť bodov. Z údajov tabuľky 2 vyplýva, že v analyzovaných učebniciach sa informácie o všetkých toxických kovoch nachádzali, len v učebniciach „Chémia pre 1. a 2. ročník gymnázia“ a „Anorganická chémia pre SZŠ a gymnáziá“. Najväčší počet bodov získala učebnica Anorganická chémia pre SZŠ a gymnáziá. Tabuľku 2 sme pretransformovali na prehľadnejšie znázornenie bodového hodnotenia obsahu informácií o toxických kovoch do tabuľky 3. Ťažiskom tejto práce bolo zistiť tiež, ako vplývajú toxické kovy na životné prostredie a ľudský organizmus. Z údajov tabuľky 3 vyplýva, že niektoré učebnice neobsahujú žiadne informácie o vplyve toxických kovov na životné prostredie /č. učebnice: 3, 5 a 7/ a ľudský organizmus /č. učebnice: 2 a 3/. Tabuľka 1: Zoznam analyzovaných slovenských učebníc chémie SŠ P. Č. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Názov učebnice Vacík, J., Antala, M., Čtrnáctová, H., Petrovič, P., Strauch, B., Šímová, J., Zemánek, F.: Chémia pre 1. ročník gymnázia. 1. vyd. Bratislava : SPN, 1984. Pacák, J., Hrnčiar, P., Vacík, J., Halbych, J., Kopřiva, J., Antala, M., Čtrnáctová, H.: Chémia pre 2. ročník gymnázia. 5. vyd. Bratislava : SPN, 1996. Adamkovič, E., Ružičková, M., Šramko, T.: Základy chémie. 1. vyd. Bratislava : SPN, 2000. Žúrková, Ľ., Brestenská, B., Vydrová, M.: Zloženie a štruktúra anorganických látok. 1. vyd. Bratislava : SPN, 2002. Fabíni, J., Šteplová, D., Sokolík, R.: Anorganická chémia pre stredné zdravotnícke školy a gymnázia. 4. vyd. Bratislava : SPN, 1978. Široká, J.: Chémia pre 1. ročník SPŠCH. 1. vyd. Bratislava : Príroda, 1997. Kvalténiová, G.: Potravinárska chémia pre SZŠ odbor diétna sestra. 1. vyd. Martin : Osveta, 1996. Blažek, J., Fabíni, J.: Chémia pre SOŠ a SOU nechemického zamerania. 1. vyd. Bratislava : SPN, 1984. Hromada, J., Dzurillová, M., Korbová, S., Podhradský, D.: Chémia pre stredné lesnícke školy. 2 vyd. Bratislava : Príroda, 1996. Čipera, J., Blažek, J., Beneš, P.: Chémia pre 1., 2., a 3. ročník SOU. Bratislava : SPN, 1986. 44 Analýzu učebníc dopĺňame o tabuľku 4, ktorá vyjadruje kvalitu učebníc z hľadiska obsahu informácií o toxických účinkoch na ľudský organizmus. Informácie o toxických účinkoch na človeka sa vyskytujú u 14 prvkov, teda u všetkých ktoré sme podrobili komparačnej analýze, okrem molybdénu. Z tabuľky 4 vidíme, že nie všetky analyzované slovenské učebnice obstáli v hodnotení rovnako. V hodnotení o účinkoch toxických kovov na ľudský organizmus dosiahla najlepšie výsledky učebnica „Anorganická chémia pre SZŠ a gymnáziá“ a „Potravinárska chémia pre SZŠ odbor diétna sestra“ /č. učebnice: 4 a 6/. Najčastejšie sa uvádzajú informácie o toxických účinkoch na ľudský organizmus u arzénu, olove a ortuti. Tabuľka 2: Bodové hodnotenie obsahu informácií o toxických kovoch v slovenských učebniciach chémie SŠ Tabuľka 3: Závislosť % vyjadrenia kvality a kvantity učiva o toxických kovov v slovenských učebniciach chémie SŠ číslo učeb. číslo krit. 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 33,3 6,7 73,3 100,0 26,7 6,7 11,1 11,1 55,6 77,8 0 33,3 0 0 25,0 100,0 0 0 73,3 60,0 100,0 86,7 60,0 6,7 75,0 25,0 100,0 75,0 25,0 0 15,4 0 23,1 23,1 84,6 23,1 42,9 42,9 85,7 71,4 28,6 0 88,9 77,8 100,0 88,9 33,3 22,2 40,0 20,0 90,0 100,0 20,0 10,0 45 Tabuľka 4: Hodnotenie výskytu údajov o toxických účinkoch na ľudský organizmus v slovenských učebniciach chémie SŠ číslo učebnice 1 2 3 4 5 6 7 8 9 % vyjadrenie informácií o kove Sb As Be Sn Al Cr Cd Mn Cu Ni Pb Hg V Zn 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 11,1 44,4 22,2 11,1 22,2 33,3 22,2 33,3 11,1 22,2 55,6 66,7 11,1 22,2 % vyjadrenie obsahu informácií v učebnici 28,6 0,0 0,0 64,3 14,3 78,6 28,6 21,4 14,3 toxické kovy 3. Obsahová analýza učiva o toxických kovoch v českých učebniciach chémie Obsahovú analýzu učiva o toxických kovoch v českých učebniciach chémie na stredných školách (SŠ) sme uskutočnili podľa jednotných kritérií so slovenskými učebnicami. České učebnice stredných škôl12-19, ktoré sme podrobili analýze sú uvedené v tabuľke 5. Ak informácie o danom toxickom kove v analyzovanej učebnici obsahovali niektoré zo šiestich určovaných kritérií, priradili sme jej bod (tabuľka 6). Celkovo mohol každý skúmaný kov získať šesť bodov. Najviac bodov získala učebnica „Chemie obecná a anorganická“, ktorá obsahovala informácie o všetkých toxických kovoch, najmä bola zameraná na výskyt, výrobu, použitie a fyzikálne a chemické vlastnosti. O toxických účinkoch na ľudský organizmus sa zmienila len pri arzéne, ortuti a zinku. Tabuľku 6 sme pretransformovali na prehľadnejšie znázornenie bodového hodnotenia obsahu informácií o toxických kovoch do tabuľky 7. Najviac informácii je v českých učebniciach venovaných fyzikálnym a chemickým vlastnostiam. V učebnici „Chemie obecná a anorganická“ sa pri každom toxickom kove uvádza aj výskyt a výroba. No v učebnici „Chemie pro střední školy 2a“ sa o výskyte, 46 výrobe, pôsobeniu na ľudský organizmus, či vplyve na životné prostredie toxických kovov nepíše vôbec. Táto učebnica je hlavne zameraná na fyzikálne a chemické vlastnosti. Tabuľka 5: Zoznam analyzovaných českých učebníc chémie SŠ P. Č. 1 2 3 4 5 6 Názov učebnice Mareček, A., Honza, J.: Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl. 1. vyd. Brno : DaTaPrint, 1995. Mareček A., Honza J.: Chemie pro čtyřletá gymnázia 2. díl. 1. vyd. Brno : DaTaPrint, 1996. Eisner, W., Fladt, R., Gietz, P., Justus, A., Laitenberger, K., Schierle, W.: Chemie pro střední školy 1a. 1. vyd. Praha : Scientia, 1996. Eisner, W., Fladt, R., Gietz, P., Justus, A., Laitenberger, K., Schierle, W.: Chemie pro střední školy 1b. 1. vyd. Praha : Scientia, 1997. Šrámek, V., Kosina, L.: Chemie obecná a anorganická. 1. vyd. Olomouc : FIN, 1996. Amann, W., Eisner, W., Gietz, P., Maier, J., Schierle, W., Stein, R.: Chemie pro střední školy 2a. 1. vyd. Praha : Scientia,1998. Banýr, J., Beneš, P., Hally, J., Holada, K., Novotný, P., Pospíšil, J.: Chemie pro střední školy. 1. vyd. Praha : SPN, 1995. Flemr, V., Dušek, B.: Chemie pro gymnázia. 1. vyd. Praha : SPN, 2001. Tabuľka 6: Bodové hodnotenie obsahu informácií o toxických kovoch v českých učebniciach chémie SŠ 47 Hodnotenie českých učebníc z hľadiska obsahu informácií o toxických účinkoch na ľudský organizmus sa nachádza v tabuľke 8. Do hodnotenia sme zaradili len tie toxické kovy, o ktorých bola informácia o toxicite aspoň v jednej učebnici. V českých učebniciach sa o toxických účinkoch na človeka píše pri arzéne, kadmiu medi, olove, ortuti a zinku. Najviac informácií o tomto kritériu dáva učebnica „Chemie pro čtyřletá gymnázia“. Naopak učebnica „Chemie pro střední školu 1a a 1b“ a „Chemie pro střední školu 2a“ tieto informácie neobsahujú. Tabuľka 7: Závislosť % vyjadrenia kvality a kvantity učiva o toxických kovov v českých učebniciach SŠ číslo učeb. číslo krit. 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 92,3 76,9 84,6 100 38,7 0 73,3 60,0 20,0 100 0 6,6 100 100 93,3 100,0 20,0 0 0 0 13,3 100 0 0 33,3 33,3 80,0 100 6,7 6,7 23,1 53,8 69,2 100 7,7 0 Tabuľka 8: Hodnotenie výskytu údajov o toxických účinkoch na ľudský organizmus v českých učebniciach chémie SŠ číslo učebnice toxické kovy As Cd Cu Pb Hg Zn % vyjadrenie obsahu informácií v učebnici 1 2 3 4 5 6 % vyjadrenie informácií o kove 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 33,3 16,7 16,7 33,3 33,3 33,3 83,3 0,0 50,0 0,0 16,7 16,7 48 4. Záver Pri analyzovaní obsahu učiva o toxických kovov v slovenských a českých učebniciach chémie sme zistili, že celková informovanosť o týchto prvkoch nie je na dostatočnej úrovni. Najviac chýbali informácie o pôsobení týchto prvkov na životné prostredie a človeka. Používané učebnice sú málo inovované. Pre správne výchovné usmernenie žiaka v danej oblasti je dôležité, aby bol učiteľ oboznámený so súčasnými problémami, ktoré spôsobuje táto skupina prvkov. Potrebné je orientovať pozornosť vzdelávaniu učiteľov počas štúdia. Preto aj na FPV UMB v B. Bystrici sme pre ŠP učiteľstvo akademických predmetov v kombinácii s chémiou v magisterskom stupni zaviedli voliteľný predmet „Bioanorganická chémia“ a napísali príslušné učebnice20-22. 5. Poďakovanie Práca bola vypracovaná v rámci riešenia projektu APVV č. LPP-0028-06 „Brána vedy otvorená“. 6. Použitá literatúra 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Bencko, V., Cikrt, M., Lener, J. (1995). Toxické kovy v životním a pracovním prostředí člověka. Praha : Grada. Vacík, J., Antala, M., Čtrnáctová, H., Petrovič, P., Strauch, B., Šímová, J., Zemánek, F. (1984). Chémia pre 1. ročník gymnázia. 1. vyd. Bratislava : SPN. Pacák, J., Hrnčiar, P., Vacík, J., Halbych, J., Kopřiva, J., Antala, M., Čtrnáctová, H. (1996). Chémia pre 2. ročník gymnázia. 5. vyd. Bratislava : SPN. Adamkovič, E., Ružičková, M., Šramko, T. (2000). Základy chémie. 1. vyd. Bratislava : SPN. Žúrková, Ľ., Brestenská, B., Vydrová, M. (2002). Zloženie a štruktúra anorganických látok. 1. vyd. Bratislava : SPN. Fabíni, J., Šteplová, D., Sokolík, R. (1978). Anorganická chémia pre stredné zdravotnícke školy a gymnázia. 4. vyd. Bratislava : SPN. Široká, J. (1997). Chémia pre 1. ročník SPŠCH. 1. vyd. Bratislava : Príroda. Kvalténiová, G. (1996). Potravinárska chémia pre SZŠ odbor diétna sestra. 1. vyd. Martin : Osveta. Blažek, J., Fabíni, J. (1984). Chémia pre SOŠ a SOU nechemického zamerania. 1. vyd. Bratislava : SPN. Hromada, J., Dzurillová, M., Korbová, S., Podhradský, D. (1996). Chémia pre stredné lesnícke školy. 2 vyd. Bratislava : Príroda. Čipera, J., Blažek, J., Beneš, P. (1986). Chémia pre 1., 2., a 3. ročník SOU. Bratislava : SPN. Mareček, A., Honza, J. (1995). Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl. 1. vyd. Brno : DaTaPrint. Mareček A., Honza J. (1996). Chemie pro čtyřletá gymnázia 2. díl. 1. vyd. Brno : DaTaPrint. Eisner, W., Fladt, R., Gietz, P., Justus, A., Laitenberger, K., Schierle, W. (1996). Chemie pro střední školy 1a. 1. vyd. Praha : Scientia. 49 15. Eisner, W., Fladt, R., Gietz, P., Justus, A., Laitenberger, K., Schierle, W. (1997). Chemie pro střední školy 1b. 1. vyd. Praha : Scientia. 16. Šrámek, V., Kosina, L. (1996). Chemie obecná a anorganická. 1. vyd. Olomouc : FIN. 17. Amann, W., Eisner, W., Gietz, P., Maier, J., Schierle, W., Stein, R. (1998). Chemie pro střední školy 2a. 1. vyd. Praha : Scientia. 18. Banýr, J., Beneš, P., Hally, J., Holada, K., Novotný, P., Pospíšil, J. (1995). Chemie pro střední školy. 1. vyd. Praha : SPN. 19. Flemr, V., Dušek, B. (2001). Chemie pro gymnázia. 1. vyd. Praha : SPN. 20. Melicherčík, M., Melicherčíková, D. (1997) Bioanorganická chémia; chemické prvky a ľudský organizmus. Bratislava : Príroda. 21. Melicherčík, M., Melicherčíková, D. (1998). Bioanorganická chémia; chemické prvky a človek. Banská Bystrica : FPV. 22. Melicherčík, M., Melicherčíková, D. (2006). Chemické prvky v ľudskom organizme (CD-ROM). Trnava : TU PdF. ISBN 80-8082-083-X. 50 PŘÁNÍ, SKUTEČNOST A NÁMĚTY PRO ZVÝŠENÍ ZÁJMU O PŘÍRODOVĚDNÉ PŘEDMĚTY Josef Janás Katedra fyziky Pedagogické fakulty MU, Poříčí 7, Brno, Česká republika. E-mail: [email protected] Abstrakt Probudit zájem mladých lidí o přírodovědné obory je poměrně snadné. Obtížné je však tento zájem udržet, a hlavně rozvíjet. To vyžaduje změnit nejen tradiční obsah učiva, ale zejména metody výuky. V příspěvku jsou uvedeny konkrétní náměty nenáročné inovace výuky fyziky na všeobecně vzdělávacích školách, konkrétně z oblasti řešení úloh, kinematiky, hydromechaniky a elektřiny, které vycházejí z vlastních zkušeností autora. Klíčová slova: fyzikální vzdělávání, zájem o fyziku, motivace, inovace v kinematice, hydromechanice, elektřině, skupinová práce. 1. Úvod Abychom probudili zájem mladých lidí o přírodovědné obory, konkrétně o fyziku, stačí několik atraktivních a efektivních pokusů či akcí typu „Věda je zábava, Festival vědy, Noc vědců“ apod. Problémem je tento zájem udržet, prohlubovat a hlavně mladé lidi motivovat k hlubšímu studiu přírodovědných předmětů. Na to už jenom hra nestačí, protože přírodní vědy hledají příčiny jevů v přírodě, zjišťuji souvislosti a prognostikují jejich další vývoj. To vyžaduje obtížné studium, hodně vědomostí a dovedností nejen z oboru samotného, ale i z oborů příbuzných a především z matematiky. Aby nezůstalo jen u proklamací, je třeba, zejména ve škole změnit nejen obsah učiva, ale především metody vzdělávání. Obsah fyzikálního vzdělávání je i v současných Rámcových vzdělávacích programech zaměřen hlavně na klasickou fyziku, která však současnou generaci příliš nemotivuje ke studiu fyziky. Co ji motivuje a přispívá k většímu zájmu o fyziku, to je spojování učiva s jeho využitím v praxi, zejména týká-li se to nějakým způsobem přímo žáků. V souladu s tématem této konference prezentuji ve svém příspěvku několik námětů nenáročné inovace výuky fyziky, kterou už několik let externě vykonávám na gymnáziu. O některých námětech jsem referoval na didaktických konferencích či seminářích a jsou publikovány ve sbornících (Veletrh nápadů učitelů fyziky, semináře Odborné skupiny Fyzika na základní škole JČMF apod.) 2. Náměty nenáročných inovací úloh z učebnic Většina úloh v učebnicích fyziky je z důvodů kontroly výsledků „neosobních“, které však jen málo přispívají k udržení zájmu o fyziku a málo rozvíjejí fyzikální myšlení. Vycházím ze zkušenosti (potvrzené pedagogickými psychology), že co se týká žáka 51 osobně, to vnímá intenzivněji a se zájmem. Proto je dobré takové úlohy brát jako inspiraci pro inovaci. Příklady: „Vyjádři 13,5 km v m (cm, mm)“ – podobně hl na litry apod. Protože předpona k = kilo = 1 000, potom 13,5 km = 13,5 . 1 000 m = 13 500 m Podobné úlohy, i když pro život užitečné, nepřispívá k rozvíjení fyzikálního myšlení, ale vedou k averzi vůči fyzice. Dáme-li však za úkol porovnat které ze dvou výsledků měření (např. 10 km a 10 cm) je přesnější, přináší diskuse pro mnohé žáky překvapení v tom, že ačkoliv číselné hodnoty mají různou velikost, přesnost měření je stejná (5 %), to už s fyzikou souvisí. „ Na žárovce je údaj 4,5 V / 0,5 A. Vypočítej její odpor“. Řešení vyžaduje pouhé dosazení do vzorečku. Lze ji však zadat tak, že dáme žákům různé typy žárovek, údaje ať zjistí sami, odpor vypočítají a výsledky ověří měřením na ohmmetru. „Vlak jede z Prahy do Kolína …..“. Vypočítej průměrnou rychlost“ lze inovovat tak, že žákům zadáme problémovou úlohu na výpočet průměrné rychlosti, když pojednou ze své obce do blízkého města např. na výstavu. Potřebné údaje ať vyhledají v jízdním řádu, na mapě atd. „Vypočítejte práci elektrického proudu, ohříváte-li 1 kg vody z 20 0 C na 100 0C, chcete-li uvařit litr vody vařičem, na kterém jsou údaje 230 V, 2 300 W“. Úlohu lze inovovat jako problémovou tak, že necháme žáky vypočítat (ve skupinách) kolik zaplatíme za uvaření čaje pro celou třídu (včetně učitele) a jak dlouho to bude trvat. Za tím účelem přineseme do třídy varnou konvici, odměrný válec, stopky a MFCHT. Úlohu vyřešíme teoreticky a změříme veličiny při vaření 1 litru vody v konvici. Jako první úkol si žáci zapíší odhad částky peněz (tu potom porovnají s výsledkem měření). Řešení úlohy zabere celou hodinu, ale její diskuse s tím spojená žáky baví. (odhad: ¼ l vody na žáka, teplota vody z vodovodu asi 15 0C, teplota varu 100 0C, 1 kWh 6 Kč). 3. Úvod do kinematiky Tradiční metoda začíná obvykle vysvětlováním pojmů pohyb jako změna polohy tělesa, relativnost klidu a pohybu, klasifikace pohybů, dráha a rychlost. Inovovaná metoda vychází z vyhodnocení jednoduchých pokusů s jízdním kolem, na jehož obvodu je upevněna žárovka z kapesní svítilny, připojená k ploché baterii (stačí výrazně vyznačit sledovaný bod např. svítící barvou nebo uvázáním barevné stužky). Místo kola můžeme použít kuličku upevněnou na motouzu. ZA VHODNÝ POVAŽUJI NÁSLEDUJÍCÍ POSTUP: (1) Dvojice žáků rozestavíme okolo stolu tak, aby mohli pozorovat pohyb svítící žárovky z různých míst ve třídě. Požádáme je, aby sdělili a na tabuli zakreslili 52 trajektorii pohybující se žárovky (při opakovaném pokusu případně určili i velikost dráhy žárovky). Záznam pozorování, který bude na tabuli ukazuje obr. 1. (2) Ptáme se, kdo má pravdu, když o téže skutečnosti (žárovka koná pohyb po kružnici) máme pět různých tvrzení? Z diskuse vyplyne, že záleží na „vztažné soustavě“ ze které skutečnost pozorujeme. Při pozorování nás naše smysly mohou klamat. Ne však fyziku, která studuje jevy v prostoru a čase ve vztažné soustavě spojené se Zemí. (3) Kromě toho, že si žáci osvojují fyzikální poznatky (pohyb, trajektorie, vztažná soustava), získávají ještě něco „navíc“, co má obecnou platnost a přispívá k formování jejich osobnosti. Je to poznatek, že zrak nám nemusí podávat objektivní informace o pozorované skutečnosti. Proto je nutné zvažovat názor druhého člověka s kterým komunikujeme a neukvapovat se ve svých úsudcích. Pro zdůraznění této životní zásady je dobré provést pokus s válcem a dvojkuželem na nakloněné rovině, která má tvar písmene V – obr. 2. Postupně pouštíme po nakloněné rovině válec a dvojkužel. Žáci vidí, že dvojkužel se pohybuje paradoxně po nakloněné rovině vzhůru. Opakováním pokusu, při kterém sledujeme pohyb těžiště obou těles (stačí napnout ve vodorovném směru motouz před pohybující se osu dvojkužele), zjistíme, že se těžiště obou těles pohybují dolů tak dlouho, až zaujmou polohu s nejmenší polohovou energií (fyzikální princip stability těles). Po zavedení pojmu rychlost tělesa můžeme kola s žárovkou využít k rozšíření o pojmy rychlost posuvného pohybu a rychlost úhlová, i když se na ZŠ nezavádí. Asi v polovině výpletu (drátu) spojujícího bod A a osu otáčení O umístíme druhou žárovku (pro lepší názornost barevnou) – viz obr.3 a diskutujeme se žáky otázku, která žárovka se pohybuje rychleji, když vidí, že při otočení kola se za stejnou dobu vrátily na svá místa. Pokus s žárovkou na obvodu kola můžeme rozšířit na pozorování trajektorie žárovky a osy kola při pohybu po vodorovném stole (nebo po podlaze). Trajektorií žárovky je cykloida, trajektorií osy je úsečka - viz obr 4. Záznam cykloidy můžeme snadno pořídit, přiložíme-li za otáčející se kolo desku s pruhem papíru a na něm postupně zaznamenáváme polohu žárovky. Použitím svítící žárovky upevněné na ráfku kola v zatemněné místnosti jsou pokusy efektnější. 53 54 K4 K3 K5 K2 K6 K1 K=A K7 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 K8=A8 obr. 4 4. Archimédův zákon Tradiční postup při výuce tohoto učiva bývá takový, že učitel napíše na tabuli téma hodiny: Archimédův zákon“, informuje žáky o tom, že si tento zákon objasní, provede pokusy obvykle podle učebnice a vyřeší některou úlohu. Tento způsob žáky málo motivuje, předem jim sdělujeme co mají očekávat, ochuzujeme je o pocit objevování souvislostí a formulování závěrů jimi samotnými. Inovace Potřebné pomůcky: • • • PET láhev 0,5 litru naplněná vodou tak, aby celková hmotnost byla 0,5 kg (gravitační síla 5 N), na láhvi nalepený proužek se stupnicí. Stojan a na něm upevněný siloměr s rozsahem 5 N (10 N). PET láhev 2 litrová s uříznutým hrdlem (jako kádinka). 1. fáze P0 Rukou napneme siloměr ve vodorovném směru tak, aby ukazoval 5 N. Otázka: Co ukazuje siloměr? (Tahovou sílu Ft, která kompenzuje opačným směrem působící svalovou sílu Fs ve vodorovném směru.) P1 Pozornost zaměříme na těleso (ne na siloměr, protože Archimédův zákon se netýká siloměru, ale tělesa v kapalině). Těleso zavěsíme na siloměr a ptáme se, co siloměr ukazuje nyní? Nejčastější odpověď žáků bývá, že ukazuje gravitační sílu Fg = mg. Tato odpověď brání pochopit správně Archimédův zákon. Proto provedeme znovu pokus P0 a přivedeme žáky k závěru, že siloměr ukazuje tahovou sílu F1 = 5 N, která je v rovnováze se silou gravitační. Obě působí na totéž těleso (graficky znázorníme) F1 = Fg 55 P2 Těleso postupně ponořujeme do kapaliny (zvedáme nádobu s vodou a sledujeme, že se velikost tahové síly postupně zmenšuje. Z diskuse vyplyne závěr, že F2 < Fg Proto těleso ponořené do vody je nadlehčováno vztlakovou silou Fvz, která míří proti síle gravitační. P3 Opakujeme P2, ale těleso vytahujeme z vody (opačný postup) a vyslovíme závěr, že vztlaková síla závisí na objemu ponořené části tělesa. 2. fáze: Opakujeme předchozí pokusy, ale zapisujeme číselné hodnoty a vyslovíme závěr, že vztlaková síla je přímo úměrná objemu ponořené části tělesa. 3. fáze: Provedeme tytéž pokusy, ale s lihem (glycerinem) a vyslovíme závěr, že vztlaková síla je přímo úměrná hustotě kapaliny. 4. fáze: Zobecníme získané poznatky a matematicky vyjádříme vztlakovou sílu Archimédův zákon ve tvaru Fvz = V.ρ.g, sdělíme historii objevu, nebo zadáme jako referát. jako 5. fáze: Zadáme problémovou úlohu: Odhadněte a potom dokažte, jak velikou silou udržíte kamaráda-neplavce nad vodou, aby se neutopil? (PET láhev s vodou má přibližně stejnou hustotu jako člověk, proto je tahová síla téměř nulová. Toto zjištění bývá pro žáky překvapující.) 5. Elektřina a magnetismus Tematický celek Elektřina a magnetismus považuji z praktického hlediska za nejvýznamnější z celé fyziky. Proto v úvodní hodině chci zdůraznit tuto skutečnost a motivovat tak žáky ke studiu fyziky. Druhý cíl, který sleduji, je získat od žáků databázi elektrospotřebičů z prostředí rodiny a využít ji ve výuce. PRŮBĚH HODINY: (1) Požádal jsem žáky, aby vytvořili 4-členné skupiny a určili zapisovatele. (2) Vymezili jsme termín „elektrospotřebič (Esp)“ jako zařízení, které má samostatný spínač a pracuje na principu přeměny elektrické energie na jiný druh energie, teplo, světlo, zvuk apod. (Např. lustr s několika žárovkami nebo několik televizorů v bytě považujeme za jeden Esp.) (3) Prvním úkolem bylo, aby každý člen skupiny sdělil zapisovateli svůj odhad průměrného počtu Esp různých druhů v jejich domácnosti (bytu, domku). (4) Druhým úkolem bylo, aby skupiny pořídily (během 5-7 minut) seznam Esp v jednotlivých domácnostech. Mezitím jsem si připravil na zadní stranu tabule následující rastr (lze použít PC a projekce). 56 Chodba Komora Pracovna Obývák Ložnice Kuchyně Koupelna Ostatní (5) Zapisovatel 1. skupiny vypsal Esp do příslušných sloupců rastru na tabuli. Zapisovatelé ostatních skupin seznam doplnili. Takto získaný seznam tvoří přílohu textu. Výsledky a závěry Šk. rok Počet skupin Odhad počtu Esp Získané počty Esp 2002/03 19 37 67 2003/04 11 30 70 2004/05 11 42 74 41 Ø 36 Ø 70 Průměrný odhad počtu Esp byl 36, součet zapsaných Esp byl 74. I když výsledek nedává skutečný stav (protože nelze v krátkém časovém úseku vypsat všechny Esp a ne každá domácnost vlastní všechny Esp) usoudili jsme považovat za reálný počet 2/3 získaného počtu různých druhů Esp, tj. 47. I tak je to o 30 % více než odhad. Poznámka 1. Při práci skupin pouze necelá třetina (28 %) pracovala systematicky tak, že si vytvořili rastr podobný tomu na tabuli (který ale neviděli). Ostatní skupiny sepisovaly Esp nahodile. Toho jsem využil ke zdůraznění významu systému při jakékoli práci. Poznámka 2. Diskuze o výsledku byla vedena záměrně tak, aby žáci dospěli k závěru: a) Poměrně velký počet Esp různých druhů v každé domácnosti svědčí o významu elektřiny pro život každého člověka. Z toho vyplývá, že fyzika je užitečná a má smysl se jí učit. b) Všechny Esp pracují na principu přeměny elektrické energie na jiné druhy energie, na konání práce či dodání tepla apod. Proto do všeobecného vzdělání patří i vědomosti o získávání elektrické energie a o fyzikálních principech její přeměny. Poznámka 3. ajímalo mě, který z Esp považují pro člověka za nejdůležitější? Proto jsem položil otázku „který spotřebič by si vybrali, kdyby byli v situaci, že si mohou ponechat jenom jeden? Oproti očekávaní (TV, PC, mobil) dali na 1. místo chladničku, na 2. místo mikrovlnku. Téměř shodné byly výsledky i u dalších ročníků v l. 2006-08. 57 6. Využití Seznamu Esp Námi získaný seznam sloužil po dobu celé výuky jednotlivých částí tematického celku k postupné ilustraci využití fyzikálních poznatků v životě žáků. Např. k tématu Přeměny elektrické energie na mechanickou práci jsme našli v seznamu 33 Esp, k tématu Elektrická práce a výkon 56 Esp, k tématům Magnetická síla. Elektromagnetické relé. Magnetický záznam signálů. Elektromagnetická indukce 38 Esp atd. Seznam elektrických spotřebičů v domácnosti (bytě, rodinném domku) 1. akvarium 2. aparatura (zvuková) 3. baterka (svítilna) 4. bojler (ohřívač) 5. budík 6. cirkulárka 7. čistička bazénu 8. dataprojektor 9. depilátor 10. elektrický vrátný 11. diskman 12. DVD přehrávač 13. fax 14. fén 15. fotoaparát 16. fritovací hrnec 17. gramofon 18. gril 19. Hi-fi věž 20. holící strojek 21. chladnička 22. kávovar 23. klimatizace 24. kompresor 25. kopírka 26. kráječ na chleba 27. kuchyňský robot 28. kulma 29. lampa 30. mraznička 31. lis na ovoce 32. lustr, svítidlo 33. magnetofon 34. masážní strojek 35. mikrovlnka 36. mixér 37. mobil 38. myčka nádobí 39. nabíječka 40. odšťavňovač 41. počítačl. 42. poduška el. 43. poduška pro perlič. koupel 44. pračka 45. radiátor pro topení 46. radiopřijímač 47. rychlovarná konvice 48. satelitní anténa 49. scanner 50. sekačka trávy 51. sodíková výbojka 52. sporák el. 53. sušička 54. šicí stroj 55. šroubovák 56. telefon 57. telefonní záznamník 58. teplomet 59. televizor 60. tiskárna 61. topinkovač 62. váha digitální 63. vařič 64. ventilátor 65. videokamera 66. videorekordér 67. vířivka 68. vrtačka 69. vasavač 70. walkman 71. zářivka 72. zubní kartáček 73. zvonek 74. žehlička 58 7. Použitá literatura 1. Janás, J. Netradiční úvodní hodina fyziky k tematickému celku Elektrické jevy. In Sborník ze semináře „…aby fyzika žáky bavila…2“. Olomouc: UP, 2005, 62-66. 2. 3. Janás, J., Trna,J. Konkrétní didaktika fyziky I. Brno: MU, 1995, 57-59. Janás, J. Inovace výuky fyziky na základní škole a gymnáziu. In. Veletrh nápadů učitelů fyziky IX. Sborník z konference, sv. 2. Brno: Paido, 2004, 38-41. 59 PROBLEMATIKA BIOLOGIE VE VIRTUÁLNÍ UČEBNICI PRO TERÉNNÍ VÝUKU V JEDOVNICÍCH Boris Rychnovský Masarykova Univerzita, Pedagogická fakulta, katedra biologie, Poříčí 7, 603 00 Brno, Česká republika. E-mail: [email protected] Abstrakt I když biologické disciplíny nejsou na základních školách tak neoblíbeny jako jiné přírodovědné předměty, jsou základní znalosti naší populace relativně nízké. Stejně jako ostatní přírodovědné předměty potřebuje výuka biologických disciplín včetně přírodovědy a přírodopisu nové motivační podněty spolu s netradičními způsoby výuky. Jednou z nich je možnost učení a studia žáků ZŠ i studentů pedagogických fakult prostřednictvím dostupných a atraktivních virtuálních učebnic. Předkládáme možnosti využití variabilního multioborového zpracování krajiny a jejích složek jak pro individuální, tak i skupinový vzdělávací proces. K tomu motivačně využíváme i zoologické poznatky podvědomě získané v ranném dětství prostřednictvím pohádkových vyprávění, konkrétně dobrodružství Ferdy Mravence. Klíčová slova: integrovaná terénní výuka, motivace pohádkovým hrdinou, upevnění poznatků, získávání dovedností. 1. Úvod Integrované terénní pracoviště Pedagogické fakulty MU existuje již od roku 1995 [1,2]. Na jeho vzniku se podílela především katedra geografie a katedra biologie PdF MU. Postupně se do jeho činnosti zapojily další obory a to zejména chemie, fyzika, ale i výtvarná výchova a historie. Vznikalo jednak jako odborné zázemí pro terénní výuku oborových studentů učitelství 2. stupně (vyučované předměty Zeměpis a Přírodopis) s cílem tvorby „profesních znalostí a dovedností“ jako nezbytný předpoklad „znalostního základu vyučování“ [3], jednak na podporu integrované terénní výuky. Na podporu výukového procesu na terénním pracovišti byla kolektivem pracovníků vytvořena odborně koncipovaná učebnice v roce 1999 [1], shrnující oborové poznatky se vztahem k problematice zájmového území. S postupující podporou integrované terénní výuky bylo její rozšířené druhé vydání upravené do šanonů, ze kterých se daly jednotlivé metodiky vyjmout, kopírovat a doplňovat o další [2]. Zkušenosti s našimi studenty a zejména nové informační technologie nás vedly k zamyšlení, jak tuto výuku přiblížit. Tak se postupně vyvíjí a rodí třetí ucelená multimediální (virtuální) verze učebnice terénní výuky, zpracovaná moderními technologiemi Geografických informačních systémů [4]. 60 2. Oborová a integrovaná terénní výuka Oborová terénní výuka jak geografie, tak i biologických disciplín upevňuje poznatky získané předchozím studiem, umožňuje praktickou práci v terénu zejména s nejrůznějším biologickým materiálem, umožňuje získání dovedností hledání, pozorování rostlin a živočichů a metod jejich získávání. Neustálým opakováním nadále prohlubuje dovednost poznávání přírodnin. Pro potřeby tvorby znalostního základu a učitelských dovedností vedení výuky v přírodě studujících učitelství 2. stupně (Přírodopis) je část biologických příspěvků zaměřena čistě odborně jednak metodicky, jednak tématicky. Jsou výsledkem dlouhodobých studií pedagogů i studentů v rámci diplomových prací zaměřených na sledovanou oblast. Převážně hodnotí kvalitativní poměry, výjimečně obsahují i kvantitativní hodnocení. Sledují ekosystémový přístup a rozpracovávají podrobně hlavní prostředí: les, louku a vodní prostředí s navazujícím mokřadem. Příspěvky odborného zaměření: Organismy lesního ekosystému Organismy lučního ekosystému Organismy vodního ekosystému Ochrana druhů Metodické návody Pozorování, sběr a determinace rostlin a živočichů Biotopní zastoupení čmeláků Poznáváme ryby Jedovnicka Zpracované odborné podklady jsou průběžně inovovány – jako příklad může sloužit dodatečné zvýraznění maloplošných chráněných území, zasahujících do mapovaného prostoru. V roce 1998 byl jako PR vyhlášen Mokřad pod Tipečkem. Leží blízko silnice Křtiny – Jedovnice a je tak výhodně dostupný ve spojení s aktivitami v Arboretu Křtiny. V určitých případech může (v jarním období, kdy převážně probíhají terénní cvičení) posloužit k dokumentaci vlhkých lučních společenstev blízkých přirozeným, představit zástupce zvlášť chráněných rostlin – upolín nejvyšší (Trollius altissimus). Následně lze charakteristiky podmínek prostředí cíleně využít ke srovnání s polními habitaty. Na základě zjištěných kvalitativních i kvantitativních poměrů byly provedeny úpravy některých pracovních listů (Lesní ptáci). Další revize a úpravy mohou následovat. Původně představovaný zajímavý lesní pták brhlík lesní byl na užité trase málo frekventovaný a byl nahrazen méně typickým lesním zástupcem strnadem obecným, frekventovaným v mladých smrčinách. Jeho zpěv je charakteristický, nápadný a dobře zapamatovatelný. Je motivačním prvkem jak pro pozorování ptáků, tak i hlasové determinace pro snadnost pozorování na špičkách smrkové tyčoviny. Pro virtuální učebnici byla textová část popisu zvlášť chráněných živočichů dokladována fotografiemi nejzranitelnějších a bioindikačně významných druhů – obojživelníků a plazů. Inventarizované druhy rostlin a živočichů v příkladech ekosystémů je možné stejně fotograficky dokladovat – toto rozšíření učebnice je nutno důkladně zvážit. Účelnost takového doplnění z hlediska komplexnosti poskytovaných informací (a požadavku z teorie digitálních her [5] – převahy obrazového materiálu nad textem) není z pohledu biologického propagátora práce v přírodě žádoucí – v důsledku převahy nepohybových aktivit přenáší těžiště práce do učebny. Biologie je o cestě do 61 přírody včetně fyzických aktivit, podmiňujících zdravý životní styl, o nezbytnosti získávání dovedností v terénních činnostech a rozvoji znalostí včetně budování kladných a vyvážených postojů k neživé i živé přírodě. Zde se projevuje určitý rozpor. Integrovaná terénní výuka je velmi specifická a na školách se v dlouhodobější formě (déle než tři dny) provozuje jen velmi zřídka. Integrace oborové výuky je určena pro ZŠ a nižší ročníky gymnasií, které ji akceptují a tuto výuku zde s pomocí našich studentů realizují. K integraci terénní výuky připravujeme v rámci studia i naše studenty učitelství pro 1. stupeň jak v prezenční, tak i kombinované formě. Postupně bylo budováno materiální vybavení pracoviště nejen k zajištění oborových terénních prací, ale i integrované terénní výuky. S tím byly hledány další možnosti využití pracoviště jako terénní základny pro výuku žáků ZŠ a nižších ročníků gymnasií. S touto nabídkou se ztotožnily některé ZŠ a gymnasia a opakovaně realizovaly svoji terénní výuku s pomocí poskytnutého zařízení a materiálů. Jejich učitelé koncipovali rozsah a složení terénní výuky podle svých potřeb a požadavků. Naši studenti přitom realizovali část povinných výukových praxí [6]. Některé školy jezdí na toto pracoviště po celou dobu jeho působení a původní program obohatili o své zkušenosti a vytvářejí si vlastní metodické postupy k práci v terénu. V dalším rozvoji pracoviště hodláme tyto postupy konfrontovat s našimi a následně i využít v dalším výukovém procesu na pracovišti. Zkušenosti s našimi studenty a zejména nové informační technologie nás vedly k zamyšlení, jak tuto výuku přiblížit. V letošním roce tak vyjde třetí ucelená verze učebnice terénní výuky, tentokrát na CD nosiči, zpracovaná moderními technologiemi Geografických informačních systémů. Virtuální a multimediální verze učebnice vzniká jako podpora integrované terénní výuky na Integrovaném terénním pracovišti Pdf MU v Jedovnicích. Zkušební verzi CD nosiče zpracoval na menším prostoru student zeměpisu jako svou diplomovou práci v roce 2007 [7]. Software mu pro tyto účely poskytla firma Geodis Brno. Samotné jádro učebnice tvoří scenérie, které se zobrazují v programu GeoShow3DLiteEnglish_2.5.2.exe. Otevře se nám tak šikmý letecký pohled na území, kde terénní výuku provozujeme. Na jaře 2007 a v průběhu 2008 zúčastněná pracoviště doplnila svoje a zpracovala další verze metodických listů, které byly ověřovány ve výuce studentů učitelského studia 1. a 2. stupně základní školy na PdF MU. Většina činností a míst, kde výuka probíhá byla nafotografována pro potřeby nové učebnice. Z některých činností bylo pořízeno ilustrační video. V dalším kroku předpokládáme i využití vlastních výukových programů participujících škol. Multimediální učebnice pro terénní výuku na Integrovaném terénním pracovišti v Jedovnicích je koncipována jak pro výuku oborových specialistů předmětů učitelství 2. stupně, tak i výuku studujících učitelství 1. stupně. Současně bude sloužit i potřebám všech základních i středních škol, které zde absolvují výuku podle svých potřeb a požadavků [6]. Při dalším rozšiřování nelze opět zanedbat teorie digitálních her [5]. Po spuštění tohoto programu se objeví panel s nabídkou (Obr. 1). Kromě nabídky v levém dolním rohu jsou aktivní i nápisy a ikony v zobrazeném terénu. Při napojení počítače na internet se např. po kliknutí na název obce objeví jejich internetové stránky. Tlačítko „Výlety“ (Tours) provede uživatele z výchozího místa (Autocampu) přes Rudické propadání do lomu Seč a zpět s fotodokumentací cesty. Tlačítko „Pohledy“ (Views) vybírá určitá místa z nabídky. Tlačítko „Info“ (Infos) nabízí pracovní listy 62 podle oborů. Tlačítko „Místa“ (Places) doplňuje „Pohledy“ o možnosti výběru všech sídelních prvků. Poslední tlačítko „Vrstvy“ (Layers) dovoluje zvýraznit nabízené prvky. Ve virtuálním prostoru je možný pohyb po kliknutí prostřednictvím směrové růžice. Ikona fotoaparátu otevírá fotodokumentaci. K jednotlivým činnostem lze proniknout i rozkrytím konkrétních stanovišť. Ukázka již byla představena na konferenci k problematice přípravy učitelů pro přírodovědné předměty [4]. Obr. 1: Výchozí panel virtuální učebnice pro (integrované) terénní cvičení PdF MU Jednotlivé pracovní listy, fotografie, popř. videosekvence se vztahují k ikonám předmětů, kde byly autory vytvořeny, viz např. pracovní činnosti ze zeměpisu, biologie a dalších předmětů. To však neznamená, že jsou tyto činnosti specifické jen pro tento předmět. Pod ikonou výtvarné výchovy se například skrývá práce s různými přírodními materiály, ve kterých nakonec žáci a studenti budou umět pojmenovat zákonitosti jejich výskytu, např. část geologické stavby navštívené lokality apod. Biologická část multimediální učebnice je rozpracovávána s cílem rozvíjení znalostí, dovedností a postojů nadaných žáků ZŠ a nižších ročníků gymnasií cestou jak samostatné práce, tak i využití v rámci zájmové nadstavbové činnosti ve volitelných předmětech a kroužcích. K tomu byly přeneseny odborné kapitoly z předchozích monografií a doplněny [1,2]. Jejich prostřednictvím a s pomocí příslušných literárních zdrojů mohou vytvářet mnohoúrovňovou diferenciaci budovaných poznatků na základě 63 3. Biologická problematika v integrované terénní výuce Biologická tématika je vysoce důležitá i pro studenty učitelství 1. stupně. Využívají k prohloubení znalostí i metodických návodů a poznatků určených pro studenty učitelství 2. stupně. I u nich prohlubujeme znalosti a dovednosti terénních prací a kladné postoje a cit k přírodě tak, aby byli sami schopni v další učitelské praxi zvládnout organizaci a vedení výuky v terénu. Podle našich zkušeností jsou u studentů značné rezervy v rozsahu poznatků. To potvrzují i kolegové z jiných škol. Pro potřeby tvorby a upevňování poznatků a vývoje dovedností poznávání přírodnin a práce s nimi v terénu je u studentů učitelství 1. stupně nezbytná transformace problematiky do jiných forem a metod výuky. K tomu slouží nově vytvářené pracovní listy dělené opět na základě ekosystémového přístupu. Metodické listy pro 1. stupeň (příklady) Zjišťování počtu stromů v jednotlivých typech lesa Běžní lesní ptáci Ferda Mravenec a jeho přátelé Pole Louka Vodní prostředí Arboretum ve Křtinách Strom z lidských těl = transport látek v rostlinách“ Hlavně program „Ferda Mravenec a jeho přátelé“ byl koncipován s motivačním záměrem. Následně byl rozšířen o poznávací, dovednostní a postojovou složku. Záměrem je překlenout jak u studentů učitelství 1. stupně, tak i žáků ZŠ mnohdy odtažitý přístup k problematice biologie, podpořit kladný postoj k přírodě, povzbudit zájem o poznávání rozdílných typů organismů a hlavně různorodosti jejich vztahů. Motivační program byl spojený s hlubším pohledem na skupinu sociálního hmyzu. Prostřednictvím antropomorfizace základních životních činností při zachování typických znaků zástupců živočichů, jejich bionomie, pobytových prostředí spolu s ukázkami chování je možno využít většinu tezí popsaných v knize o Ferdu Mravenci [9]. V knize jsou v rámci zjednodušení i některé nepřesnosti, jejichž odhalení je dalším podnětem k hlubšímu uložení informace. To vše je doplněno reálnými podmínkami poznání základních biologicko-ekologických poměrů v rozdílných společenstvech (ekosystémech) lesa, louky, pole a vodního (mokřadního) prostředí. V dalším jsou ve spojení s reprodukcemi z příběhu o Ferdu Mravenci uvedeny některé ukázky určené pro ekosystém lesa. Podobně lze rozpracovat další zastoupené ekosystémy – vodu ve smyslu mokřadu a louku.. Obr. 2 podporuje dovednosti prakticky používat poznatky o končetinách hmyzu – jejich počtu, morfologické lokalizaci. Vzhled na obr. 2 je konfrontován s reálnými poznatky – na pozorovaném zástupci hmyzu rozdílných řádů srovnat správně a nesprávně vyobrazené znaky, nebo s poznatky z jakékoliv zdrojové literatury [10]. Antropomorfizovaná podoba mnohých zástupců hmyzu se zachováním jejich znaků je doplněna vlastním pozorováním, případně verifikací nákresem. Mnohá další vyobrazení jsou (často věrným) návodem k dalšímu poznávání význačných zástupců živočichů – platí jak pro Obr. 2, tak i následující (Obr. 3). 64 Obr. 2: Ferda a jeho přátelé Obr. 3: Sousedé na mezi Na Obr. 3 jsou zachyceny další zoologické druhy – šídlo (velké), ještěrka obecná, babočka admirál, dřepčík, znovu cvrček polní a ruměnice pospolná. Obraz je významný jedinou prezentací obratlovce – ještěrky obecné. Díky vyobrazení lze ukázat na pohlavní dvojtvárnost – jiné zbarvení samice. V knize vystupují mnozí další lesní zástupci hmyzu a podle vyobrazení je lze rozlišit: hlemýžď, kovařík, svižník, komáři, kobylka (zelená), ovád, šídlo (velké), čmelák, slunéčko sedmitečné (lidově beruška), přástevník medvědí, chroust (obecný), škvor (obecný), roháč (obecný), zlatohlávek, prskavec, lumek aj. Mezi názorné příklady vzhledu, odlišení od podobných druhů (vážka) a hlavně způsobů života patří ukázka mravkolva a jeho larvy – bobánka malého, Ťutínka. Popis funkčních rozdílů kast sociálního hmyzu na příkladu mravenců vede k pochopení prospěšnosti hmyzího státu a jeho rozvoji u hmyzu. Z obrázku lze velmi snadno vyhodnotit kasty i funkční rozdělení. Problematice je v knize věnována dostatečná pozornost. Následným problémem je fixace. Za cenné prezentované poznatky považuji ukázky vývoje různých druhů hmyzu. Příklady proměny nedokonalé (ruměnice s podobnými potomky-dětmi) a dokonalé (brouci a mravenci) se stadiem kukly jsou uplatnitelné od základní až po vysokou školu. V učebnicových materiálech propojujeme činnosti jednotlivých oborů, např. Fy a Ge v Bi, ale i opačně (viz využití určování krátkých vzdáleností v konstrukci aru pro počítání počtu stromů, odhad výšky stromů, odhad vzdálenosti a délky pochodu, orientace mapy a stanovování význačných směrů a nadmořské výšky při biologické práci aj.), kombinujeme i výtvarnou výchovu při zpracování nákresů, ale i ve společném využití experimentálního prostoru lomu Seč. 4. Závěr Naším cílem je vytvořit variabilní virtuální interdisciplinární učebnici terénní výuky co nejpestřejší a živou v konstruktivisticky objevném duchu. Chceme, aby byla vhodná i z pohledu nejnovějších trendů informatiky, atraktivní a uživatelsky jednoduchá i použitelná ke vzdělávání v jiných regionech. Je stavěna tak, aby byla blízká co 65 nejširšímu spektru žáků, ale sloužila i žákům nadaným a rozvíjela znalosti, dovednosti i postoje. 5. Poděkování Příspěvek byl zpracován s podporou VZ MSM0021622443 „Speciální potřeby žáků v kontextu RVP pro ZV“ 6. Použitá literatura 1. Hofmann, E. a kol. (1999). Jedovnice - modelová oblast pro terénní vyučování. Brno, CERM. 2. Hofmann, E. a kol. (2003). Integrované terénní vyučování. Paido Brno. 3. Hulman, L.S. (1987). Knowledge and Teaching: Foundations of the New Reform.Harvard Educational Review, 57. 4. Hofmann, E., Rychnovský, B. & Jedličková, H. (2008). E-learningové on line studijní texty - elektronická učebnice pro integrovaný vědní základ (terénní cvičení) na PdF MU v Brně, ČR. In Sandanusová, A. Matejovičová, B. (eds.), Efektivita a optimalizace přípravy učitelů, EDUCO, č. 6, ČZU Praha, 112-116. 5. Horný, M. (2008). Teorie digitálních her: metody analýzy a teorie žánrů. Mns., závěr. práce FSS MU, Brno. 6. Hofmann, E., Rychnovský, B. & Jedličková, H. (2007). 12 let výukových praxí na PdF MU při integrované terénní výuce. Pedagog. prax – súčasn. a persp. Zbor. ref. Medzinár. ved. konf., UKF Nitra, 125-132. 66 FYZIKÁLNÍ HLEDÁNÍ V ENVIRO-TÉMATICE Jindřiška Svobodová Katedra fyziky PdF Masarykovy univerzity v Brně, Česká republika. E-mail: [email protected] Abstrakt Edukativní zábava se stává trendem v prezentaci vědy. Zahrnují se do ní vzdělávací střediska, muzea, planetária, galerie i zahrady. Příspěvek referuje o přípravné fázi vzdělávacích aktivit v environmentálně cíleném programu Centra Veronica v Hostětíně. Prostor pro uskutečňování environmentálního vzdělávání je velmi široký a v textu se zaměřím pouze na jeho fyzikální část.. Klíčová slova: environmentální aktivity, program vzdělávací střediska, pracovní listy. 1. Úvod Hostětín má svůj nezaměnitelný půvab k organizování a pořádání environmentálně zaměřených setkání. Všechny výstupy byly voleny tak, aby podpořily zdravý životní styl a zájem mládeže o environmentální problematiku. Plánovaný program pro Centrum je rozdělen na aktivizační část včetně pokusů a miniprojektů a část vzdělávací, do níž jsou zahrnuty exkurze a lektorská vystoupení. Celé libreto akce se snaží respektovat časové možnosti návštěvníků, kteří přijíždějí do odlehlé obce na několik hodin a případně vícedenní aktivity. Cílovou skupinou programu je mládež nad 12 let až po dospělé. Postupně se vytváří databanka pokusů, aktivit a pracovních listů. Všechny materiály mají modulový charakter tak, aby je bylo možno přizpůsobit na míru konkrétní skupině a její vyspělosti a zájmům. Pro ty, kteří se nechtějí organizovat, je v nabídce část tzv. spontánních eko-aktivit (výtvarné, rukodělné činnosti, skládanky). K celé akci byla vydána pro pedagogy tzv. envipříručka s stále aktualizovaným obsahem na webu. Pro hlubší přírodovědné zájemce vytváříme obsáhlejší materiál, viz ukázka. Pracovní listy obsahují sérii praktických úkolů, shrnutí probírané látky a otázky. Snažili jsme se respektovat základní doporučení a zásady: odstupňovaná obtížnost, úkoly jsou seřazeny buď od obecného ke konkrétnímu nebo opačně. Poslední otázka bývá otevřená, snahou je doplnit vše obrázky, schématy. Pracovní listy včetně výrobků si návštěvníci odnášejí s sebou, možnost jejich dalšího pedagogického využití formou základů portfólia každého účastníka. Pobytový den lze oživit exkurzemi. Lektoři představí hostětínské ekologické projekty za posledních 15 let. Podrobně vyloží nejen technické zázemí a smysl jednotlivých ekoopatření v obci, ale zprostředkují i zkušenosti z realizačního zákulisí. Základním východiskem místního programu je ochrana zemského klimatu snižováním emisí CO2. Ve snaze vytvořit z Hostětína 100% nefosilní vesnici se podporují se alternativy, eliminující spotřebu a spalování fosilních paliv. Vybrané eko-realizace pro místní exkurze: Pasivní dům s aktivním zázemím, centrální výtopna na dřevění štěpku, 67 termální kolektory, velkoplošný kolektor TiNOX, správné osvětlení obce, místní produkce – moštárna, sušička, kořenová čistička. 2. Pracovní listy a pokusy Pracovní aktivity podpořené pracovními listy mají přírodovědně orientovaném duch, vycházejí ze všeobecně známých skutečností nebo znalostí příslušného věku. Zatím jsou vypracovány kompletní metodiky témat Slunce (záření na obloze, sluneční vaření, sluneční topení a sluneční elektřina), Půda (teplotní rozdíly v půdě, vzduch v půdě, voda v půdě) a Atmosféra (Plyny kolem nás, vodní pára, proudění, tlak vzduchu), zbývá dokončit modul Voda a Energie. Přednost mají témata realizovatelná venku v přírodě a ta, která mají bezprostřední praktické využití. Ideální téma představuje sledování pohbu slunce na obloze jehož zářivá energie se mění v prostoru a čase (i v rámci ročních období). V daném místě a v daný čas závisí množství získatelné energie na výškovém úhlu (alfa) a na azimutálním úhlu slunce Zdánlivou polohu slunce pozorovanou z bodu A můžeme úplně určit pomocí dvojice úhlů. Je to výškový úhel h a azimutální úhel a. sluneční paprsek h A průmět slunečního paprsku do vodorovné plochy Úhly polohy slunce h výškový úhel a směr jih a azimutální úhel vodorovná plocha Výškový úhel h je úhel, který sluneční paprsek svírá s vodorovnou rovinou. Když je slunce na horizontu, je výškový úhel nulový, pro slunce nad horizontem je kladný. Jedná se o výškovou polohu vzhledem k idealizovanému horizontu. Skutečný horizont však bývá složitější (kopce, budovy), modelu se blíží situace, kdy bychom byli na moři daleko od pevniny. Měnící se poloha Slunce na obloze se dá stanovit podle tzv. grafu poloh Slunce. Tvar krajiny a překážky rovněž dokáží snížit zářivou energii v daný čas a v jistých ročních obdobích. To znázorníte tak, že vynesete čáru horizontu do schématu dráhy pohybu Slunce. Účastníci dostanou nakopírované grafy polohy Slunce na obloze (pro refer. bod ČR 50° s.šířky, 15° v. délky). Použití grafu je mnohé - pro slunné dny lze stanovit, ve které dny a v jakou denní dobu bude slunce svítit do okna dané orientace a jak hluboko. U jižních oken platí následující - v zimě kolem poledne slunce svítí s malým výškovým úhlem hluboko do místnosti. V létě kolem poledne slunce svítí pod velkým výškovým úhlem, a proto dosvítí do malé hloubky do místnosti.. Účastníci mohou zjistit dny v roce a denní doby, kdy slunce má významné opalující účinky na pokožku, dále stanovit dobu, kdy v který den zapadá či vychází slunce. Graf lze užít i k odhadu množství energie dodané sluncem na jednotku plochy vodorovné nebo různě nakloněné (zvážení výhodnosti svažitých pozemků k pěstování rostlin náročných na slunce). 68 Další zajímavé využití nabízejí tzv. denní grafy, které zachycují pouze polohy slunce nad obzorem v závislosti na ročním období. Z grafu je zjevné, jak obrovský je rozdíl ve slunečním svitu při zimním a při letním slunovratu – co se týká trvání slunečního dne a hlavně co do dosaženého výškového úhlu. Tak třeba už v 6 hod ráno při letním slunovratu je slunce na obloze výše než je maximální výškový úhel zimního slunovratu. 3. Závěr Programem bychom rádi docílili, aby se stal nenásilným průvodcem hlavními přírodovědně orientovanými tématy environmentálního vzdělávání. 69 4. Poděkování Příspěvek byl zpracován s podporou interního projektu „Environmentální dílna Hostětín“ PdF MU 2008. 5. Použitá literatura 1. Poláček, L.: Poloha slunce na zemské obloze, MU 2003 70 NETRADIČNÍ ZADÁVÁNÍ FYZIKÁLNÍCH ÚLOH PRO TALENTOVANÉ ŽÁKY NA ZÁKLADNÍ A STŘEDNÍ ŠKOLE Ivo Volf Univerzita Hradec Králové, Pedagogická fakulta, Katedra fyziky a informatiky a Ústřední komise Fyzikální olympiády, Rokitanského 62, 500 03 Hradec Králové. E-mail: [email protected] Abstrakt V příspěvku se autor zabývá nejprve stručnou analýzou fyzikálních úloh zařazovaných v běžných učebnicích fyziky a sbírkách fyzikálních úloh. Potom uvádí několik úloh, zařazených do Fyzikální olympiády, které otřásly dosavadním způsobem zadávání problémů ve školské fyzice. Další část statě obsahuje fyzikální úlohy, řešené na základě modelových představ. Autor se dále zabývá náměty pro práci se žáky základní a střední školy, talentované pro fyziku, jež obsahují netradiční cesty, jak získat žáky pro fyziku (školní, mimoškolní i nadnárodní projekty). Klíčová slova: Řešení fyzikálních úloh, nová konstrukce textu, využití internetu, fyzikální modely 1. Užití Internetu při zadávání a řešení fyzikálních úloh Řešení fyzikálních úloh je tradičním způsobem práce se žáky na základní i na střední škole, pomocí něhož můžeme buď kolektivně nebo i individuálně zatěžovat žáky, a to podle jejich zaměření, předcházející přípravy nebo podle jejich úspěšnosti ve školní výuce fyziky. Zadávané úlohy mohou být kvalitativní, požadující vysvětlení dějů, jevů, experimentů aj., ale také kvantitativní, umožňující zjištění odpovědi na položené otázky v dané situaci na základě provedených výpočtů. Podle potřeby jsou úlohy řešeny fyzikální úvahou, výpočtem nebo i experimentální metodou. Úlohy slouží také k testování, zda žák porozuměl fyzice. Poněkud netradiční je výklad fyzikálního učiva, provedený na základě zobecňování z řady na sebe navazujících fyzikálních úloh. Klasickým způsobem, jak zadávat fyzikální úlohy při výuce fyziky nebo pro domácí práci, je slovní zadání – před žáka je položena úloha formulovaná slovně, občas doplněna ilustračními obrázky, výchozími grafy. Takový způsob nacházíme již ve starých českých učebnicích fyziky, vydaných před 150 lety (např. Počátkové silozpytu čili fysiky pro gymnasia a reálky od F. J. Smetany, vydáno Praze 1852). Slovní zadávání úloh přetrvalo až do dnešní doby, i když se podstatně změnily možnosti, které jsou spojeny s počítačovou gramotností učitelů fyziky a jejich žáků. Slovní způsob zadávání úloh se přenesl i do Fyzikální olympiády (FO), která v letošním roce dosahuje padesáti let od svého oficiálního vyhlášení. V této předmětové soutěži každým rokem vycházejí Letáky FO, jeden pro soutěžící ze střední školy, který obsahuje 4 x 7 úloh pro kategorie A, B, C, D, další pro soutěžící ze škol základních, obsahující zpravidla celkem 20 úloh pro kategorie E, F, G. Shodou okolností jsem se již 71 od svého nástupu do vedení soutěže Fyzikální olympiáda zabýval tvorbou a zadáváním úloh pro soutěž a nejméně 1500 úloh pochází z mé „autorské dílny“. Od vzniku samostatné Ústřední komise Fyzikální olympiády České republiky jsem po dobu již asi 15 let připravoval úlohy pro nižší kategorie (E, F, G), což představovalo více než 300 úloh. Jednou jsem však měl náhle pocit, že vymyslet nějaké úlohy zcela nové, originální, zajímavé, dostatečně obtížné a současně řešitelné metodami, jež jsou blízké žákům základní školy, se stává stále obtížnější. Napadlo mě tedy, že se pokusím o nový přístup k zadávání úloh pro talentované děti základní školy, které se budou zabývat řešením úloh Fyzikální olympiády. Postupně jsem tedy začal zařazovat a) úlohy, při jejichž zadání musí žák získat další, v textu neudané informace na Internetu, aby úloha byla vůbec řešitelná, b) úlohy, při jejichž řešení musí vyhledat žáky další informace na Internetu, c) úlohy, kdy při vytváření odpovědi si musí žák zkontrolovat souhlas s realitou na Internetu, d) úlohy, jejichž řešení je podloženo měřením provedeným na Internetu. Úlohy jsme v posledních třech letech zařadili pro soutěžící ze základní školy; to poněkud omezilo možnosti, které Internet umožňuje, protože úlohy musejí být sice dostatečně náročné, ale současně při řešení je nutno využít pouze těch znalostí a především dovedností, jež by žáci základní školy měli získat při výuce fyziky a také při výuce matematiky. Použití netradičních metod však vede k tomu, že si žáci postupně musejí osvojit řadu dovedností dalších, jež však vedou k tomu, že se jim snad podaří řešit úlohy, jež byly dříve výsadou pouze žáků studujících na střední škole. Příklady můžeme najít v archivu Fyzikální olympiády na adresách: www.uhk.cz/fo , http://fo.cumi.cz . Pokusíme se ukázat několik úloh, které byly zadány do soutěže FO: Úloha 1: Děti kapitána Granta V knížce Děti kapitána Granta, kterou asi před sto čtyřiceti lety napsal a vydal francouzský spisovatel Jules Verne, je nalezena zpráva v lahvi; ve zprávě je udána zeměpisná šířka 37°11´ j.š., ale údaj o zeměpisné délce chybí. Proto se vydala záchranná výprava z Velké Británie nejprve do Chile, přešla přes Andy, argentinskou Patagonii a nalodila se zpět na doprovodnou loď Duncan. Podle atlasu nebo map Google Earth popište další trasu záchranné výpravy do doby, než dorazila na Nový Zéland. a) Urči souřadnice místa, kde vstoupila výprava na pevninu a po přechodu území se pak zase nalodila na loď Duncan. Urči úhlovou vzdálenost obou míst na povrchu Země. b) Urči délku rovnoběžky označené 37°11´ (nejprve musíš určit v polárním příčném řezu délku poloměru kružnice na povrchu Země, která tuto rovnoběžku znázorňuje). c) Jak velkou část cesty musela expedice projít po pevnině? Jaká část připadá na trasu po oceánech? d) Odhadni, jaká by byla doba trvání cesty kolem světa po uvedené rovnoběžce, jestliže se po oceánech loď pohybovala střední rychlostí 20 uzlů a expedice po pevnině urazila vzhledem k obtížnému terénu v horách průměrně jen 3 km/h? Poznámka: 1 uzel = 1 námořní míle/h Úloha 2: Uneseš vzduch z obýváku? Dva osmáci – Lenka a Petr – se ve škole dozvěděli, že teplý vzduch je lehčí, a proto stoupá vzhůru, studený vzduch je těžší, a proto klesá dolů. Doma se pak dohadovali, zda 72 by každý z nich byl schopen unést vzduch z jejich obýváku. Rozměry obýváku bereme: 4,5 m . 4,0 m . 2,6 m. Lenka tvrdila, že by vzduch určitě unesla, kdyby ho bylo možno načerpat do igelitového pytle, ale musel by to však být vzduch lehký (navrhněme teplotu 22 °C), Petr zase tvrdil, že on by unesl i vzduch studený o teplotě 10 °C. Předpokládejte, že tlak vzduchu v obýváku byl normální. a) Najdi si ve fyzikálních tabulkách hustotu teplého i chladného vzduchu při teplotách uvedených v textu či vyhledej na internetu (můžeš napsat do vyhledávače www.Seznam.cz: hustota suchého vzduchu). b) Urči hmotnost vzduchu v obýváku. c) Urči tíhu vzduchu v obýváku, načerpáme-li ho do igelitového pytle, a posuď, zda se Lenka s Petrem jen nevytahovali. Úloha 3: Hra s mapou v atlase nebo na internetu Letos se podíváme nejprve na mapu Turecka (najdete je i na mapě Evropy), potom využijeme internetové stránky www.googleearth.com (zvolte si free version - zdarma). a) Stanov zeměpisné souřadnice nejzápadnějšího, nejsevernějšího, nejvýchodnějšího a nejjižnějšího místa Turecka. Na základě měření nebo výpočtu urči strany „obdélníka“, do nějž by se Turecko vešlo. b) Odhadni rozměry „obdélníka“, který by měl stejný plošný obsah jako Turecko. Vypočti a svůj výsledek zkontroluj s hodnotou známou z tabulek či z internetu. c) Urči vzdálenost letišť v blízkosti měst Istambul a Antalya. Jak dlouho trvá let v případě, že střední rychlost letadla (včetně manévru při startu a přistání) je 700 km/h? d) Zjisti nejmenší šířku průlivu Bospor a průlivu Dardanely. Jak dlouho trvá přibližně, než loď jedoucí rychlostí 25 uzlů propluje z Černého moře do moře Egejského? d) Na internetu najdi místo o souřadnicích 36°52,64´severní šířky a 30°56,15´východní délky; najdeš tam sportovní areál a zjisti, jaké rozměry má fotbalové hřiště. Úloha 4: Vzletová rychlost letadla Letečtí experti stanovili rychlost, nutnou pro start velkého dopravního letadla, na hodnotu 270 až 324 km/h, a to v závislosti na směru a rychlosti větru i na hmotnosti letadla. Při rozjezdu po startovací dráze se zvyšuje rychlost letadla z klidu rovnoměrně tak, že každých 5,0 s vzroste o 12,5 m/s. a) Jak dlouho se letadlo rozjíždí po startovací dráze, než se „odlepí“ od země? b) Do grafu v(t) vyjádři, jak se mění rychlost na čase od zahájení pohybu letadla až po jeho „odlepení“ od startovací dráhy. c) Jakou nejmenší dráhu ke startu letadlo potřebuje? Ke stanovení využij grafu. d) Porovnej získaný údaj se startovními drahami na vybraných letištích: Denpasar (Bali Indonesie), Kathmandu (Nepal), São Paulo, Pardubice, Singapur – Changi. Pro řešení zvol např. Google Earth 3D. www.GoogleEarth.com 2. Úlohy zadávané a řešené graficky Při řešení úloh se žáky základní školy jsme mnohdy omezeni jejich poměrně slabými vědomostmi a dovednostmi z matematiky. Často i snadné úlohy z kinematiky, obsahující proměnné veličiny (v závislosti na čase), zejména rychlost, jsou pro žáky neřešitelné běžnou cestou algebraickou. Proto jsme zvolili grafické cesty zadávání a řešení, popř. 73 graf rychlosti v(t) je názornou prezentací změn popisovaných v úloze, a tedy snáze se najde cesta k řešení. Poté, co žáci (spíše soutěžící ve Fyzikální olympiádě) pochopí smysl např. plošné integrace, můžeme této cesty využít i při určování práce v případě lineárně proměnné síly. Zkušenosti z výuky fyziky a z práce s soutěžícími FO ukazují, že často ve stejné situaci, kdy si obtížně představují a následně řeší úlohy s proměnnými veličinami, jsou i žáci 1. a 2. ročníku vyššího stupně střední školy. Příklady najdeme mezi úlohami Fyzikální olympiády, ale také v časopise Rozhledy MF. Úloha 5: Dva sportovci na bicyklech Dva sportovci na bicyklech si vymezili uzavřenou dráhu o délce 1200 m, po které budou soutěžit. Karel dokáže tuto dráhu projet za dobu 2,0 min, Tereza za 2,5 min. Budeme předpokládat, že po trase pojedou rovnoměrně. Nejprve vyrazí oba sportovci opačnými směry a my máme zjistit, za jak dlouho a ve kterém místě se oba sportovci setkají poprvé, podruhé, potřetí. Potom vyrazí stejným směrem a my máme zjistit, za jak dlouho a v kterém místě dohoní rychlejší sportovec pomalejšího poprvé, podruhé, potřetí. Úlohu budeme řešit jen graficky (komentář si čtenář vytvoří vlastním přičiněním): Úloha 6: : Filmová dálniční policie COBRA 11 V německém detektivním filmu COBRA 11 dochází často k hromadným haváriím. Řidič automobilu, jedoucího velkou rychlostí, zpozoruje v dálce hromadnou havárii. Do okamžiku, než brzdný systém automobilu začne pracovat, uplyne zpravidla 1,2 s a vozidlo se pohybuje rovnoměrně; potom začne automobil účinně brzdit tak, že každé dvě sekundy se rychlost automobilu zmenší o 10 m/s. Za jak dlouho a na jaké trase automobil zastaví? Počáteční rychlost zvolte pro opatrného řidiče 126 km/h, pro hazardéra 162 km/h. 74 3. Modelové úlohy z mikrosvěta Dost často je pro žáky nejen základní, ale i střední školy obtížné představit si hodnoty veličin, popisující objekty mikrosvěta. Modelové úlohy jsou jednou z dalších netradičních metod, kterými žákům přiblížíme svět malých hodnot veličin. Úloha 7: Představa Avogadrovy konstanty NA = 6,022.1023 v jednom molu Kdosi vymyslel přirovnání: V jednom molu je tolik částic jako zrnek písku na Sahaře. Vezměte lineární rozměr písku 0,5 mm, plošný obsah Sahary je 8 000 000 km2. Při řešení musíme vyjít z myšlenky, že pokud by bylo přirovnání pravdivé, potom určíme objem všech zrnek písku a pokusíme se rovnoměrně rozptýlit tento objem písku po celé poušti Sahara. Tím zjistíme průměrnou vrstvu písku a porovnáme s realitou. Vyjde-li nám přijatelný výsledek (např.kolem 10 m), a ne nějaký výsledek nesmyslný (např. příliš mnoho - řádově kilometry nebo naopak příliš málo - např centimetry), potom byl zřejmě uvedený příměr správný. Úloha 8: Rozměry a vzdálenosti částic Najděte molární hmotnost chemické sloučeniny H2O, určete lineární rozměry a hmotnost molekuly a vzdálenosti částic v pevném, kapalném a plynném skupenství. Úlohu můžeme řešit tak, že nejprve stanovíme molární hmotnost sloučeniny, ze znalosti hustoty vody, ledu a vodní páry potom určíme objem jednoho molu. Užitím Avogadrovy konstanty potom stanovíme objem krychličky, do níž by se vešla jedna molekula vody. Lineární rozměry krychličky potom stanovují u pevné a kapalné fáze průměr molekuly, u plynu střední vzdálenost dvou sousedních molekul. 4. Modelové úlohy z makrosvěta Obdobná situace je při řešení úloh ze světa velkých hodnot veličin. Soutěžícím ze základní školy musíme nejprve přiblížit údaje, vyjadřované pomocí mocnin deseti, jimiž často můžeme vyjádřit hodnotu číslem mezi 1 a 9,99, ovšem doprovázené řádem 10n . Poté, co žáci pochopí výhodnost tohoto zápisu, můžeme zadávat úlohy o tělesech naší 75 planetární soustavy aj. Několik vhodných úloh najdeme v článku Matematika jako fascinující pomocník fyziky. Úloha 9: Vzdálená Quaoar Dne 4. června 2002 bylo objeveno první transplutonické těleso, jehoř doba oběhu se odhaduje na 288 let. Jeho průměr je maximálně 1280 km. Na základě Keplerových zákonů určete střední vzdálenost Quaoaru do Slunce a odhadněte jeho hmotnost, když předpokládáte, že je složeno z ledu a kamení o průměrné hustotě 2000 kg/m3. Výsledky porovnejte s údaji o Zemi. Při řešení vyjdeme ze skutečnosti, že doba oběhu planety Země je rovna 1,00 roku a její poloměr oběžné trajektorie zvolíme 1,00 AU. Uvážíme-li, že doba oběhu Quasaru je 288 roku, získáme na základě použití třetího Keplerova zákona délku hlavní poloosy. Pro výpočet hmotnosti musíme stanovit objem tohoto (předpokládejme kulového) tělesa a z dané hustoty odhadneme hmotnost tělesa. Výsledky si můžeme zkontrolovat využitím informací na Internetu. Úloha 10: Cesta kosmické lodi k Marsu O Marsu lze z pozemských měření zjistit, že jeho doba oběhu kolem Slunce je 682 dní. Nakreslete dráhu Země a dráhu Marsu při jejich pohybu kolem Slunce. Předpokládejte, že obě tělesa se pohybují po trajektoriích tvaru kružnice a pro pohyb všech tří těles platí Keplerovy zákony. Zjistěte, jak dlouho bude trvat pohyb kosmické lodi ze Země k Marsu, víte-li, že se bude pohybovat po eliptické trajektorii, jež se dotýká drah obou planet. Doporučujeme úlohu řešit pomocí kalkulačky a převést doby oběhu na pozemské roky, vzdálenosti určovat v astronomických jednotkách.. Řešení této úlohy je zajímavé už proto, že se dost často hovoří v hromadných sdělovacích prostředcích o možnosti letu kosmických lodí k Marsu, a to nejen vybavených technikou, ale i o kosmických lodích s lidskou posádkou. Předpokládejme, že trajektorie obou planet jsou kruhové a konstruujeme eliptickou trajektorii, pro kterou je vzdáleností v perigeu poloměr oběžné trajektorie Země a vzdáleností v apogeu poloměr oběžné trajektorie Marsu. V matematicko-fyzikálních tabulkách najdeme chybějící údaje; protože však je zadána doba oběhu planety Mars a příslušné parametry pro pohyb Země jsou známé (1,00 roku, 1,000 AU), můžeme určit poloměr oběžné trajektorie planety Mars. Kosmická loď se potom bude pohybovat po polovině eliptické trajektorii, aby se z okolí Země dostala do bezprostředního okolí Marsu. 5. Modelové úlohy o pohybu a nalezení rovnovážného stavu Z běžného života znají žáci mnoho situací, kdy ryze teoretická představa odporuje dříve získaným zkušenostem. Ve fyzice tyto případy řešíme užitím diferenciálních rovnic, u nichž provedeme určitá zjednodušení vstupních podmínek. Příkladem jsou situace, kdy při pohybu musíme zvážit účinek odporujících sil. I takové úlohy nacházíme mezi zadanými úlohami Fyzikální olympiády. Úloha 11: Pád tělesa v atmosféře Je strašné, když se výsadkáři neotevře padák. Odhadněte, jaké rychlosti výsadkář dosáhne, když budete považovat hustotu a tlak atmosféry za přibližně stálé v nevelké vrstvě při povrchu Země. Když se výsadkář schoulí strachem do klubíčka, pro 76 odporovou sílu působícího vzduchu je F0 = 0,24 v2, když naopak poletí s roztaženýma rukama a nohama, kdy bude odpor vzduchu tedy co největší, F0 = 0,64 v2, v obou případech hmotnost výsadkáře i s padákem je 85 kg. Použije-li výsadkář padáku, potom je odporová síla F0 = 60 . v2. Jaká je rychlost pádu výsadkáře v tomto případě? Přesné řešení této úlohy vyžaduje použití diferenciálních rovnic při řešení Newtonových pohybových zákonů. My však využijeme rovnovážného stavu, který vzniká v situaci, kdy tíhová síla, vzbuzující volný pád tělesa, je eliminována silou odporu prostředí, způsobenou pohybem tělesa v atmosféře. Pro řešení musíme zvolit takový model, který dovolí žákům vyřešit problém za použití jednoduchých fyzikálních vztahů a na úrovni jejich znalostí středoškolské matematiky (úloha bývá zadávána v 1. ročníku střední školy) nebo i znalostí matematiky na základní škole (myšlenkově se úloha hodí i do 8. ročníku). Úloha 12: Jedoucí cyklista Cyklista jedoucí stálou rychlostí překonává odporovou sílu, kterou na něj působí vzduch. Při jízdě je schopen vyvinout výkon 1,0 kW. Odhadněte největší rychlost, které může při jízdě dosáhnout. K výpočtu musíte použít kalkulačku. Pro řešení víme, že odporovou sílu, kterou působí vzduch na jedoucího cyklistu určíme ze vztahu F = 0,30 v2, současně platí P = F v. K řešení problému vyjdeme z uvedených vztahů a dospějeme ke vztahu P = 0,30 v3, tedy problémem zůstane vyřešit třetí odmocninu, ale to můžeme řešit využitím kalkulačky. 6. Pracovní listy z mechaniky Na závěr chceme připomenout, že netradiční zadávání a řešení fyzikálních úloh pro žáky talentované pro fyziku musí být provázeno vydáním několika metodických pomůcek, jež je nutno postupně připravit pro učitele fyziky, kterým se takovéto úlohy zdají být poněkud pro jejich žáky obtížné. Na druhé straně víme, že úlohy mají být zadávány tak, aby byly přiměřené žákům, kteří je mají řešit. Přemírou jen snadných úloh můžeme žáky, talentované pro fyziku spíše otrávit, než rozvíjet jejich nadání. Několik fyzikálních úloh, které se vejdou do 1. kola Fyzikální olympiády (a přitom o této soutěži na mnoha školách jakoby nevěděli), pro výběr v okresním a krajském kole vždy 4 úlohy pro jedno dopoledne…to vše se nám zdá opravdu málo pro rozvoj tvůrčího myšlení žáků. Proto doporučujeme na konci příspěvku učitelům fyziky několik publikací, které v tomto směru byly již publikovány. Mezi nimi jsou i Pracovní listy z mechaniky pro 1. ročník gymnázia. Tyto pracovní listy jsem připravoval v souvislosti se svou pedagogickou praxí na gymnáziu. Dovedla mě k nim skutečnost, že při řešení úloh nestačili žáci současně sledovat proces řešení úloh, zapisovat si zadané hodnoty a přitom porozumět způsobu řešení i zvládnout matematické operace (tento stav byl markantní zejména v několika posledních letech). Pracovní listy dostávali žáci při výuce fyziky průběžně, tj. vždy příslušný pracovní list na začátku vyučovací hodiny, takže výuka proběhla tzv. „naostro“. Tak bylo pro výuku připraveno celkem více než 60 pracovních listů, které čekají na publikaci a praktické využití dalšími učiteli fyziky. Na ukázku uvádíme jeden z pracovních listů, který je sice určen pro žáky 1. roč. gymnázia, ale většinu úloh můžeme vyřešit se zájemci o fyziku na základní škole (obrázky si žáci dokreslují během výuky na základě pokynů učitele): 77 Práce, stále práce! 26 AB Již na základní škole jsme se učili, že síla F může mít dráhové účinky, když se působiště síly posunuje společně s tělesem po dráze s. V případě, že síla má stejný směr jako posunutí, popisuje působení síly kladná práce W = F s , má-li směr opačný (odporové síly), zvolíme W = - F s . Jednotkou práce v soustavě SI je joule, 1 J = 1 N . 1 m . Seznámili jsme se také s veličinou výkon – pomocí ní rozlišujeme, zda práci může člověk či strojní zařízení vykonat v kratší či delší době, P = W/t, jednotkou výkonu je 1 W(att). Násobky a díly: Na stavbě pracuje jeřáb. Zvedá panely o hmotnosti 2 400 kg do výšky 45 m rychlostí 30 cm/s. Jak velkou práci motor jeřábu vykoná a jaký je jeho výkon? W =F s= W F´S P= = =F v= t t Honza stojí na střeše paneláku a zvedá do výšky lano o délce 24 m a hmotnosti 12 kg. Zjistěte, jak se mění síla nutná ke zvedání a určete práci! Nakreslete si graf F(t). F= W= Automobil jede po vodorovné silnici a motorem překonává odporovou sílu Fod = 1,1v 2 (číselně). Urči odporovou sílu pro tyto rychlosti: 90 km/h, 72 km/h, 108 km/h, 144 km/h. Jak velká je spotřeba benzínu, je-li při rychlosti 90 km/h spotřeba automobilu 6 l /100 km. v1 = m/s, v 2 = m/s, v3 = m/s, v 4 = Rychlosti m/s. Odporové síly N. Práce na 100 km Spotřeba F1 = N, F2 = 6 l, J, W= J, W= J, W= V100 = l, V100 = W= V100 = 78 N, F3 = N, F4 = J l, V100 = l. Když spotřebujeme v autě 1 kg benzínu o hustotě 720 kg/m3, získáme 46 MJ tepla, ale to umíme využít jen na 20 %. Kolik tepla získáme z 1 l benzinu? Automobil má C = 0,40, S = 3,0 m2, ρ = 1,2 kg/m3. Jak velká je odporová síla proti pohybu při rychlosti 90 km/h? Fod = 1 / 2 CSρv 2 = Jaká práce se vykoná na 100 km? W = F . s Kolik činí mechanická práce (20%) při spotřebě litru benzínu? Jaká je spotřeba benzínu? Práce počítaná z výkonu: Vyjdeme ze vztahu pro výkon: P= W t → W = P.t, tedy jednotka 1 J = 1 W . 1 s = 1 Ws (čti wattsekunda), další jednotky W.min, Wh, 1 kWh = 1 000 W.3600 s = 3,6 . 106 Ws → J! Představa: 36 000 kg = 36 t do výšky 10 m. V domácnosti je osm žárovek 100 W, 6 žárovek 40 W a tři žárovky 20 W. Jakou práci udělají od večera do rána (8 h); udělejte v joulech: Pc = , Wc = . Opatovická elektrárna má výkon 340 MW a pracuje 24 h denně. Když spálíme 1 kg méněkvalitního uhlí, získáme 12,6 MJ tepla, které využijeme na 35 %. Zjisti, kolik uhlí se spotřebuje denně v Opatovicích. Při záplavách se dostala do sklepa o rozměrech 8,0 m ×6,25 m voda a vytvořila „jezero“ o hloubce 1,5 m. Ponorné čerpadlo má výkon 400 W. Jak velkou práci je nutno vykonat při vyčerpání této vody do výšky 2,5 m? Jak dlouho by trvalo čerpání vody ze sklepa? Práce na čerpání W = F . s Objem vody ve sklepě V = 8,0 6,25 . 1,5 m3 = m3. Hmotnost vody ve sklepě m = kg, její tíha G = N Těžiště je v hloubce hT = Voda se čerpá postupně. Práce W = Doba čerpání t= W = P _______________________________________________________________________ 79 7. A co učitelé fyziky Základem dobré práce žáků (ať ve škole nebo i v mimoškolní činnosti) je vždycky zkušený a nadšený učitel fyziky, který se zcela ztotožní s myšlenkou, že je nutné vhodně zatěžovat žáky (základní školy, ale i školy střední) obtížnějšími úlohami, které vzniknou mnohdy tak, že je zadáme netradičním, tj. mimoslovním ústním či písemným způsobem. V souvislosti s přípravou úloh Fyzikální olympiády proto vznikl projekt Fyzika je kolem nás, kde připravujeme materiály pro soutěžící v kategorii D, tj. pro žáky 1. ročníku střední školy. Řadu úloh můžeme použít i pro práci se žáky, talentovanými pro fyziku ze školy základní. Tento projekt obsahuje zatím tři hotové brožurky se studijním textem a na něj navazujícími úlohami k procvičení i pro soutěž; pracujeme však na dalších, takže ve finálním stavu má být připraveno osm brožur pro mechaniku a na dalších pracích z termiky se pracuje. Mnoho materiálů vhodných pro práci s talentovanými žáky pro fyziku najdete v archivu Fyzikální olympiády (adresy viz výše). Kromě těchto přístupů nesmíme zapomenout i na to, že se ve školách rozvíjejí různé formy projektové metody. Podporujeme především projekty, v nichž se uzavírají tematické celky, dále ve kterých žáci postupně nalézají mezipředmětové vztahy a především projekty, ukazující praktické použití fyzikální problematiky směrem do běžného života a lidské praxe, aby fyzika konečně vystoupila z fyzikální posluchárny a laboratoře a žáci (i jejich rodiče) získali přesvědčení o její užitečnosti v celém lidském konání. 8. Použitá literatura: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. www.uhk.cz/fo http://fo.cuni.cz Volf, I.: Matematika jako fascinující pomocník fyziky. In: Ani jeden talent nazmar. Hradec Králové 2007, viz s. 64-77. ISBN 80-7290-332-0. Volf, I.: Bez grafů by bylo řešení úloh asi obtížnější. Rozhledy matematickofyzikální, roč. 82(2007), č. 4, roč. 83(2008), č. 1. ISSN 0035-9343 Volf, I.: Letáky Fyzikální olympiády, kategorie E, F, G. Vychází každým rokem pro soutěž Fyzikální olympiáda. Hradec Králové, MAFY Volf, I.: Fyzika je všude kolem nás. Hradec Králové, MAFY 2001. Volf, I.: Pracovní listy z mechaniky pro 1. ročník gymnázia (zatím rukopis). Zpráva k řešení projektu specifického výzkumu 2007. 80 MOTIVACE STUDENTŮ KE STUDIU PŘÍRODOVĚDNÝCH OBORŮ – VÝSLEDKY 1. ETAPY SOCIOLOGICKÉHO VÝZKUMU NA PŘÍRODOVĚDECKÉ FAKULTĚ UP V OLOMOUCI Irena Smolová,a Jana Legátová,b Zdeněk Szczyrbaa, Petr Šimáčeka a Přírodovědecká fakulta UP v Olomouci, Třída Svobody 26, 771 46 Olomouc, [email protected], [email protected], [email protected] b GaREP, spol. s r.o., náměstí 28. října 3, 602 00 Brno, [email protected] Abstrakt Příspěvek představuje první etapu sociologického výzkumu mezi studenty Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, který se realizoval v rámci výzkumného projektu NPV II MŠMT ČR (projekt 2E08018) „Inovativní medializace zapojení žen do vědy a výzkumu jako faktor posílení znalostní společnosti a rovných příležitostí, a zvýšení konkurenceschopnosti v podmínkách rozvoje přírodovědných oborů“. Cílem výzkumu bylo celkové hodnocení motivace studentů pro studium přírodovědných oborů a hodnocení předpokladů a možností jejich zapojení do výzkumu se zvláštním zřetelem ženy, včetně ověření možností rozšíření zájmu žen o studium přírodovědných oborů. Klíčová slova: přírodní vědy, geografie, gender 1. Úvod V roce 2008 získala Přírodovědecká fakulta Univerzity Palackého v Olomouci společně se společností GaREP, spol. s. r. o. výzkumný projekt NPV II MŠMT ČR „Inovativní medializace zapojení žen do vědy a výzkumu jako faktor posílení znalostní společnosti a rovných příležitostí, a zvýšení konkurenceschopnosti v podmínkách rozvoje přírodovědných oborů“, jehož cílem je ověřit možnosti rozšíření zájmu žen o studium přírodovědných oborů a zvýšení jejich uplatnitelnosti na trhu práce v kontextu posílení znalostní společnosti. Řešení projektu zahrnuje jak vlastní výzkum struktury a dynamiky sociologických procesů souvisejících s pozicí žen orientovaných na vědeckou práci i s možnostmi jejich kariéry ve všech oborech jednotlivých fakult Univerzity Palackého v Olomouci, tak vlastní výzkum zaměřený na problematiku uplatnění absolventů středních a vysokých škol a výzkum směřující k podpoře zájmu studentek středních škol o studium přírodovědných oborů. Ze získaných poznatků z realizovaných výzkumů a rovněž zahraničních zkušeností bude vytvořen vlastní návrh inovací v oblasti mediální podpory žen ve výzkumu reflektující specifika přírodovědných oborů. 81 2. Metody výzkumu V první fázi projektu již byl realizován výzkum zaměřený na prověření názorové hladiny studentů bakalářských a magisterských studijních programů přírodovědných oborů na Univerzitě Palackého v Olomouci. Cílem sociologicky orientovaného výzkumu bylo prokázat možnosti využití vzdělanostního potenciálu stávajících studentů pro uplatnění ve vědě a výzkumu, a to se zvláštním zaměřením na ženy. Výzkum mezi studenty Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci byl realizován pomocí dotazníků na reprezentativním vzorku studentů. Výzkum probíhal v říjnu letošního roku a osloveni byli všichni studenti denního studia, kteří se účastnili výuky v zimním semestru akademického školního roku 2008/2009, tj. byli zapsání k dennímu studiu na PřF UP. Po pilotním ověření se dotazníkového šetření zúčastnilo celkem 737 studentů Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci. Jedná se o reprezentativní vzorek, který postihuje jak oborovou diferenciaci studentů, tak relevantní zastoupení jednotlivých ročníků. Dotazník byl rozdělen celkem do tří tematických bloků: motivace k rozhodnutí studovat daný obor (1), dosavadní zkušenosti s výzkumnou prací (2) a představa o budoucím uplatnění (3). V rámci prezentace prvních výsledků dotazníkového šetření jsou představeny výstupy z prvního tematického bloku dotazníku. 3. Motivace ke studiu na PřF UP v Olomouci Volba vysokoškolského studia a jeho zaměření je výsledkem mnoha okolností, příčin a pohnutek. Studenti a studentky proto měli možnost vyjádřit se ke každé z 18 nabízených variant odpovědí, které se vztahovaly k volbě důvodů pro jimi zvolené studium, případně měli možnost navrhnout další varianty. Jak ukazuje tab. č. 1 patří mezi nejvýznamnější faktory motivace ke studiu získání vysokoškolského titulu, kdy více než 65 % respondentů uvedlo, že tento motiv určitě ovlivnil jejich rozhodování, v pořadí další nejčetnější motivací byla možnost rozvíjet svou vzdělanost, znalosti a schopnosti (62,5 %) a třetím možnost prohloubit své znalosti v oboru (58,5 %). I když při rozhodování o studiu hrají roli i další faktory, podstatný vliv na toto rozhodování má především snaha být vzdělaný, a to především v oboru, který studenty zajímá, dále získání vysokoškolského titulu a možnost dobré profesionální kariéry. V tomto ohledu není statisticky významný rozdíl mezi ženami a muži. Rozvíjet svou vzdělanost, znalosti a schopnosti bylo motivem studia na PřF UP pro 96,5% studentů (varianty určitě ano a spíše ano), přitom rozdíl mezi muži a ženami byl minimální. Jako motiv studia tento faktor uvedlo 94,7% mužů a 97,8% žen. Podobně tomu bylo i v případě faktoru „prohloubit své znalosti v oboru, který mne zajímá“, který uvedlo celkem 94,4% studentů, (92,9% mužů, 95,3% žen). Faktor „získání vysokoškolského titulu“ byl důvodem ke studiu pro 94,1% respondentů (92,9% žen, 95,7% mužů), „získání možnosti dobré profesionální kariéry“ bylo důvodem pro 88,7% studentů (89,5% žen, 87,7% mužů). Poměrně vysoké zastoupení kladného hodnocení bylo také u varianty „zajímal/a jsem se o vědu a výzkum v této oblasti“ (48% studentů, 49,8% studentek, 45,4% studenti muži). Z odpovědí lze usuzovat na fakt, že studenti se v převážné míře rozhodují samostatně, na základě vlastních preferencí a priorit. Ze získaných výsledků vyplynulo, že naprosto nejméně byli studenti motivováni touhou pokračovat v rodinné tradici (viz 82 obr. 1). Malou roli hrála podle studentů mužů i žen také „snaha naplnit přání rodičů“ a osamostatnit se. Tab. 1: Motivace ke studiu oboru na PřF UP Olomouc (v % odpovědí) určitě ano spíše ano spíše ne určitě ne neví1 1,7 8,6 20,0 67,5 2,2 100 3,5 15,8 36,4 30,4 13,9 100 6,4 14,2 26,7 48,9 3,8 100 3,7 15,9 27,0 37,9 15,5 100 5,1 17,3 26,5 47,3 3,8 100 5,6 23,8 22,5 44,1 4,0 100 10,5 33,2 22,4 31,3 2,5 100 19,9 29,2 22,2 25,9 2,8 100 9,7 38,3 31,1 17,3 3,5 100 29,2 29,4 20,0 18,4 2,9 100 20,1 47,7 15,7 10,6 5,8 100 33,6 42,0 12,8 6,5 5,1 100 37,0 41,5 11,4 2,5 7,6 100 Potkávat nové lidi 36,2 42,0 12,2 6,2 3,3 100 Získat možnosti dobré profesionální kariéry 50,7 38,0 5,2 3,0 3,1 100 Získat vysokoškolský titul 65,4 28,7 4,1 1,3 0,6 100 58,5 35,9 3,6 0,6 1,4 100 1,7 0,3 1,4 100 Motiv studia Pokračovat v rodinné tradici Zaujala mě prezentace vědecké činnosti v médiích Chtěl/a jsem se odstěhovat od rodičů a být nezávislý/á Oslovila mne prezentace UP Nemohl/a jsem vymyslet, co jiného bych dělal/a Naplnit přání mých rodičů Většina mých kamarádů šla také na vysokou školu Zatím jsem si ještě nechtěl/a hledat zaměstnání Zajímal/a jsem se o vědu a výzkum v této oblasti Chtěl/a jsem si prodloužit studentský život Získat dobré postavení ve společnosti Možnost vydělat si v budoucnu více peněz Získat vzdělání pro konkrétní povolání, které chci vykonávat Prohloubit své znalosti v oboru, který mne zajímá Rozvíjet svou vzdělanost, znalosti a schopnosti Poznámka: 1) nevím, nejsem si jistý/á 62,5 34,0 ∑ Ovlivnění prezentací vědecké činnosti v médiích či prezentací Univerzity Palackého v Olomouci například na populárně-vědeckých akcích (např. Jarmark) či velektrzích (např. Gaudeamus) přiznává necelá pětina studentů, což lze považovat za významné pro 83 stanovení další strategie v nastavení metod prezentace fakulty před odbornou i širokou veřejností. Obr. 1: Srovnání motivace ke studiu PřF UP Olomouc ženy-muži. 4. Poděkování Příspěvek vznikl za podpory řešeného grantového úkolu MŠMT NPV II 2E08018 „Inovativní medializace zapojení žen do vědy a výzkumu jako faktor posílení znalostní společnosti a rovných příležitostí, a zvýšení konkurenceschopnosti v podmínkách rozvoje přírodovědných oborů“. 84 CHEMICKÝ EXPERIMENT V PRIMÁRNOM VZDELÁVANÍ Danica Melicherčíková, Milan Melicherčík Katedra chémie, Fakulta prírodných vied, Univerzita Mateja Bela, Tajovského 40, Banská Bystrica, Slovenská republika E-mail: [email protected]; [email protected] Abstrakt Skutočnosť a možnosti uplatnenia žiackeho experimentu zameraného na oblasť chémie v primárnom vzdelávaní v predmete Prírodoveda. Kľúčové slová: chemický experiment, primárne vzdelávanie, prírodoveda 1. Úvod Ak sa zamýšľame nad uvedenými pojmami v nadpise tohto príspevku, ich prepojenie sa zdá byť na prvý pohľad nelogické, pretože chémia, ako prírodovedný predmet sa realizuje až v nižšom sekundárnom vzdelávaní (5. a 9. roč. ZŠ) a nie v primárnom vzdelávaní (1. až 4. roč. ZŠ). Nie je tomu celkom tak. Určitá spojitosť je v tom, že chémia je prírodovedný predmet a na primárnom stupni sa kladie dôraz na rozvoj prírodovedného poznania predovšetkým prostredníctvom predmetu prírodoveda. Prírodoveda je, podľa dobiehajúcich učebných osnov pre 1. stupeň základnej školy1, prezentovaná ako integrovaný predmet, ktorý predchádza jednotlivým prírodovedným predmetom sekundárneho vzdelávania. Ide predovšetkým o predmety fyzika, biológia a chémia. Inak tomu nie je ani v novo prijatom Štátnom vzdelávacom programe pre 1. stupeň základnej školy v Slovenskej republike2, ktorý nadobudol platnosť 1. septembra 2008. Vyučujú sa podľa neho prvé ročníky primárnej školy, ako aj prvé ročníky nižšej a vyššej sekundárnej školy. V štátnom vzdelávacom programe pre 1. stupeň sa prírodovedné vzdelávanie realizuje tematicky, s prirodzeným začlenením integrovaných predmetových prvkov, čím sa vytvára základ pre nižšie sekundárne vzdelávanie, ktoré už uplatňuje špecifickejší predmetovo-disciplinárny prístup. Jednotlivé témy integrovaných predmetových prvkov nemajú v prírodovede rovnomerné zastúpenie. V prírodovede dominujú témy fyzikálneho a biologického zamerania a najmenej, z uvedených prírodovedných predmetov, sú zastúpené témy chemického zamerania. Pri koncipovaní cieľov a obsahu Štátneho vzdelávacieho programu pre 1. stupeň základnej školy sa brali do úvahy vývinové danosti detí 6. – 10. ročných. Pre toto obdobie je charakteristické dobre vyvinuté zmyslové vnímanie a jeho prostredníctvom je žiadúce rozvíjať logické, abstraktné myslenie. Najschodnejšou cestou nadobúdania nových vedomostí, poznatkov a skúseností je pozorovanie a bezprostredná účasť na jednotlivých aktivitách. V tomto vekovom období je možnosť získať vlastnými aktivitami bohaté skúsenosti a zážitky aj prostredníctvom hier a experimentov. V priebehu experimentálnej činnosti sa žiaci oboznamujú s metódami získavania prírodovedných poznatkov (pozorovaním, objavovaním podstatných znakov, vytváraním modelov, predpovedaním nových javov, experimentálnym overovaním modelov a pod.). 85 Príroda je oblasť prirodzeného záujmu žiakov. Žiaci sú prirodzene zvedaví a zaujímajú sa o svet okolo seba, skúšajú, hľadajú príčiny prírodných javov, dejov. Fascinujú ich objavovania mechanizmov fungujúcich technických hračiek, zariadení. Takže je prirodzené, ak je vyučovanie postavené na pozorovacích a výskumných aktivitách pri riešení čiastkových problémov, pričom sa vychádza z aktuálnych detských vedomostí, skúseností a kognitívnych schopností. 2. Experimenálne metódy v primárnom vzdelávaní Experimentálna metóda má v primárnom vzdelávaní nezastupiteľné miesto. Experimentálna metóda nadväzuje na pozorovanie, no na rozdiel od neho počíta s uvedomelým zásahom experimentátora do sledovaného javu. Základnými rysmi experimentu sú cieľavedomosť, uvedomelosť, vymedzenosť podmienok a možnosť opakovania. Aj pri jednoduchých experimentoch je potrebné viesť žiakov k popisu východiskovej situácie, presnému popisu zásahu do objektu experimentu a popisu výslednej situácie. Výskumy, realizované na zisťovanie uplatňovania experimentálnej metódy vo vyučovaní prírodovedy na 1. stupni základnej školy (1997, 2006), prezentujú dlhodobejšie ich nízku frekvenciu. Vyučujúci vo svojich odpovediach uvádzali, že sa orientujú prevažne na demonštračné experimenty. I napriek tomu, že demonštračný experiment má v edukačnom procese svoje opodstatnenie, je treba pripomenúť, že časté používanie demonštračných experimentov môže viesť k induktívnemu získavaniu poznatkov, žiaci pasívne sledujú výklad bez získavania zručností, schopností manipulovať s prírodninami, či laboratórnymi pomôckami. Z hľadiska vytvárania myšlienkových štruktúr je oveľa výhodnejší žiacky experiment a navyše bádateľské aktivity žiakov sa približujú k činnosti vedeckého poznávania. Žiacky experiment, predovšetkým ten, ktorý nesie možnosti divergentného riešenia, vyžaduje od učiteľa širšiu bázu vedomostí, ako pri výklade, či demonštračnom experimente. Už v 3. ročníku základnej školy sa majú žiaci oboznamovať prostredníctvom pozorovania experimentálne prebiehajúcich dejov s odbornými pojmami a zároveň si vytvárajú predstavu o obsahu pojmov: rozpustnosť látok, vplyv teploty na rozpustnosť látok, filtrácia, kryštalizácia, topenie, tuhnutie, vyparovanie, skvapalňovanie (kondenzácia). Len ojedinele sa stretávame s tým, že vyučujúci pritom volí žiacky experiment v malých, v dvojčlenných skupinách. Argumentom vyučujúcich, prečo sa vyučovací proces neuberá týmto smerom je predovšetkým: - nedostatok učebných pomôcok, - časová náročnosť, - nebezpečenstvo úrazu, - disciplína žiakov. Uvedené argumenty svedčia o skutočnosti, že vyučujúci nedoceňujú komplexnosť pôsobenia experimentálnej činnosti na všestranný rozvoj žiaka. Experimentom sa nerozvíjajú len kompetencie prírodovedného myslenia, ale aj sociálne komunikačné kompetencie, kompetencie riešiť problémy a v neposlednej rade aj kompetencie učiť sa učiť. Vo všetkých používaných učebniciach prírodovedy pre 3. ročník základnej školy3-5 pri prezentovaní pojmov topenie a tuhnutie je zdôrazňované, že pri týchto procesoch sa 86 mení len skupenstvo látky, že menia sa len vlastnosti tej istej látky. Všetky uvedené pojmy, hoci sa v chémii používajú pri určovaní vlastností látok, majú fyzikálny charakter. Experimentov, ktoré prezentujú chemický dej, pri ktorom výsledné produkty reakcie sú iné ako vstupné produkty, je v učebniciach prírodovedy pomenej. Sústredené sú predovšetkým v učive pre 3. ročník ZŠ. Ako už bolo povedané, nedosahujú porovnateľnú zastupiteľnosť s experimentmi fyzikálneho, či biologického zamerania. 3. Chemický experiment v tematických celkoch učiva prírodovedy V tematickom celku Látky a ich vlastnosti sa spomína horenie. V učebniciach3, 4 je výzva na zistenie experimentom, či papier a sklo sú horľavé látky. Procesu experimentu nie je vôbec venovaná pozornosť. Sleduje sa len horľavosť látok, nie je uvedené, že pri horení dochádza k zmene látok. Chýba konštatovanie, že horením papiera vzniká popol a dym. Podľa nášho názoru, by uvedený jav mal byť charakterizovaný, ako každý experiment, počiatočnými a záverečnými podmienkami. Už aj preto, aby sa vyvážilo zdôrazňovanie javu pri topení a tuhnutí, že pri týchto dejoch nejde o zmenu látky, ale len o zmenu jej vlastností. Pri demonštračnom experimente horenia papiera, žiaci jednoznačne pozorujú zmenu látky (papiera) na iné látky (popol a dym). Hoci mnohé chemické deje nesú v sebe kus abstrakcie, v tomto prípade je dej veľmi jednoznačný, zrozumiteľný aj pre žiakov primárneho stupňa vzdelávania (9. – 10. r). V uvedenom prípade nie je však vhodné používať formuláciu, že „papier sa zmenil na popol a dym“, pretože sa neberie vtedy do úvahy prítomnosť kyslíka pri horení papiera. Vhodnejšia je formulácia, že „pri horení papiera unikal dym a zostal popol“. Dym a popol sú výsledné produkty horenia papiera. V uvedenom tematickom celku je v najstaršej učebnici prírodovedy3, pri skúmaní a porovnávaní vlastností cukru a soli prezentovaný návod na pozorovanie vlastností spôsobených zahrievaním. Nie je uvedené aké zmeny vlastností možno pozorovať a ani aký jav prebieha. Nie je uvedené, že zahrievaním cukru získame karamel, hoci táto látka nie je neznámou, pretože sa často používa v domácnostiach pri príprave plniek do zákuskov. Žiaci by mali mať možnosť porovnať vzhľadové a chuťové vlastnosti cukru a karamelu. Aj v tomto prípade by malo byť uvedené, že pôsobením tepla sa cukor mení na karamel, na inú látku. Vysvetlenie priebehu deja by v tomto prípade bolo problematickejšie ako pri horení papiera, pretože žiaci nepozorujú vznik viacerých látok a tak môže dôjsť k nesprávnej predstave, že ide o tú istú látku, iba so zmenenými vlastnosťami. Vhodné by bolo, aby sa experiment tepelného účinku na vosk a cukor realizovali následne. V uvedenom prípade by žiaci získali ucelenejší poznatok, že pôsobením tepla na látky sa nemaní iba skupenstvo, ale môže prebiehať dej, pri ktorom vznikajú nové látky. Ochladením roztaveného vosku získame tuhú formu vosku, ale ochladením karamelu nevznikne biely cukor. Ochladený karamel možno cmúľať ako cukrovinku, lízatko. Ďalším tematickým celkom, kde sú uvedené chemické experimenty, je Vzduch, v ktorom sa venuje pozornosť aj zložkám vzduchu a ich charakteristickým vlastnostiam. Značná pozornosť sa venuje kyslíku, pretože je nevyhnutný pre takmer väčšinu živých organizmov. Venuje sa pozornosť skutočnosti, že kyslík podporuje horenie. V najstaršej z používaných učebníc prírodovedy v 3. ročníku ZŠ3 je obrazový a textový návod prípravy kyslíka zahrievaním manganistanu draselného KMnO4. Tento pokus je vhodný 87 ako demonštračný predovšetkým z hľadiska bezpečnosti, prevencie úrazu popálením. Ako frontálny experiment na prípravu kyslíka je vhodnejšia príprava kyslíka z peroxidu vodíka (H2O2) prostredníctvom katalyzátora (MnO2). 1 % – 3 % roztok peroxidu vodíka sa používa na dezinfekciu okolia rán, takže pri dotyku s kožou nevyvoláva žiadne nebezpečné zmeny. Pri týchto koncentráciách peroxidu vodíka nedochádza ani k odfarbeniu na väčšine tkanív jednotlivých odevov. Ak skúmavku budú žiaci držať v držiaku na skúmavky, prípadne asi 1-2 cm širokým poskladaným pásikom papiera (vreckovkou) obtočeným pri ústi okolo skúmavky, ktorého konce budú spojené, tesne pri skúmavke, štipcom na prádlo, predídeme aj možnosti úrazu z popálenia. Experimenty by nemali byť len jednoúčelové, ale mali by poskytnúť informácie z rôznych pohľadov. Aj pri tomto experimente tlejúcou trieskou v prostredí kyslíka prezentujeme jeho vlastnosť, podporu horenia. Zároveň možno upozorniť na skutočnosť, že kyslík sa drží vo vnútri skúmavky, pretože má väčšiu hustotu (objemovú hmotnosť) ako vzduch. Tento poznatok možno využiť pri členení atmosféry a vysvetlením, prečo s výškou nad zemou koncentrácia kyslíka klesá. Pokus je pre žiakov veľmi lákavý pre svoj optický a akustický efekt, ktoré pri nedostatočnom popise a zhodnotení experimentu, prekryjú vzdelávací efekt. Nevyhnutnosť kyslíka pri horení sa demonštruje vo všetkých troch používaných učebniciach prírodovedy pre 3. roč. ZŠ3-5 horením sviečky v uzavretom priestore. Súbežne s týmto chemickým experimentom je odporúčaný aj ďalší, na stanovenie prítomnosti oxidu uhličitého CO2 pomocou vápennej vody Ca(OH)2. Pozorovanie horenia sviečky môže poskytnúť aj informáciu, že jednou z možností hasenia požiarov je aj obmedzenie prístupu kyslíka. Osvojenie si tejto informácie je významné pri likvidácii malých, lokálnych požiarov. Medzi dlhodobé chemické experimenty odporúčané pre 3. roč. ZŠ možno zaradiť sledovanie hrdzavenia a určovania podmienok jeho obmedzenia. Zisťujú sa podmienky, za ktorých uvedený dej prebieha najrýchlejšie a najpomalšie. Experiment je realizovaný aj za účelom získanie poznatkov a skúseností pri ochrane železných predmetov pre hrdzavením. V tematickom celku Horniny a nerasty je v učebnici prírodovedy4 uvedený postup, ako možno pomocou octu identifikovať vápenec. Získanú informáciu a skúsenosť možno využiť napríklad pri výbere dekoračných skál do akvárií. Vápencové skaly by mohli nepriaznivo ovplyvňovať tvrdosť vody. Na základe pôsobenia kyseliny na vápenec sa vysvetľuje aj vznik vápencových jaskýň – kyslý dážď, kyslá voda. Je možné uskutočniť chemický experiment pôsobenia minerálnej vody nasýtenej oxidom uhličitým na vápenec. Porovnaním rýchlosti reakcie minerálnej vody a zriedenej kyseliny chlorovodíkovej na vápenec, môžeme poukázať na dlhotrvajúce procesy výzdoby vápencových jaskynných priestorov. Na Slovensku je evidovaných 4 150 jaskýň a priepastí. Najviac jaskýň sa nachádza v Slovenskom krase (658). Z 12 prírodných a kultúrnych pamiatok na území Slovenska zaradených do zoznamu Svetového prírodného a kultúrneho dedičstva UNESCO, je 5 jaskýň (4 vápencového pôvodu a 1 ľadová jaskyňa). A ešte jeden unikát týkajúci sa jaskýň na Slovensku. V Krásnohorskej jaskyni je stalagmit, považovaný za jeden z najväčších na Zemi a je zapísaný v Guinessovej knihe rekordov. Stalagmit je vysoký 32,7 m a pri základni je široký 14 m. 88 Obr. 1 Najväčší stalagmit v Krásnohorskej jaskyni Tabuľka 1. Chemický experiment v učebniciach prírodovedy pre 3. roč. ZŠ Učebnica (rok vydania) Nový, S. et al. (1988) Stanko, J. et al. (1997) Kopáčová, J. et al. (2006) Látky a ich vlastnosti horenie papiera; vznik karamelu; hrdzavenie horenie papiera; hrdzavenie hrdzavenie Tematický celok Vzduch Horniny a nerasty kyslík-súčasť horenia; identifikácia CO2 identifikácia vápenca; horenie ropy kyslík-súčasť horenia; identifikácia CO2 Rozvoj logického myslenia možno realizovať aj vhodne motivovanými otázkami. V tomto prípade je možné spýtať sa žiakov na teplotu v Dobšinskej ľadovej jaskyni v jednotlivých ročných obdobiach. Ak nestačí nápoveď v názve jaskyni (ľadová), tak poskytneme ďalšiu informáciu, napr. že do roku 1946 bolo v jaskyni povolené korčuľovanie pre verejnosť počas celého roka. To využíval na trénovanie aj významný československý krasokorčuliar Karol Divín, ktorý získal veľa významných medailí na európskych i svetových súťažiach. 89 Z tabuľky 1 vyplýva zaujímavý poznatok, že v novších učebniciach prírodovedy je menej chemických experimentov ako v starších typoch učebníc. Nemali sme možnosť zisťovať príčiny uvedenej skutočnosti. Ale keďže je veľká plejáda opticky zaujímavých chemických experimentov, treba pouvažovať nad tým ako ich implantovať do vyučovania prírodovedy. 4. Záver Proces implantácie však nemôže byť samoúčelný, len na spropagovanie chemických dejov, ale musí prinášať rozvoj kognitívnych, ale aj afektívnych vlastností a predovšetkým prinášať skúsenosť využiteľnú v každodennom živote človeka. Akékoľvek zmeny vo vyučovacom procese je najefektívnejšie realizovať pri pregraduálnej a postgraduálnej príprave učiteľov. 5. Použitá literatúra 1. 2. 3. 4. 5. Ministerstvo školstva Slovenskej republiky. (1995). Učebné osnovy pre 1. stupeň základných škôl. Bratislava : Príroda. Hauser, J. (2008). Štátny vzdelávací program pre 1. stupeň základnej školy v Slovenskej republike. Bratislava : Štátny pedagogický ústav. Nový, S. et al. (1988). Prírodoveda pre tretí ročník základnej školy. 1. časť. 5. vydanie. Bratislava : SPN. Stanko, J., Stanková, A. (1997). Prírodoveda pre 3. ročník základných škôl. Bratislava : SPN. Kopáčová, J. et al. (2006). Prírodoveda pre 3. ročník ZŠ. Bratislava : Orbis Pictus Istropolitana. 90 PROPAGACE BIOLOGICKÝCH, EKOLOGICKÝCH A ENVIRONMENTÁLNÍCH DISCIPLÍN (ZKUŠENOSTI Z KATEDRY BIOLOGIE UNIVERZITY V HRADCI KRÁLOVÉ) Jitka Málková Univerzita Hradec Králové, Pedagogická fakulta, Katedra biologie, Rokitanského 62, 500 03 Hradec Králové. E-mail: [email protected] Abstrakt V příspěvku autorka nejprve stručně představuje pracoviště. Dále rozvádí obecná teoretická východiska inovace vzdělávání. Následují konkrétní příklady z pregraduálního vzdělávání budoucích učitelů, jako základního článku pro účinnou propagaci přírodních věd mezi mládeží. Uvedeny jsou příklady aktivizujících metod a moderních forem výuky a způsob ověřování těchto metod. Následují příklady zapojování studentů (budoucích pedagogů) do odborných i vzdělávacích projektů. Uvedeny jsou také kurzy pro další vzdělávání pedagogů a veřejnost. Na závěr jsou představeny elektronické podpory k optimalizaci výuky biologie (botaniky) a ekologie s cílem více motivovat a umožnit samostudium hravě s využitím počítače a dát větší prostor praxi, která více přitáhne k přírodě a posílí vztah k ní a umožní ji vnímat všemi smysly. Klíčová slova: představení pracoviště, inovace vzdělávání, interdisciplinární vzdělávání, příklady modernizace pregraduální přípravy i celoživotního vzdělávání, podpory 1. Úvod Žijeme v době obrovského nárůstu informací a vzniku nových oborů, zejména interdisciplinárních, v době velkých dopadů globálních vlivů na biodiverzitu a životní prostředí (ŽP), včetně zdraví člověka. Výraznou roli sehrávají mediální prostředky, rychlé životní tempo. Mladá generace se při výběru budoucího povolání více orientuje na prestižní a dobře placená povolání právníků, manažérů, bankéřů, psychologů, politologů či sociologů a klesá obecně zájem o přírodní vědy, včetně kdysi tak populární biologie. Je třeba se zamyslet nad větší propagací těchto oborů. Musí být kladeny i výrazně nové požadavky na vzdělávání a výchovu. Vzdělávání zejména mladé generace je třeba založit nejen na teoretických vědomostech, ale i na senzomotorických a intelektuálních dovednostech, na emociálních prožitcích. Aktivní vzdělávání musí přejít od encyklopedického konceptu k pojetí zdůrazňujícímu rozvoj celé osobnosti. Při modernizaci vzdělávání je nutné měnit obsah, formy a metody výuky; je třeba klást větší důraz na interdisciplinární propojování poznatků a na užívání aktivních a atraktivních metod výuky (v biologii více experimentů, praktického poznávání přírody, projektového vyučování, diskuzí, komplexních exkurzí), které posilují kreativitu a rozvoj osobnosti. Je třeba si uvědomit, že většina učebnic přírodních věd, včetně biologie, je nabita pojmy a ty žáky a studenty nelákají, ba přímo odrazují (mění se např. názvosloví a systémy; ty se žáci a studenti často učí bez názorných ukázek; příčiny, vazby a praktické dopady ekologických jevů v přírodě jsou opomíjeny a jsou předkládány definice, 91 škatulkování atd.). A jako důsledek vidíme v posledním desetiletí i na vysokých školách pokles zájmu o studium přírodních věd, včetně biologie. Důvodů je samozřejmě více, mezi hlavní patří prestiž povolání, finanční ocenění atd. Přitom záchrana biodiverzity, poznatky genetiky, environmentální výchova (EV) a získávání positivních postojů pro udržitelný rozvoj (UR) jsou jednou z priorit celé vzdělávací soustavy ČR. Vždyť i UNESCO vyhlásilo v r. 2005 celé desetiletí za období vzdělávání k UR. Pro posílení zájmu o přírodní vědy je třeba výuku modernizovat, propagovat aktivní vzdělávání a používat nové metody. O aktivním vzdělávání psala i DYTRTOVÁ (2004), KVASNIČKOVÁ (2007), MÁLKOVÁ (2007a, 2008), ŠVECOVÁ a kol. (2007). Z řady středních škol ale na katedru biologie Pedagogické fakulty Univerzity v Hradci Králové (dále jen PedF UHK) přichází i maturanti z biologie, kteří neví, co je UR a globální problémy, někteří dokonce nebyly během celé školní docházky na jediné exkurzi nebo neviděli při výuce živý organismus. A neznalosti základních přírodnin jsou alarmující (lísku si pletou s lípou, vosu se sršní – na obrázku je to podobné a zkušenost z přírody chybí). Při výuce (nejen biologie a ekologie) je třeba volit nové metody, které posilují vztah k přírodě, zvyšují ekogramotnost a to nejen získáváním znalostí jednotlivých organismů, společenstev, ale i vztahů, příčin, následků, pomáhají získávat positivní postoje k sebevzdělávání a utvářejí kladný vztah k ŽP. Zejména při výuce botanických, zoologických, geologických, ekologických a environmentálních disciplín je vhodné snižovat počet hodin teorie ve prospěch praxe, což umožňuje samostudium kvalitně připravených textů, výukových podpor, internet aj. I práce s počítačem a internetem podporuje výrazným způsobem vzdělávací proces a umožňuje více času věnovat kreativním způsobům při vzdělávání a výchově (MÁLKOVÁ 2008). Na katedře biologie máme bohaté zkušenosti se zaváděním aktivizujících metod vzdělávání a výchovy nejen z oblasti biologie, ekologie a environmentalistiky. 2. Představení pracoviště Pracovníci katedry biologie PedF UHK garantují pregraduální přípravu budoucích učitelů přírodopisu na základních školách (dále ZŠ) a biologie na středních školách (SŠ). Podílí se rovněž na přípravě budoucích učitelů prvního stupně ZŠ. Pracoviště zabezpečuje kurzy všech biologických, geologických a didaktických disciplín, které tvoří základ profesní kompetence učitele přírodopisu, resp. biologie. Od akademického roku 2005/2006 katedra zajišťuje i výuku v neučitelském oboru Systematická biologie a ekologie (akreditováno magisterské studium). Pracoviště také garantuje rozšiřující studium zeměpisu na ZŠ. Akreditován byl i modul ekologie jako třetího oboru a modul doplnění učitelství aprobace biologie pro SŠ. Členové katedry se výrazně podílejí i na celoživotním vzdělávání. Velmi oblíbené a hojně navštěvované jsou biologicky a ochranářsky zaměřené cykly na univerzitě III. věku. Tradici mají i třísemestrální kurzy dalšího vzdělávání v oblasti ekologie a EV u pedagogických pracovníků (uskutečnily se tři) a veřejnosti (dva). Od akademického r. 2008/2009 bylo zahájeno i třísemestrální specializační studium pro školní koordinátory EVVO. Členové katedry jsou aktivně zapojeni do přípravy a realizace biologických olympiád (včetně celostátních kol). Pro budoucí maturanty každoročně běží přípravné kurzy biologie ke zkoušce na vysoké školy, 92 Ve své odborné činnosti je katedra zaměřena přednostně na přírodovědnou a ekologickou problematiku Královéhradeckého kraje a východočeského regionu v širším slova smyslu. Výsledky vědecké práce členů katedry i studentů jsou publikovány v odborném i popularizačním tisku, jsou prezentovány na konferencích a vědeckých seminářích. Členové katedry se mimo jiné podílejí na tvorbě vysokoškolských skript, učebnic pro ZŠ a SŠ i jiných učebních pomůcek (např. posterů, multimediálních elektronických podpor). Činnost je výrazně zaměřena na propagaci biologických a celkově přírodovědných disciplín všech věkových kategorií, neboť cílem vzdělávání není pouhé předávání poznatků z jednotlivých oborů, ale komplexně zaměřená výchova a vzdělávání rozvíjející osobnost. Do popředí se dostává interdisciplinárně pojaté vzdělávání, motivující k samostudiu, podporující zájem, využívající moderních aktivizujících metod a forem vzdělávání. Členové katedry jsou nositeli řady odborných i výchovně vzdělávacích projektů. Např. v letech 1998 až 2001 se pracovníci katedry podíleli jako spoluřešitelé na mezinárodním vzdělávacím interdisciplinárně zaměřeném projektu s environmentální tématikou Aqua Tempus „Školy za živé Labe“, který byl oceněn v Bruselu zlatou medailí za nejlépe připravený projekt (MÁLKOVÁ et WAGNEROVÁ 1998). Zapojeno bylo dalších pět zemí Evropy (Německo, Anglie, Dánsko, Itálie, Finsko), v každé zemi vznikla síť škol od ZŠ, SŠ po VŠ (v České republice PedF UK Praha a PedF UHK a 24 škol a mimoškolních zařízení). Čistota vody toků byla zjišťována nejen biologickými, ale i chemickými metodami a výsledky se zpracovávaly na počítači a předávaly mezi školami. Do projektu byli z každého pracoviště zapojeni biolog, chemik, informatik a učitel německého i anglického jazyka. V rámci projektu se uskutečnily mezinárodní tábory, několikadenní semináře, kterých se účastnili žáci ZŠ, studenti SŠ a VŠ i zapojení učitelé a členové vedení projektu. Vedle tohoto grantu se katedra podílí i na dalších rozvojových i odborných projektech a prohlubuje spolupráci s obdobnými pracovišti na domácích i zahraničních univerzitách; spolupracuje i se státní správou, se specializovanými odbornými i výchovně vzdělávacími pracovišti, státními i nestátními. 3. Obecná teoretická východiska inovace vzdělávání Školství v ČR je třeba modernizovat a optimalizovat výuku v souladu se změnami pojetí vzdělávání ve státech Evropské unie. To znamená formulovat nově cíle vzdělávání, postupně měnit obsah, formy a metody výuky a více uplatňovat progresivní trendy. Větší důraz je nutné klást na interdisciplinární propojování vědomostí a dovedností, na rozvíjení samostatných, aktivních a tvořivých přístupů (MÁLKOVÁ 2007a, ŠVECOVÁ et al. 2007). Jedná se o dlouhodobý proces. Modernizovat je třeba nejen vzdělávání mládeže ve školách všech typů, ale i v mimoškolní oblasti a u dospělé populace v rámci celoživotního vzdělávání. Velmi důležité je i další vzdělávání pedagogických pracovníků (DVPP) v měnících se podmínkách vzdělávání (MÁLKOVÁ 2006b, 2007c). Vždyť význam školy na vzdělávání a výchovu mladé generace je nezastupitelný. Dobře odborně připravený a zejména zapálený učitel může výrazně ovlivnit zájmy postoje svých žáků a studentů. Proto je důležitá kvalitní příprava učitelů, a to jak budoucích, tak stávajících (DYTRTOVÁ 2007). 93 4. Ekologická výchova v pregraduální přípravě i v DVPP na katedře biologie UHK Při přípravě budoucích pedagogů vycházíme z potřeby inovovat výuku ve všech oborech, v posledních desetiletích výrazně v EV směřující k UR. O potřebě zavádění UR na vysokých školách psaly např. – DLOUHÁ (2002), DYTRTOVÁ (2004), ŠVECOVÁ (2004); zkušenosti z PedF UHK publikovala MÁLKOVÁ (2005c). EVVO je důležitou součástí všeobecného základu (LIŠKOVÁ 2001) a výchova musí být komplexní (KVASNIČKOVÁ 2007). Možnosti realizace EV na školách publikovali SANDANUSOVÁ a kol. (2004). Problematice modernizace výuky v biologii, ekologii a EVVO se v poslední době věnovalo i několik mezinárodních konferencí – jen namátkou: Kultúra – priestor interdisciplinárneho myslenia (září 2004, FPV UKF Nitra), Environmentální výchova a vzdelávanie na školách (prosinec 2004, FPV UKF Nitra), Progres v biológii (září 2005, FPV UKF Nitra), Co znamená UR pro univerzity (září 2005, UK Praha), Pedagogický výzkum: Reflexe společenských potřeb a očekávání? (září 2005, UP Olomouc a ČAPV), Příprava učitelů a výzkum v oblasti didaktik přírodovědných, zemědělských a příbuzných oborů (únor 2006, Tatranská Štrba); přípravě učitelů v dekádě UR byla např. věnována konference v Tatranské Štrbě v únoru 2007, přípravě učitelů v kontextu evropského vzdělávání pak ve stejné lokalitě v r. 2008. Proces modernizace vzdělávání botanických a ekologických disciplín prodělal na katedře biologie PedF UHK dlouholetý vývoj. Začátky ekologické výchovy v 70-tých a 80-tých letech 20. st. uvedla MÁLKOVÁ (1998), konkrétní příklady ekologické výchovy posluchačů shrnula MÁLKOVÁ (1999), MÁLKOVÁ a WAGNEROVÁ (2001); interdisciplinární biologické monitorování v rámci mezinárodního projektu AQUA TEMPUS přiblížily MÁLKOVÁ (2001), MÁLKOVÁ a WAGNEROVÁ (1998, 2000). Vývoj výuky botanických a ekologických předmětů shrnula MÁLKOVÁ a kol. (2004b) v práci: Výuka ekologie na PedF UHK - Pokus o posun od atomizace k systémovosti. V 80. letech se vyučovala ekologie obecná (pouze formou přednášek) a praktická ekologická cvičení byla jen součástí botanických či zoologických terénních cvičení. Využívána byla a je příhodná poloha města a jsou navštěvovány lokality všech vegetačních stupňů (od alpínských po nížinné, stanoviště od vodních po xerofilní, biotopy reprezentativní v chráněných územích i narušené či člověkem vytvořené). Posléze byla oddělena výuka ekologie rostlin a živočichů a byl otevřen nový výběrový komplexně pojatý předmět Životní prostředí, v němž kromě teoretických přednášek bylo a je dosud jádrem kurzu poznávání problémů ochrany i obnovy přírody na příkladu modelových chráněných území jižní Moravy – návštěva národního parku Podyjí, dvou biosferických rezervací (Pálava, Bílé Karpaty), několika národních přírodních rezervací a přírodních památek. Součástí je seznámení s problematikou jaderné elektrárny a vodních děl, protipovodňových opatření (návštěva Dukovan či přečerpávací nádrže na Jihlavě, resp. Novomlýnských nádrží). Studenti poznávají a porovnávají nejrůznější biotopy - jak lesní, tak i nelesní včetně extrémních (slaniska, hadcové stepi atd.). Na odborném vedení se podílí pracovníci katedry biologie (botanik, ekolog, zoolog) i odborníci z praxe (ze správ chráněných území, kteří nejlépe znají problematiku ochrany i obnovy a mohou reagovat na dotazy účastníků). Kvalitativní posuny v úrovni výuky na katedře biologie PedF UHK nastaly a nastávají díky projektům získaným např. z FRVŠ. V r. 2003 byl řešen projekt „Inovace ekologických disciplín“ (příprava velkoplošných posterů a výukového CD k základním biotopům ČR umožnila snížení hodin teorie ve prospěch praxe). V r. 2004 byl v rámci 94 projektu „Úvod do ŽP a EVVO“ otevřen nový povinný předmět integrující a rozvíjející u studentů 1. roč. dosavadní poznatky této problematiky. Zavádění výchovy a vzdělávání k UR rozebrali MÁLKOVÁ (2004, 2005a, c, 2006a, 2007a), MÁLKOVÁ a kol. (2004a), MÁLKOVÁ a BÖHNISCH (2004). V r. 2006 byl v rámci projektu „Vegetace ČR“ otevřen nový předmět představující základní typy biotopů v ČR. V r. 2008 byl získán projekt FRVŠ na inovaci tohoto předmětu – dokončení skript Vegetace ČR, fotokatalogu všech biotopů. Jedním z cílů všech uvedených projektů byla příprava takových výukových podpor, které umožní samostudium a také snížení počtu hodin teorie ve prospěch praxe. Velkou roli v rozvoji ekogramotnosti studentů sehrávají i další přijaté projekty. Do odborných i pedagogických projektů zabývajících se problematikou botaniky, ekologie, EV a UR zapojujeme úspěšně i studenty – viz příspěvek na konferenci ČAPV v Olomouci (MÁLKOVÁ 2005a). Přenos výsledků ze společných víceletých výzkumů VŠ učitele a studentů nastínil referát přednesený v lednu 2005 na konferenci ve Štrbě (Studium flóry a vegetace v okolí lomu v Horním Lánově) – MÁLKOVÁ (2005b). Úzce spolupracujeme s odborníky z jiných VŠ, organizací a institucí. I na PedF UHK usilujeme o zavedení nové koncepce výuky v environmentalistice a ekologii, obdobně jako kolegové z jiných univerzit ČR a ze Slovenska. Tuto potřebnost výborně shrnul RUŽIČKA (2005). Optimalizaci výuky v botanických a ekologických disciplínách byl věnován příspěvek na mezinárodní konferenci věnující se přípravě učitelů všech stupňů v kontextu evropského vzdělávání (MÁLKOVÁ 2008). I v případě grantů odborných je prováděna úspěšná aplikace a transformace do výuky s cílem modernizovat obsah, formy i metody výuky, prosazovat transdisciplinární přístup. Příspěvek nastiňuje dlouholeté hledání optimálních forem a metod výuky budoucích biologů (učitelů na ZŠ, SŠ i odborníků v oboru) zejména v disciplínách botanických, ekologických a obecněji environmentálních. Snahou je posun od atomizace k systematičnosti, k provázanosti teoretické a praktické složky výuky, přejít ke komplexnějšímu pohledu na biologické jevy a vztahy z různých pohledů, tedy uplatnit více interdisciplinární až transdisciplinární pohled. Propojení různých vědeckých přístupů umožní lépe porozumět vztahům a principům. Tradiční vzdělávání, založené na metodách slovních (výklad, popis, vysvětlování) a demonstračních, vede u žáků zejména k vytváření představ o probíraném učivu. To ale neodpovídá současnému trendu. Cílem vyučování není získávání představ, ale kompetencí (způsobilost uplatnit poznatky a dovednosti požadovaným způsobem) a rozvoj celé osobnosti. Musíme žáky při vyučování aktivizovat a větší důraz klást na praktické ověřování naučeného, na dovednosti a komplexnost ve vzdělávání. Jednou z cest zkvalitnění výuky je častější užívání aktivizačních metod. Odklonit se od pasivního encyklopedického předávání informací a osvojování poznatků a posilovat roli studenta jako aktivního partnera učitele, např. používat více problémové vyučování, při němž student aktivně, cíleně a samostatně hledá řešení na základě dosavadních poznatků, zkušeností a dovedností, aby si osvojil své poznatky, pracovní postupy a technologie potřebné pro kvalifikovaný výkon budoucího povolání (DYTRTOVÁ 2004). A botanické, ekologické a environmentální disciplíny jsou velmi vhodnou platformou pro inovace ve výuce, které mají směřovat k aktivnímu vzdělávání. Při výuce environmentalistiky na katedře biologie PedF UHK převládalo předávání rozptýlených poznatků v oddělených kurzech, proto se autorka zasadila nejprve o inovaci výuky ekologie (MÁLKOVÁ 2004) a posléze o zavedení nových předmětů: 95 Úvod do ŽP a environmentalistiky, Exkurze Životní prostředí, Vegetace ČR, vždy byli využiti odborníci z dalších VŠ i z praxe. Snahou je atomizované poznatky a dovednosti propojit a systematizovat (v oblasti teoretické i praktické) pro integrovaný pohled na tuto problematiku. Ačkoliv MŠMT ČR v r. 2001 uveřejnilo Státní program EVVO, klíčovým a limitujícím problémem jeho realizace na školách zůstává nedostatečná připravenost řady pedagogů. Na fakultách připravujících učitele je třeba otevírat více integrovaných kurzů a seminářů, které zahrnují nejen studium ekologie, ŽP, EV a UR, ale i jejich didaktiky (KMINIAK 2001). Pro pochopení a přijetí principů UR je ve školách nutné víc používat aktivizující metody: projektové vyučování, diskuze, vycházky, komplexní exkurze konané v chráněných územích i v antropicky narušených stanovištích, návštěvy výstav, expozic, center a středisek ekologické výchovy, botanických a zoologických zahrad (DYTRTOVÁ et SANDANUSOVÁ 2004, MÁLKOVÁ et al. 2004a, c). Hlavním cílem aktivních forem výuky je zkvalitnění výchovy a vzdělávání k UR a rozvoj profesní kompetence učitele v souvislosti se studovaným aprobačním předmětem. Uvažované kompetence posluchače biologie v oblasti ekologie, environmentalistiky a UR mají stránku: obsahovou, věcnou (znalost problematiky ŽP a ekologie, poznání základních přírodních biotopů ČR, jejich dominantních a diagnostických druhů, stupně narušení, propojení biologických poznatků s historickými, geografickými, ekonomickými a dalšími aspekty, včetně uměleckých využívajících emotivní složku), dovednostní, dovednosti psychopedagogické (řešení konkrétního problému v praxi, vzájemná komunikace a diskuse s odborníkem a v budoucí praxi i se žáky a studenty, návrhy postupů řešení problémů a aplikace znalostí, tvorba výukových pomůcek, orientace v terénu, schopnost dokumentace různými metodami), informační (umět vyhledávat informace z různých zdrojů, ovládat a využívat moderní informační technologie, zejména IKT a internet), osobnostní (pochopení zdravého a vyváženého ŽP jako jedinečné hodnoty, rozvoj etické a emocionální složky, nadšení pro obor, kultura jednání, vymezení hierarchie životních hodnot a životního stylu jedince, neformálně přesvědčit o potřebě celoživotního vzdělávání, být pro žáky přirozenou autoritou a příkladem, atd.). Je třeba do našeho školství více vnášet prvky samostatnosti a kreativity. Cílem je, aby žáci a studenti měli dobré vědomosti, dovednosti (včetně komunikativních, personálních a sociálních) a pevné postoje. Snahou je, aby získali kompetence odborné i občanské. Zejména budoucí učitelé musí pochopit, že díky aktivním formám výuky si snadněji a trvaleji osvojí vědomosti a dovednosti, naučí se práci v kolektivu, zodpovědnosti za svěřený úkol, práci s literaturou a počítačem, výrazně zlepší komunikativní dovednosti. Je třeba, aby si do své budoucí praxe odnesli zkušenost, že učitel, který motivuje žáky a podněcuje u nich zájem, vede je k samostatnosti v řešení problémů, ve vyhledávání informací, navozuje komunikaci a opírá se o přímou zkušenost žáků s realitou, zařazuje vyučovací metody interdisciplinárního aktivního učení (viz výše), bude mít u svých žáků lepší studijní výsledky. Takový učitel může bez obav zadat i samostatné práce posluchačů a ti budou schopni je vypracovat, prezentovat a výsledky obhajovat. Příkladem takové samostatnosti je zadávání seminárních prací u studentů biologie v 2. ročníku po probrání 4 semestrů botanických a ekologických disciplín a úvodu do ŽP a EV. V rámci geobotanického zhodnocení vybraného územního celku vypracují 96 k řešené oblasti literární excerpci, dále inventarizační průzkum konkrétních pět odlišných stanovišť, provedou fytocenologické zhodnocení, rozbor antropického ovlivnění, vymapování chráněných či invazních druhů popř. nevhodných zásahů člověka nebo zvěře, fenologické pozorování tří taxonů, návrhy managementu, vypracují návrh na dvouhodinovou naučnou stezku, vše zdokumentují a jsou schopni též ostatním studentům představit a dotazy obhájit. Desetiletí výchovy a vzdělávání pro UR je i důvodem pro zavedení těchto idejí do obsahu vzdělávacích projektů. Úkolem je formování interdisciplinárního myšlení a chování, které je založeno na zásadách pochopení principů a vztahů v přírodě (opírá se o znalost přírodnin), nutnosti ochrany a tvorby ŽP, sounáležitosti a je založeno na zásadách UR. Žáci a studenti si neosvojí zásady formálním odpřednášením, vhodnější je využívání aktivizačních metod. Jednou z nejaktivnějších metod jsou společná komplexní studia vyučujícího a studentů konkrétních ochranářských či vědeckých problémů. Tento způsob je sice časově i technicky náročný, ale po více než 25letech praxe vysokoškolského pedagoga nejúčinnější. Cílem společných studií je odborné zdokonalení vědomostí studentů i komplexní přístup k zadaným úkolům, od excerpce historických pramenů, antropického ovlivňování, přírodních charakteristik, praktického poznávání metod výzkumu při sběru dat (analýza), dokumentace grafická či fotografická, statistické a grafické zhodnocení dat (syntéza), interpretace výsledků, příprava výstupů formou článků, posterů, referátů (generalizace). Neméně důležité je i posílení zodpovědnosti a sounáležitosti v kolektivu. Součástí společných prací je transformace výsledků do vyučovacího procesu (tvorba učebních pomůcek, naučných stezek, podkladů pro exkurze atd.). Studenti se naučí zodpovědnému, kladnému a pečlivému přístupu k týmové i samostatné práci (v kolektivu každý plní dílčí úkol). Důležité je i využívání spolupráce s ekologickými institucemi, centry a středisky ekologické výchovy, muzei, referáty ŽP, správami chráněných území (což je důležité jak pro samotné plnění projektu, tak pro budoucí spolupráci při výkonu povolání). Společná studia vyučujícího a studentů v odborných i výchovně vzdělávacích projektech jsou velmi efektivní vyučovací formou, založenou na týmové práci. Důležité je jasně stanovit cíl, nastínit možné hypotézy, postupy, metody studia, požadované výstupy a jejich prezentace. Na začátku je třeba rozdělit úkoly jednotlivým členům týmu, dát jasný organizační a časový plán realizace projektu. Nutné je mít technické a finanční zabezpečení. Důležité je závěrečné zhodnocení projektu. Využívány jsou mezipředmětové souvislosti. Organismy, biotopy, jevy a procesy jsou poznávány dlouhodobě v přirozeném prostředí. Získávány jsou vědomosti, dovednosti a zkušenosti bezprostředním pozorováním a měřením v přirozených podmínkách, což vede k větší fixaci poznatků a dovedností než při výkladu ve třídě. Využívána je názorná složka smyslového poznávání. Je to nejúčinnější forma přímého studia přírody. Při vytyčení problémových úkolů student aktivně, cíleně spolupracuje v kolektivu a zároveň samostatně plní jemu zadaný úkol a hledá řešení (za pomoci vyučujícího i ostatních členů kolektivu) na základě dosavadních poznatků, zkušeností a dovedností. Důležitá je spojitost teorie s praktickou aplikací. Využívána je zvýšená tvůrčí aktivita, myšlení a konání členů týmu a dále multidisciplinární přístup umožňující nahlížet na jev či problém z více hledisek, což pomáhá objevovat souvislosti. Prolínání přístupů (historického, systematického, fytocenologického, ekologického, ekonomického i uměleckého) směřuje k jednomu z cílů vzdělávání budoucích učitelů přírodopisu a biologie, totiž dovednosti 97 samostatně „ekologicky“ myslet. Vyučující je koordinátor, provádí nejodbornější práce, dohlíží na pečlivé plnění úkolů, konzultuje a pomáhá při objektivních obtížích, motivuje ke kreativitě, usměrňuje, klade důraz na složky dovednostní a komunikační, na schopnost samostatně uvažovat, aktivně se zapojovat (nebát se klást otázky a diskutovat), kriticky myslet, formulovat vlastní hypotézy, osvojovat si metody, syntetizovat a generalizovat výsledky a umět je transformovat i do praktické výuky. Nevýhodou této komplexní metody vzdělávání a výchovy je časová, materiální a finanční náročnost. Ideální je zajistit podmínky pro úspěšné řešení v rámci financovaných grantů. 5. Ověřování účinnosti používání aktivizujících metod Na základě zkušeností vyučujícího i s pomocí vyhodnocení vyplněných anonymních dotazníků bylo prokázáno, že zavádění aktivních forem i metod výuky se odráží v lepších vědomostech, dovednostech, zájmu o obor, mnozí účastníci získávají lepší vztah k přírodě, k práci v kolektivu atd. Absolventi pracující na grantech mají většinou nadprůměrné studijní výsledky, jejich diplomové práce jsou velmi kvalitní po stránce obsahové i formální. Studenti se podílí na odborných i didaktických a pedagogických výstupech (pomáhají při přípravě referátů, posterů, při tvorbě pomůcek i při výuce mladších studentů na exkurzích). Studenti nejsou pasivními pozorovateli, ale zapojují se aktivně. Kladně hodnotí společný výzkum, své poznatky i pocity a preferují do budoucna více této praxe. Řada z absolventů společných výzkumů pokračovala a pokračuje v doktorandských studiích, jedna dokonce v Upsale. Nikdo ze zapojených studentů neopustil obor. Většina působí na školách a v centrech ekologické výchovy, někteří jsou předními odborníky v AOPK, v muzeích atd. 6. Příklady zapojení studentů katedry biologie UHK v projektech autorky Za názvy projektů jsou roky plnění, stručná charakteristika, počty zapojených studentů: 1. SPOLÚČAST STUDENTŮ NA ODBORNÝCH PROJEKTECH STUDIUM SYNANTROPIZACE VEGETACE V KRNAP (1991-2002) Výzkum antropofyt pro účinnou ochranu původních horských fytocenóz (jedno až tříleté projekty od MŽP ČR nebo AOPK ČR); mapování antropických zásahů, druhů významných (chráněných a ohrožených), apofytů i alochtonních taxonů, pedologické rozbory, fytocenologické snímky, zhodnocení 67 lemů cest a okolí 36 turistických center (19 studentů). VLIV ROZRŮSTAJÍCÍ SE KLEČE HORSKÉ NA VYBRANÉ DRUHY (1999-2001) MŽP ČR, projekt VaV/620/95: Ovlivnění tundrových geobiocenóz Krkonoš vysokohorským zalesňováním, UHK subprojekt: Vegetační dynamika v mladých a dospělých porostech kleče horské na hřebenech Krkonoš (s doc. Wagnerovou); detailní monitoring vegetačních změn pod vlivem rozrůstající se kleče – v porostech přirozených i uměle vysazených (5 studentů). STUDIUM KLÍČIVOSTÍ TRAVNÍCH DOMINANT KRKONOŠ (1988-2001) MŽP ČR, projekt VaV/610/3/00: Komplexní analýza dlouhodobých změn krkonošské tundry. UHK subprojekt: Vyhodnocení klíčivostí travních dominant tundrových ekosystémů KRNAP; vliv nadmořské výšky, počasí, doby sběru, způsobu uskladnění 98 obilek na hodnoty, statistické zhodnocení rozsáhlého souboru dat (podíl cca 11 studentů při sběru, přebírání, třídění obilek). POROVNÁNÍ DRUHOVÉ DIVERZITY ZÁKLADNÍCH BIOTOPŮ V OKOLÍ LOMU V HORNÍM LÁNOVĚ V PODKRKONOŠÍ (2002-2005) Projekt PedF UHK na specifický výzkum, detailní biologické hodnocení v malém, ale heterogenním území, 19 různých biotopů na 60 ha, statisticky prokázána rozdílná biodiverzita v závislosti na různém geologickém podloží, geomorfologii terénu, vlhkostních poměrech a na stupni antropického narušení. Doplněny existující botanické poznatky od počátku 20. st.; inventarizace 37 různých stanovišť, zachyceno 1 996 lokalit 43 významných druhů a 94 míst fytocenologických snímků. Naměřené hodnoty byly převedeny programem ArcWiew do ortofotomap, data zpracována programy Dbreleve, TWINSPAN, Shannon-Wienerův index diverzity, vyrovnanosti a druhové bohatosti, ordinace druhů metodou DCA, rozložení společenstev i cévnatých druhů rostlin v prostoru podle jednotlivých ordinačních os, didaktická transformace – připravena komplexní exkurze, postery a výukové CD jako motivace před návštěvou i pro opakování (MÁLKOVÁ 2005b). Zapojeni 3 studenti. BIOLOGICKÉ HODNOCENÍ OKOLÍ ROKYTENKY, HVĚZDNÉ A ZÁHORSKÉHO POTOKA V PODORLICKU (2001-2003) Komplexní podklady pro vyhlášení přírodního parku Rokytenka a Hvězdná s detailním vymapováním biotopů a významných taxonů (1 studentka). FLORISTICKÝ A FYTOCENOLOGICKÝ VÝZKUM VYBRANÝCH LOKALIT ORLICKÝCH HOR, KRKONOŠ A JEJICH PODHŮŘÍ (od r. 2004 dosud) Projekt PedF UHK na specifický výzkum, detailní biologické hodnocení vybraných botanických lokalit, které zpravidla degradují v důsledku špatného managementu a je třeba je zachránit, neboť je zde vysoká koncentrace ochranářsky významných druhů (účastno zpravidla ročně 5 studentů). MAPOVÁNÍ INVAZNÍCH ROSTLIN NA ÚZEMÍ MĚSTA HRADCE KRÁLOVÉ (od. r. 2005 dosud, 8 studentek). Víceletý projekt od Magistrátu města; detailní vymapování a fotodokumentace vybraných nebezpečných taxonů, jejich vitalita, způsob šíření, výstupy slouží zejména jako podklad pro útlumový management, ale i sledování účinnosti technických opatření v trvalých plochách. 2. ZAPOJENÍ DO VÝCHOVNĚ VZDĚLÁVACÍCH PROJEKTŮ Navázali jsme na zkušenosti z velmi úspěšného mezinárodního výchovně vzdělávacího projektu AQUA TEMPUS Školy za živé Labe (MÁLKOVÁ et WAGNEROVÁ 1998, 2000, 2001). Po dobu trvání projektu prošlo kurzy jen v ČR zhruba 80 pedagogů a cca 90 studentů PedF UHK (většina pomáhala na zapojených školách jako instruktoři a získávali tak první pedagogické zkušenosti). Monitoring ŽP pokračuje na katedře biologie ve formě výběrového cvičení a nadále je prováděn na řadě škol (obtížnost podle věku a zaměření žáků a studentů). Posun ve zkvalitnění ekologické výuky umožnily i přijaté projekty FRVŠ v letech 2003, 2004, 2006, 2008 (viz výše). Projekty byly a jsou plněny s využitím specialistů z jiných VŠ, z praxe a výzkumných ústavů (MÁLKOVÁ et al. 2004c). Aktivně byli a jsou zapojováni i studenti. Připojujeme se konkrétními akcemi k deklaraci přijaté na sympoziu Environment and Universities in Europe v r. 2003 v Praze. Ta vyzvala účastníky k podpoře environmentálního výzkumu na svých univerzitách a k předávání jeho výsledků 99 studentům. I na UHK usilujeme o zavedení nové koncepce výuky v environmentalistice a ekologii. 7. Další vzdělávání environmentalistiky učitelů a veřejnosti v oblasti biologie, ekologie a V současnosti je našim cílem nejen inovovat výuku u studentů biologie, ale i u učitelů z praxe. Od podzimu 2005 do podzimu 2006 probíhal projekt od Královéhradeckého kraje „Další vzdělávání pedagogů a studentů učitelství v oblasti EV ve východočeském regionu“ – pro biology. Od prosince 2006 do 8.2.2008 se uskutečnil druhý projekt stejného názvu, ale byl věnován získání ekologického a environmentálního minima pro učitele nebiologických oborů. Mezi základní cíle projektu patřilo rozvinout a zejména inovovat znalosti, vědomosti a dovednosti studentů učitelství ve vyšších ročnících studia (jež neprošli předměty úvod do ŽP a EV, ekologická výchova) a především u učitelů ze škol a dalších výchovně vzdělávacích pracovníků mimoškolských zařízení (z domů dětí a mládeže, CEV, SEV aj.) v oblasti environmentální problematiky. Cílovou skupinou byli budoucí i stávající pedagogové z Královéhradeckého kraje, ale i z krajů Pardubického a Vysočina, neboť na jejich území se nenachází vysoká škola s obdobným zaměřením. Posluchačům má napomoci pochopit environmentální výchovu nikoli jako izolovaně stojící vyučovací předmět, ale jako integrální a integrující složku celého výchovně vzdělávacího procesu. Tedy orientovat učitele na aplikaci environmentálních témat ve školní praxi, pokud možno pomocí moderních forem a aktivizujících metod výuky. Krom námětů pro zavádění moderních forem výuky si projekt klade za cíl vrátit pedagogy i jejich žáky do přírody, připomenout jim důležitost školních vycházek a exkurzí jako jednoho ze základních a přitom nejúčinnějších motivačních faktorů v edukačním procesu. Prostředkem k tomu je komplexní exkurze do modelového území s propojením poznatků a dovedností z různých předmětů. Dílčím cílem je i pořízení pomůcek a výukových materiálů pro použití v kurzu i v praxi (velkoplošné postery modelových území, zpracování komplexní exkurze, fotokatalogy, přednášky kurzů). Na přednáškách se podíleli i externí pracovníci z Referátu ŽP Královéhradeckého kraje, z Institutu dalšího vzdělávání ČZU Praha, Katedry biologie a didaktiky UK Praha, FPV UKF v Nitře, na komplexní exkurzi se podíleli pracovníci Správy KRNAP. Každý z obou projektů měl časovou dotaci 36 hod a spočíval v uskutečnění čtyř čtyřhodinových seminářů a komplexní dvoudenní ekologické exkurzi do Krkonoš (vlastní jádrové území národního parku) a Podkrkonoší (širší okolí vápencového lomu a slatiny na Bíneru v Horním Lánově). Oba kurzy akreditované MŠMT ČR absolvovalo celkem 79 účastníků a učitelé mají velký zájem na pokračování, nejen v návodech zavádění metod, forem, přípravy ŠVP v oblasti EVVO, projektů, komplexní interdisciplinární propojování poznatků z přírodních věd, ale velký zájem projevili o sebevzdělávání v oblasti nových trendů a oborů – biotechnologie, alternativní zdroje energie, novinky a praktické uplatňování genetiky v praxi, NATURA 2000, dohodnuta byla i témata dílen a komplexní půldenní a vícedenní exkurze atd. Od září 2008 do března 2010 se probíhá kurz ekogramotnosti pro veřejnost – 60 hodin, z toho 20 je věnováno teorii a 40 praktickému poznávání ve vybraných územích. 100 8. Elektronické podpory k modernizaci výuky botanických a ekologických disciplín Dále jsou představeny tři interaktivní a interdisciplinární podpory s využitím počítačů (MÁLKOVÁ 2007b) s cílem optimalizovat výuku botanických a ekologických předmětů. Jsou určeny i pro DVPP, Univerzitu III. věku a zájemcům o přírodu. Cílem je nejen zlepšit poznávání, ale zejména mají být výrazně motivačním prvkem pro praktické poznávání organismů, společenstev, krajiny a přírody v nejširším slova smyslu. Mají nalákat k návštěvě přírody a přispět k vytváření lepšího přístupu k přírodnímu a ŽP. Využívají zájmu mladé generace o práci s počítačem – učit se hravě, interdisciplinárně. 9. Představení výukové podpory Krkonoše a Podkrkonoší Program seznamuje s přírodou a zajímavostmi celého území Krkonošského národního parku a jeho ochranného pásma a zejména chce motivovat k poznávání přírody v terénu (MÁLKOVÁ 2008). Výuková podpora Krkonoše a Podkrkonoší vyšla v říjnu 2008 v nakladatelství GAUDEAMUS univerzity v Hradci Králové. Nabízí komplexní poznávání přírody celého území národního parku a jeho ochranného pásma a to hravě a interaktivně. Využívá zájmu mladé generace o práci s počítači a hlavně seznamuje s územím v různých ročních obdobích. DVD obsahuje textového průvodce a program v prostředí ArcReader a návod na jeho používání. Lze si nalézt trasu, zjistit její délku, převýšení, poznat zde přírodní poměry, historii, geografii, základní společenstva a organismy i jejich ochranu, dopady nadměrných lidských aktivit. Je možné si zvolit letecké snímky, turistickou mapu, cestní síť, zonaci, geologii, hydrologii, pedologii, vrstevnice, lesnické mapy, potenciální vegetaci, lavinové dráhy. Předloženy jsou 3 okružní trasy (oblast Sněžky, Rýchor a lomu v Horním Lánově) s 50 zastávkami, kde si lze otevírat 3 typy panelů: - textové (údaje historické, geografické, přírodovědné – zejm. společenstva a jejich typické organismy), - geobotanické (krajina, biotopy a rostliny v různých fázích vývoje a vegetačním období - popsáno je cca 780 fotografií pořízených autorkou), - zoologické (popsáno cca 100 fotografií autorky a zejména poskytnuté zoology). Pomůcka Krkonoše a Podkrkonoší je určena hlavně studentům biologie PedF UHK k výuce botanických a ekologických disciplín a účastníkům studia Koordinátor EVVO a v rámci dalšího vzdělávání pedagogických pracovníků. Může však sloužit všem zájemcům o přírodu našeho prvního národního parku. Podpora byla vypracována za podpory projektů ZPG 200601 od Královéhradeckého kraje a TUL – Pregraduální a rozšiřující vzdělávání na pedagogických fakultách; CZ.04.1.03/3.2.15.2/0216. Autorem technické stránky je ing. Tomáš Lhota, s popisem zoologických objektů vypomohl. Mgr. Josef Hotový. 10. Léčivé rostliny Podpora Léčivé rostliny vyšla také v říjnu 2008 v nakladatelství GAUDEAMUS univerzity v Hradci Králové a představuje na CD komplexně 200 běžných rostlin rostoucích ve Střední Evropě z hlediska jejich taxonomie, morfologie, stanoviště, zevního a vnitřního užití, obsahových látek. Texty jsou zpracovány v tabelární podobě a jsou doplněny 400 barevnými fotografiemi autorky (MÁLKOVÁ 2008). Hypertextově 101 zpracovaný program seznamuje s 200 rostlinami. Lze si je vybírat podle české i latinské abecedy, podle 150 různých účinků (ty jsou řazeny jak abecedně, tak podle lokalizace na těle člověka). U každé rostliny jsou minimálně 2 fotografie, název český a latinský, zařazení do čeledi česky i latinsky, stupně ochrany nebo označení u jedovatých, dále typická stanoviště, jaká morfologická část a kdy se sbírá, jaké jsou účinky, použití vnitřní a vnější. Vše je zpracováno přehledně v tabulkách. Součástí je literatura a návody na použití i zpracování rostlinného materiálu (sběr, sušení, příprava čajů, nálevů, odvarů, mastí, tinktur, šťáv, obkladů, koupelí). Jsou vysvětleny i odborné termíny lékařských účinků. Pomůcka je určena zejména studentům biologie PedF UHK k výuce botanických a ekologických disciplín, zejména kurzu Užitková botanika. Poučit a potěšit se mohou i zájemci z široké veřejnosti. 11. Vegetace ČR (I. díl Lesy) Předložené výukové CD vyjde v listopadu ve firmě Pachner Praha, která se zabývá tvorbou a propagací výukového softwaru. Pomůcka seznamuje se všemi hlavními typy lesních společenstev v České republice a to velmi názorně s využitím bohaté a kvalitní fotodokumentace. Předloženy jsou: mokřadní olšiny, lužní lesy, dubohabřiny, suťové lesy, bučiny na živinami chudých a bohatých podkladech, doubravy kyselé a teplomilné, bory, smrčiny a rašelinné lesy. U každého typu lesů naleznete záběry společenstev a hlavně obsažené druhy v jednotlivých patrech (stromovém, keřovém, bylinném, popř. i mechovém). Všechny druhy uvedené ve strukturovaných textech jsou zároveň zachyceny na fotografiích, zpravidla v různých fázích vývoje (kvetoucí, plodné, tvary listů, celé rostliny atd.). U každé fotografie autorky je název český, latinský, poznámka morfologická nebo ekologická, u ochranářsky významných druhů je uveden stupeň ochrany. Součástí jsou i mapy rozšíření základních typů lesních biotopů v České republice. Zvoleny jsou dvě odborné úrovně – základní a podrobná s členěním podle Katalogu biotopů ČR (CHYTRÝ et al. 2001). Lze si otevírat okna: charakteristika, složení po patrech, rozšíření a ekologie (zde význam, ohrožení a návrh na zachování přirozené druhové skladby). Ve všech oknech je zhruba po 8 popsaných fotografiích, v složení jsou pak fotografie pro všechny uvedené druhy a to po patrech. Všechny uvedené pojmy jsou vysvětleny v rejstříku pojmů. Pro zpestření slouží zajímavosti z různých oblastí (např. léčivé nebo invazní druhy, charakteristika základních dřevin aj.). Součástí jsou testy (pro každý typ společenstva zpravidla 11, z toho cca 5 s použitím výběru z fotografií). Nejsou testovány jen vědomosti, ale zejména dovednosti. Hlavním cílem výukové pomůcky je žáky, učitele i širokou veřejnost motivovat pro praktickou návštěvu přírody a zároveň podporovat práci s počítačem. Snahou je také přiblížit rostliny v jejich přirozeném stanovišti a ukázat pomocí popisů rostlin na jejich morfologii, stupeň ochrany, zajímavosti, stanoviště, hospodářské využití, ekologické nároky k základním ekologickým faktorům. 102 12. Závěr Příspěvek v úvodu odůvodňuje nutnost změn ve vzdělávání – přizpůsobit ji novým celospolečenským potřebám, vymezit nové cíle, užívat aktivizující formy, metody a měnit postavení učitele. Dále jsou nastíněny dlouholeté zkušenosti hledání optimálních forem a metod výuky botanických a ekologických disciplín na katedře biologie PedF UHK. Zdůrazněna je velká role přijatých grantů při zvyšování kvality výchovy a vzdělávání. Díky využití informačních technologií, přípravě multimediálních výukových pomůcek a fotokatalogů lze omezovat teoretickou výuku ve prospěch moderních forem a aktivních metod výuky s cílem aktivně zapojit studenty do problémů, využít estetického vnímání, podnítit u mladých lidí kreativitu, samostatné dílčí řešení problémů v projektovém vyučování, podněcovat u nich zájem o obor. Větší prostor je věnován diskusím s odborníky, cvičením v laboratořích a v terénu, zejména komplexním interdisciplinárně pojatým exkurzím, samostatné tvůrčí práci v rámci seminárních a diplomových prací, zapojování do výchovně vzdělávacích i odborných projektů (do nichž se zapojují zejména mimo rámec povinné výuky). Důraz není kladen na předávání izolovaných poznatků, ale na získávání dovedností, na pochopení principů a vztahů (zejména k přírodě, krajině, organismům a k životu obecně). U budoucích učitelů je neustále zdůrazňováno didaktické hledisko. V příspěvku jsou též ukázky konkrétních odborných i výchovně vzdělávacích projektů, na kterých se podílí autorka společně se studenty. Krom odborného růstu studentů byl na zřeteli i aspekt didaktický – potřeba přenést získané výsledky do odborných i populárních publikací, prezentovat data i jejich využitelnost na konferencích a především ukázat jejich aplikaci v běžné výuce botaniky, ekologie, ochrany ŽP a výchovy k UR. Se závěry byla seznamována i laická veřejnost ve dnech otevřených dveří, na univerzitě III. věku, odborníci na konferencích i v publikacích. Připravené pomůcky byly a jsou používány v běžné výuce pro všechny studenty. Kvalitativní posun ve vzdělávání se odráží v lepších studijních výsledcích posluchačů a vzrůstá zájem o problematiku (účast na nepovinných seminářích, přednáškách, exkurzích, projektech). Zapojení studentů do odborných a pedagogických ekologických projektů je velmi efektivní a aktivizující metodou výchovy a vzdělávání budoucích pedagogů a nezanedbatelný je i význam výchovný: posílení odborných vědomostí, dovedností a návyků komplexním způsobem, práce s textem, internetem, přístroji, ověřování účinnosti jednotlivých metod, schopnost zpracovávat data (vědecky správně zhodnotit a zevšeobecnit), dokumentovat průběh výzkumů, dělat odborné i didaktické výstupy. Rozvíjeny jsou pozorovací schopnosti, tvořivost a logické myšlení, kreativita, komunikativnost, výrazně posílena je i emotivní složka (radost z tvořivé práce v pěkném prostředí, zájem o přírodu a její ochranu). Nezanedbatelný je význam didaktický, neboť vědecké poznatky jsou transformovány do běžné výuky (viz výše). Zapojení do experimentů je význačným prostředkem smyslového a rozumového poznávání. Má velký význam pro získávání poznatků, zkušeností a názorů. Následný metodický rozbor, zhodnocení a transformace do výuky zvyšuje didaktickou hodnotu společného úsilí. Zejména v terénu je ideální možnost podpořit kladný vztah k přírodě a motivovat k většímu zájmu o problematiku ochrany a tvorby ŽP, ukázat nutnost změn v postojích k čerpání zdrojů z přírody, rozvíjet úctu a cit k živé a neživé přírodě, podporovat citlivé vnímání a prožívání krásy, ovlivňovat životní styl, spolupodílet se na změně hodnotové orientace, vysvětlit zásady TUR, posilovat ekologickou gramotnost. Propojení teoretické i praktické komplexní výuky v terénu, který sami dobře známe (jeho historii, geomorfologii, geologii, klima, pedologii, původní i současnou biodiverzitu, reprezentativnost a zachovalost 103 biotopů, rozsah antropického ovlivnění, problémy ochrany přírody, management) se jeví jako optimální forma edukace k UR. Společné týmové řešení projektů pomáhá zkvalitnit u studentů oborově odborné znalosti a dovednosti, podporuje u nich zájem o ochranu a tvorbu ŽP a zdravý životní styl. V posledních letech členové katedry rozvíjí ekologickou gramotnost nejen studentů na vysoké škole v rámci jejich pregraduální přípravy, ale podílí se i na celoživotním vzdělávání – především pedagogických pracovníků. Uvedeny jsou tři projekty získané od Královéhradeckého kraje. V závěru jsou vyjmenovány autorkou vytvořené podpory, které jsou tvořeny i v rámci tohoto projektu ESF Pregraduální a rozšiřující vzdělávání na pedagogických fakultách. 13. Použitá literatura: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. DLOUHÁ, J. [ed.] (2002): Inovace VŠ výuky v environmentálních oborech. K udržitelnému rozvoji. UK Centrum pro otázky ŽP, Praha. DYTRTOVÁ, R. (2004): Pedagogická propedeutika UR. ČZU Praha, 74 pp. DYTRTOVÁ, R. (2007): Výzkum osobnosti učitele v kontextu EVVO. In: Příprava učitelů v dekádě vzdělávání a výchovy k UR. Sborník abstraktů III. Mezin. Konfer., Tatranská Štrba, s. 11-12. DYTRTOVÁ, R. et SANDANUSOVÁ, A. (2004): Kapitoly z pedagogické praxe. ČZÚ Praha, kat. pedagogiky, FPV UKF Nitra, kat. zoologie a antropologie. CHYTRÝ M., KUČERA T., KOČÍ M. [eds.] (2001): Katalog biotopů ČR. Interpretační příručka k evropským programům Natura 2000 a Smaragd. AOPK ČR, Praha, 304 pp. KMINIAK, M. (2001): Aspekty z didaktiky environmentalistiky na školách. In: Sborník mezin. konference Didaktika biologie a didaktika geologie, Praha, s. 191194. KVASNIČKOVÁ, D. (2007): Komplexní pojetí vzdělávání pro udržitelný rozvoj – ekogramotnost. Praha, EDUCO, 2007a, 3: 7-10. LIŠKOVÁ, E. (2001): Environmentální výchova jako součást všeobecného základu v přípravě budoucích učitelů. Praha, PedFak UK. MÁLKOVÁ, J. (1998): Prvky ekologické výchovy na katedře biologie Vysoké školy pedagogické v Hradci Králové. In: Sborník mezin. konference, Inźynieria procesowa w ochronie środowiska, Opole, Polsko, s. 75-79. MÁLKOVÁ, J. (1999): Příklady ekologické výchovy posluchačů katedry biologie VŠped v Hradci Králové. In: Sborník mezin. konfer. Environmentální vzdělávání a výchova na VŠ připravujících učitele a výchovné pracovníky, Uherské Hradiště, 26. a 27. 11. 1998, s. 57-60. MÁLKOVÁ, J. (2001): Ekologická výchova na příkladu biologického monitorování mezinárodního projektu AQUA TEMPUS. In: Sborník Mezin. Konfer.: Ekologická výchova ve školách, 27.1.2000, Vita Ostrava, s. 1-4. MÁLKOVÁ, J. (2004): Inovace ekologických disciplín. m.s. Závěrečná zpráva projektu FRVŠ pro r. 2003. Depon. in MŠMT ČR Praha. MÁLKOVÁ, J. (2005a): Zapojení studentů do odborných i pedagogických ekologických projektů. In: Pedagogický výzkum: Reflexe společenských potřeb a očekávání? Sborník Mezin. Konfer. ČAPV: Olomouc: PedF UP, s. 176-179. 104 14. MÁLKOVÁ, J. (2005b): Studium flóry a vegetace v okolí lomu v Horním Lánově (přenos výsledků ze společného výzkumu VŠ učitele a studentů do výuky). In: Zborník Mezin. Konfer. Metodologické aspekty a výskum v oblasti didaktík prírodovedných, polnohospodárskych a príbuzných odborov, 13-15.1.2005, Tatranská Štrba, Prírodovedec, Nitra, 171: 54-60. 15. MÁLKOVÁ, J. (2005c): Zavádění tématu udržitelného rozvoje na kat. bi PedF UHK (proč, jak, příklady, úskalí, plány). In: Sborník Mezin. Konfer.: Co znamená udržitelnost pro univerzity, 5.-6.9.2005, Centrum pro otázky ŽP, UK Praha, Jinonice, s. 101-109. 16. MÁLKOVÁ, J. (2006a): Zkvalitnění vzdělávacích procesů v botanických a ekologických disciplínách na PedF UHK. In : Současné metodologické přístupy a strategie pedagogického výzkumu. Sborník příspěvků na CD-ROMu, 14. konference ČAPV, Plzeň: PedF ZU, 13 pp. 17. MÁLKOVÁ, J. (2006b): Další vzdělávání pedagogů a učitelů v oblasti EVVO. In: Příprava učitelů a výzkum v oblasti didaktik přírodovědných, zemědělských a příbuzných oborů. Sborník Mezin. Konfer. Praha EDUCO, 2: 37-41. 18. MÁLKOVÁ, J. (2007a): Příprava učitelů a studentů učitelství v dekádě vzdělávání a výchovy k udržitelnému rozvoji východočeském regionu. Praha: EDUCO,, 3: 35-38. 19. MÁLKOVÁ, J. (2007b): Zkušenosti s využitím počítačů při vzdělávání biologie. In : Infotech. Sborník referátů mezin. konf. Olomouc: PedF UP, s. 816-820. 20. MÁLKOVÁ, J. (2007c): DVPP – cesta ke zkvalitnění ekogramotnosti. In: Svět výchovy a vzdělávání v reflexi současného pedagogického výzkumu. Sborník příspěvků XV. mezin. konf. ČAPV, České Budějovice: PedF JČU, s. 1-13. 21. MÁLKOVÁ, J. (2008): Optimalizace výuky v botanických a ekologických disciplínách. – Sborník abstraktů IV. Mezin. konfer. Příprava učitelů v kontextu evropského vzdělávání, Praha, EDUCO 30-31. 22. MÁLKOVÁ, J., BÖHNISCH, R. (2004): Edukace k UR na PedF UHK. In. Zborn. Mezin. Konfer.: Kultúra – priestor interdisciplinárneho myslenia, září 2004, UKF Nitra, 5: 9-15. 23. MÁLKOVÁ, J., KŮLOVÁ, A. et BİHNISCH, R. (2004a): Inovace ekologických disciplín na katedře biologie PedF UHK. Praha: Biologie - chemie - zeměpis, SPN Praha, 2: 64-67. 24. MÁLKOVÁ, J., KŮLOVÁ, A. et BİHNISCH, R. (2004b): Výuka ekologie na UHK – Pokus o posun od atomizace k systémovosti. In: Sborník mezin. konference: Didaktika biologie a geologie v přípravě a dalším vzdělávání učitelů, PřírFak UK, Praha, s. 98-103. 25. MÁLKOVÁ, J., BÖHNISCH, R. et KŮLOVÁ, A. (2004c): Výchova a vzdělávání učitelů k udržitelnému rozvoji na PedFak UHK. Praha: In: Sborník mez. konference UNESCO: Učitel a vzdělávání pro udržitelný rozvoj, PřírFak UK, s.: 113-120. 26. MÁLKOVÁ, J. et WAGNEROVÁ, Z. (1998): Project Schools for a living Elbe. IUCN CCE Newsletter, Brusel, 14/27: 13. 27. MÁLKOVÁ, J. et WAGNEROVÁ, Z. (2000): Geobotanické monitorování životního prostředí v povodí Labe. In: Sborník mezin. konference Hodnocení vlivů na životní prostředí, 4. Mezin. konference IUPPA, Praha, 11.-14. září 2000, sekce A: 33-37. 28. MÁLKOVÁ, J. et WAGNEROVÁ, Z. (2001): Aktivizující metody v předmětech botanických a ekologických disciplín na UHK. In: Sborník mezin. konference, 105 29. 30. 31. 32. Didaktika biologie a didaktika geologie – současnost a perspektivy, PřírFak UK, Praha, s. 94-97. SANDANUSOVÁ, A., MARENČÍK, A., ZIMA, M. (2004): Možnosti realizácie environmentálnej výchovy na školách. In : Učitel a vzdělávání pro udržitelný rozvoj. Sborník Mezin. Konfer. UNESCO. Praha: PřF UK, s. 239-243. ŠVECOVÁ, M. (2004): Udržitelný rozvoj v přípravě učitelů na VŠ. In : Učitel a vzdělávání pro UR. Sborník Mezin. Konfer. UNESCO. Praha: PřF UK, s. 131-137. ŠVECOVÁ, M. et al. (2007): Komplexní pojetí výchovy k udržitelnému rozvoji v přípravě učitelů na UK v Praze. Praha: EDUCO, 3: 31-34. RUŽIČKA, M. (2005): Úsilie o novú koncepci výučby v environmentalistike a ekológii. Životné prostredie, Ústav krajinné ekológie SAV Bratislava, 1: 5-9. 106 OHLÉDNUTÍ ZA PADESÁTI LETY FYZIKÁLNÍ OLYMPIÁDY Bohumil Vybíral Katedra fyziky a informatiky Pedagogické fakulty Univerzity Hradec Králové. Rokitanského 62, 50003 Hradec Králové, Česká republika. E-mail: [email protected] Abstrakt V souvislosti s 50. výročím Fyzikální olympiády (FO) v České republice a 40. výročím Mezinárodní fyzikální olympiády (MFO) je pojednáno o přínosu těchto soutěží k systematické přípravě talentované mládeže na tuto soutěž a její orientaci na budoucí profesní studium fyziky nebo technických teoretických disciplín. Je vzpomenut přínos českých osobností, zejména prof. RNDr. Rostislava Košťála, ke vzniku a rozvoji FO a MFO. Autor, jeden z organizátorů FO a MFO od samého jejich počátků, pojednává o historii, struktuře a úspěších těchto soutěží. Klíčová slova: Fyzikální olympiáda, systematická péče o talenty, studijní texty 1. Úvod Fyzika je sice krásná věda, avšak předpokládá u studentů určitý talent, vyžaduje od nich soustavnou práci a také znalosti matematiky. Rovněž určitou zručnost a trpělivost při experimentování. Proto fyzika není mezi mládeží příliš oblíbena. Fyzikální olympiáda (FO) byla zřízena proto, aby vyhledávala talenty na fyziku a jejich systematickou přípravou a soutěžením je získávala pro studium tohoto oboru, případně aplikovaných teoretických oborů techniky. Zkušenosti za 50 roků existence FO ukazují, že se ji to vcelku daří. 2. Z historie Fyzikální olympiády v České republice Soutěž Fyzikální olympiáda vstoupila do života naších středních škol právě před 50 lety, tedy ještě v tehdejším Československu. Po pokusném (nultém) ročníku FO, konaném ve školním roce 1958/59 jen ve třech tehdejších krajích (Brněnském, Olomouckém a v Praze) začala soutěž statutárně existovat od školního roku 1959/60. V tomto školním roce tehdy probíhal první ročník FO a v současném roce 2008/09 se tedy koná jubilejní 50. ročník. Na vzniku FO v české části republiky má zásluhu zejména prof. RNDr. Rostislav Košťál (Brno), prof. RNDr. Bedřich Havelka, DrSc. (Olomouc), prof. RNDr. Miroslav Valouch (Praha), RNDr. Marta Chytilová, CSc. (Brno), doc. RNDr. Vladimír Rudolf (Olomouc), Jan Tesař (Praha) a doc. RNDr. Bohumil Vlach (Brno). Ze slovenské části republiky pak František Púchovský (Žilina) a prof. 107 RNDr. Ján Fischer (Bratislava). Soutěž se v prvních pěti ročnicích konala jen pro žáky středních škol (kategorie A, B, C a po prodloužení střední školy i v kategorii D) a probíhala ve dvou kolech: ve školním (přípravném) a v krajském kole; pro nejvyšší kategorii A bylo pořádáno ještě třetí kolo – celostátní. Od šestého ročníku FO byly do soutěže zapojeny i základní školy (kat. E), kde soutěž probíhala ve školním (přípravném) a v okresním kole. Později byla soutěž pro žáky základních škol rozšířena a byla zřízena ještě kategorie F pro předposlední ročník základní školy (tehdy to byla sedmá třída). Pro kategorii E bylo organizováno rovněž krajské kolo (nejprve pokusně v několika krajích). Po přechodu opět na devítiletou základní školu se také soutěž FO žáků základních škol rozšířila o kategorii G, která tedy v devítileté ZŠ podchycovala již sedmáky. Vedení a organizaci soutěže FO má na starosti ústřední výbor (ÚVFO) – dnes nese název „ústřední komise FO“. V dosavadní historii FO pracovali v jeho vedení tito předsedové: prof. RNDr. Bedřich Havelka, DrSc. (1959-1963), prof. RNDr. Miroslav Valouch (1963-1966), prof. RNDr. Rostislav Košťál (1966-1977), doc. RNDr. Ivan Náter (1977-1983), prof. Ing. RNDr. Daniel Kluvanec, CSc. (1983-1993). Po rozpadu Československa na dvě republiky se předsedou v ČR stal prof. RNDr. Ivo Volf , CSc. a ve SR prof. Ing. RNDr. Daniel Kluvanec, CSc., kterého v roce 1997 vystřídal prof. Ing. Ivo Čáp, CSc. FO není jen vlastní soutěží spočívající v samostatném řešení teoretických a experimentálních úloh dostatečné náročnosti, avšak představuje celý systém mimotřídní péče o žáky na základních a středních školách, kteří jsou talentovaní na fyziku. Již od prvních ročníků se zadávají soutěžícím ve středoškolské části FO studijní texty, které významně rozšiřují jejich fyzikální obzor v oblastech, které jim nemůže dát střední škola. Tyto texty se dříve publikovaly v Letácích FO společně s úlohami pro 1. kolo soutěže anebo v časopise Rozhledy matematicko-fyzikální. Ukázka titulní stránky Ročenky FO a jednoho titulu Knihovničky Fyzikální olympiády Studijní texty byly zařazeny také do některých Ročenek FO, které byly vydávány knižně hned od prvního ročníku FO. Poslední ročenka (29.), která mapuje soutěž probíhající ve 108 školním roce 1987/88, vyšla roku 1993. Velikou nevýhodou těchto jinak vynikajících publikací bylo, že ve Státním pedagogickém nakladatelství v Praze (SPN) vycházely se značným zpožděním. K zastavení jejich edice přispěly také důvody ekonomické a posléze i zánik SPN na počátku devadesátých let. Dnes informace o soutěži pohotově zabezpečují internetové stránky FO na dvou adresách: www.uhk.cz/fo a http://fo.cuni.cz . Pro obsáhlejší fyzikální témata k prostudování řešitelům FO a jiným zájemcům o fyziku byla v SPN zřízena knižnice Škola mladých fyziků. První svazek vyšel roku 1968 a poslední (22.) roku 1990. Od roku 1992 jsou studijní texty publikovány v rámci nově založené knižnice Knihovnička FO (KFO), kterou vydává nakladatelství Ivo Volfa MAFY v Hradci Králové. V této knižnici vyšlo již 80 svazků (některé obsahují jen zadání úloh pro 1. kolo soutěže). KFO svým obsahem prakticky pokrývá již celou oblast fyziky, s níž se student může setkat při soutěži. Texty KFO jsou také uveřejněny na uvedených internetových stránkách a jsou k dispozici ke stažení. Velkou tradicí FO, která byla založena již od jejího 2. ročníku, mají celostátní soustředění nejlepších řešitelů FO kategorie B. V mnohých krajích se dříve organizovala také krajská soustředění pro kategorii C (ale také i pro kat. B) – z ekonomických důvodů (a také pro malý zájem žáků) se dnes již nepořádají. První celostátní soustředění se konala ve školícím zařízení tehdejšího Ministerstva školství a kultury v Krkonoších a od roku 1964 pak byla v různých místech středních škol s internátem a zajímavým přírodním okolím anebo také v různých školících zařízeních. Za dobu existence Československa se zpravidla konala dvakrát v české části a jedenkrát ve slovenské části republiky. Tak se vystřídala místa: Žďár nad Sázavou, Vojtěchov u Nového Města na Mor., Jihlava, Hranice na Mor., Martin, Mariánské Lázně, Rajnochovice, Trenčín, Kvilda na Šumavě, Zemplínská Šírava, Praha, Banská Bystrica, Čáslav, Vysoké Mýto, Banská Štiavnica (některá z těchto míst opakovaně), dvanáctkrát poté soustředění bylo na Gymnáziu v Jevíčku a od roku 1997 jsou soustředění v penzionu (školicím zařízení) Táňa v Peci pod Sněžkou. V prvních 35 letech se soustředění pořádala společně s Matematickou olympiádou (MO), avšak od roku 1997 je FO a MO z organizačních důvodů pořádá již samostatně. Na soustředění FO je dopoledne intenzivní šesti hodinová výuka, odpoledne sport a turistika, večer besedy o fyzice (a někdy také zábavný táborák s kytarou). Počty žáků a studentů zapojených do soutěže FO se v průběhu času dosti měnily. Pro představu uvedu několik čísel. První ročník (1959/60) podchytil v prvním kole 3203 žáků středních škol v české části a 999 ve slovenské části republiky. V 19. ročníku (1977/78) to již bylo 7181/3543 žáků středních škol. Ve 29. ročníku (1987/88) počty středoškoláků narostly dokonce na 9846/4291. U soutěžících ze základních škol byly počty podstatně vyšší; pro obě části republiky byly v 1. kole tyto: 8. ročník FO – 11921/3859, 19. ročník FO – 17506/6213, 29. ročník FO – 22487/7246. Po změně politických poměrů v roce 1990 se začaly měnit i priority našeho obyvatelstva k různým společenským hodnotám a projevilo se to i v přístupu žáků k soutěžení ve FO. Dnes přesné statistiky bohužel již nevedeme, avšak soutěžících je jistě o celý řád méně. Tímto přístupem veřejnosti (avšak i škol) ztrácejí nejen schopní mladí lidé, avšak ve svém důsledku také celá společnost. Vždyť mezi bývalými úspěšnými olympioniky je řada dnes velmi úspěšných fyziků, např. prof. RNDr. Mojmír Šob, DrSc., člen Vědecké rady AV ČR, prof. RNDr. Jana Musilová – Štěpánková, CSc., prorektorka MU, prof. RNDr. 109 Petr Dub, CSc., emeritní prorektor VUT, prof. RNDr. Bohumila Lenzová – Vlachová, CSc. aj. (růst dalších olympioniků jsme bohužel nesledovali). Studenti řeší experimentální úlohu na celostátním kole 3. ročníku FO v Brně roku 1962 3. Přínos České republiky k Mezinárodní fyzikální olympiádě Mezinárodní fyzikální olympiáda (ve zkratce MFO, v anglické mutaci International Physics Olympiad – IPhO) vznikla z podnětu prof. RNDr. Rostislava Košťála a ÚVFO v roce 1967. Profesor Košťál tehdy oslovil prof. dr. Czeslava Ścislowského z Polska a prof. dr. Rezsö Kunfálviho z Maďarska. Vypracovali návrh statutu soutěže a s vládními orgány Polska se dohodli, že první MFO bude uspořádaná roku 1967 ve Varšavě. První MFO se zúčastnilo pět trojčlenných družstev, druhá MFO se konala rok poté v Budapešti. Na ČSSR připadl politicky nejméně vhodný termín – rok 1969. Třetí MFO nakonec hladce proběhla v Brně. Zásluhu na tom má především profesor Košťál, který zde pro její průběh připravil vhodné podmínky. Desátá MFO byla opět v ČSSR, konala se roku 1977 a její organizace byla svěřena samostatné Pedagogické fakultě v Hradci Králové. Tíhu její organizace nesl současný předseda ústřední komise FO prof. RNDr. Ivo Volf, CSc. Brzo se k pořádajícím východoevropským zemím připojily i státy západní Evropy – Francie (1972), Spolková republika Německo (1974), Švédsko (1976) a později i státy mimoevropské. Dnes se této již celosvětové soutěže zúčastňují řešitelé ze všech pěti kontinentů. Např. 39. MFO se roku 2008 konala v Hanoji ve Vietnamu za účasti 376 řešitelů z 81 států a teritorií. České družstvo dosahuje na MFO dobrých úspěchů, někdy i vynikajících. Např. na 38. MFO v Íránu čeští studenti získali dvě zlaté, jednu stříbrnou a dvě bronzové medaile. 110 Slovenské a české družstvo na 24. MFO v USA roku 1993 (i když republiky již rozdělené, stále kamarádi). Češi byli úspěšní, získali dvě zlaté a dvě stříbrné medaile. Úspěšné české družstvo na 38. MFO v Íránské islámské republice roku 2007 (zisk dvou zlatých, jedné stříbrné a dvou bronzových medailí) 111 Česká delegace na 39. MFO v roce 2008 opět slavila úspěch ziskem dvou zlatých a jedné stříbrné medaile a dvou čestných uznání Podobně na 39. MFO byli naši soutěžící velmi úspěšní: dvě zlaté a jedna stříbrná medaile, dvě čestná uznání. Na obou těchto posledních soutěžích se Češi v neoficiálním hodnocení účasti družstev jednotlivých států dosaženými výsledky (podle obdržených medailí) umístili na prvním místě v rámci 25 soutěžících států Evropské unie. Od roku 1993 se MFO za Českou republiku zúčastnilo celkem 80 soutěžících, z nichž devět získalo ocenění zlatou medailí: Tomáš Kočka a Martin Beneš v USA (1993), Tomáš Brauner v Kanadě (1997), Jan Houštěk v Itálii (1999), Matouš Ringel v Korejské republice (2004), Pavel Motloch a Dalibor Mazáč v Íránu (2007) a Jan Hermann a opět Dalibor Mazáč ve Vietnamu (2008). Dále naši soutěžící za toto období obdrželi 14 stříbrných a 25 bronzových medailí a 26 soutěžících získalo čestné uznání; úspěšnost členů českého družstva na MFO se tak dá vyčíslit jako 92,5%. Je to úspěšnost např. u naších sportovců naprosto nevídaná a přesto o ni ví tak málo lidí – je tedy opět zřejmé jaké hodnoty média (a společnost vůbec) upřednostňují. V současné době se v Mexiku (ve městě Mérida v oblasti Yucatán) připravuje na červenec 2009 jubilejní 40. ročník MFO. 4. Profesor Rostislav Košťál – významná osobnost Fyzikální olympiády O zrod Fyzikální olympiády v Československu před 50 lety a Mezinárodní fyzikální olympiády v roce 1967 se rozhodující měrou zasloužil prof. RNDr. Rostislav Košťál, profesor fyziky na Vysokém učení technickém v Brně a na Vysoké vojenské škole ve Vyškově. Kulatá výročí obou těchto soutěží jsou příležitostí k tomu, abychom se u této osobnosti české fyziky zastavili. 112 Rostislav Košťál se narodil 28. prosince 1905 v Brně jako syn vrchního inspektora a přepravního kontrolora železnic. Po absolutoriu II. české státní reálky v Brně na Křenové ul. studoval v letech 1924 až 1926 inženýrské stavitelství na České vysoké škole technické v Brně a současně v letech 1924 až 1929 fyziku, matematiku a deskriptivní geometrii na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity (MU) v Brně. Po ukončení studií a získání učitelské aprobace zůstal na Přírodovědecké fakultě, kde v letech 1929 až 1933 pracoval na Ústavu experimentální fyziky jako asistent nejprve u prof. dr. Bedřicha Macků a od roku 1930 u prof. dr. Josefa Zahradníčka. V roce 1932 získal doktorát (RNDr.) z teoretické a experimentální fyziky. Poté až do roku 1945 působil na několika středních školách a současně intenzivně pokračoval ve vědecké práci započaté již na Přírodovědecké fakultě v Brně. V roce 1945, hned po skončení 2. světové války, spolu s prof. Zahradníčkem obnovoval Ústav experimentální fyziky na Přírodovědecké fakultě MU. V roce 1946 se habilitoval z experimentální fyziky a stal se soukromým docentem. V roce 1948 byl jmenován profesorem fyziky se zpětnou účinností od roku 1946. Prof. RNDr. Rostislav Košťál kolem roku 1970 Poválečné životní období profesora Košťála se vyznačovalo mimořádnou aktivitou, která však po roce 1948 byla bohužel poznamenána nelibostí politických představitelů a byla spojena se šikanováním. Po habilitaci roce 1946 vedl a budoval Ústav lékařské fyziky na Palackého univerzitě v Olomouci jako mimořádný profesor lékařské fyziky. Současně (do roku 1950) přednášel i na Přírodovědecké fakultě MU v Brně. Poté byl v roce 1950 přeložen do Brušperka a pověřen vybudováním Fyzikálního ústavu na zde vznikající Vysoké škole strojní. Po jejím přičlenění k Vysoké škole báňské působil až do 113 roku 1954 v Ostravě. Pak byl povolán zpět do Brna na Vysokou školu stavební (existovala tehdy jako pozůstatek zrušené techniky po vzniku Vojenské akademie A. Zápotockého v Brně). Po obnovení civilní techniky v Brně v roce 1956 (přejmenované na Vysoké učení technické – VUT) zde nejprve vybudoval celoškolskou katedru fyziky VUT a po jejím rozdělení v roce 1959 na tři katedry přešel jako řadový člen na katedru fyziky Fakulty elektrotechnické. V roce 1961 byl pověřen vybudováním vysokoškolské katedry fyziky na tehdejším Vyšším vojenském učilišti ve Vyškově (tato původně samostatná vysoká škola existovala v letech 1967 – 1972 jako 1. fakulta Vojenské akademie A. Zápotockého, v letech 1972 – 2004 opět jako samostatná Vysoká vojenská škola pozemního vojska, nyní zrušená a transformovaná do Univerzity obrany v Brně). Zde ve Vyškově pracoval do roku 1970. Profesorské působení na katedře fyziky Fakulty elektrotechnické VUT mu bylo obnoveno k 1. říjnu 1965. Zde pak působil až do odchodu do důchodu v roce 1971. Posledním jeho působištěm byla katedra fyziky samostatné Pedagogické fakulty v Nitře, kde přednášel v akademickém roce 1977/78. Zemřel po krátké nemoci 6. února 1980 v Brně. Ve vědecké práci, která je zachycena ve 21 původních pracích, se Rostislav Košťál zabýval především netlumenými i tlumenými kmity spřažených soustav a stabilizací kmitů mechanických oscilátorů (11 prací), skládáním a analýzou kmitů (6 prací). Tento vědecký zájem jej přivedl také k hudební akustice (3 práce). Soustředil se rovněž na základní veličiny dynamiky: hmotnost gravitační, hmotnost setrvačná a síla (1 práce). Významná je i jeho činnost biografická a historická (6 prací). Rozsáhlá byla zejména jeho tvorba vysokoškolských učebních textů (37 svazků skript) a studijních textů pro řešitele Fyzikální olympiády (11 prací). Jako školitel vědeckých aspirantů v oboru aplikovaná fyzika (matematicko-fyzikální vědy) na školicím pracovišti Fakulty elektrotechnické VUT se zabýval i vědeckou výchovou (celkem vedl 6 aspirantů). Delegaci československého tříčlenného družstva na 2. MFO r. 1968 vedl prof. R. Košťál (zleva od něj je jeho manželka Dagmar, zprava maďarská, slovensky hovořící hosteska) 114 K nejvýznamnějším zásluhám profesora Košťála, které mají světový rozměr, patří, že v roce 1959 rozhodujícím způsobem přispěl k založení soutěže Fyzikální olympiáda v Československu a v roce 1966/67 ke vzniku Mezinárodní fyzikální olympiády. Rozvoji FO a MFO se poté intenzivně věnoval až do konce života. Fyzikální olympiádu zakládal nejen jako vrcholovou soutěž středoškoláků, nýbrž jako promyšlený systém, který si klade za cíl vyhledávat a pěstovat talenty na fyziku již od 13. – 14. roku věku dítěte. Myšlenkou FO se začal zabývat již od roku 1954. Jistým vzorem mu byla tehdy probíhající Matematická olympiáda, avšak byl si vědom, že mezi oběma typy soutěží budou podstatné rozdíly. Úlohy FO musí vycházet z reálných fyzikálních zákonů a do soutěže musí být zařazeny i experimentální úlohy. Zpočátku nenašel dost potřebných spolupracovníků a tak první pokusná soutěž FO probíhala až ve školním roce 1958/59, jak již bylo výše popsáno. I když profesor Košťál byl hlavním iniciátorem nové soutěže nemohl z politických důvodů vykonávat funkci předsedy ústředního výboru FO hned od jejího počátku. Stal se jím až od roku 1966, kdy se projevilo jisté politické uvolnění. pracoval Tuto funkci pak nepřetržitě vykonával až do roku 1977 a poté až do smrti pracoval jako předseda krajského výboru FO Jihomoravského kraje. Medaile udělená in memoriam prof. RNDr. Rostislavu Košťálovi v USA roku 1993. (V opise na rubu medaile je uvedeno: TO ROSTISLAV KOSTIAL FOR CREATION OF THE INTERNATIONAL PHYSICS OLYMPIAD, INTERNATIONAL COMISSION ON PHYSICS EDUCATION OF IUPAP) Hned jak byla v roce 1966 profesorovi Košťálovi svěřena nejvyšší funkce v FO, rozhodl se založit Mezinárodní fyzikální olympiádu. Společně s profesory Czeslavem Ścislowským z Polska a Rezsö Kunfálvím z Maďarska připravil konání první MFO ve Varšavě již v roce 1967. Druhou MFO pak o rok později v Budapešti. Třetí MFO v roce 1969 organizoval profesor Košťál v Brně. Na tento rok sice připadalo 10. výročí národní FO, avšak politicky to byl nejméně vhodný termín – bylo to krátce po okupaci republiky pěti „spřátelenými“ armádami Varšavské smlouvy. Soutěž byla plánována pro 60 soutěžících ze 12 států, pozvané čtyři západní státy (Velká Británie, Francie, Itálie a Švédsko) účast odmítly. Takže soutěžilo 40 studentů z osmi zemí (ČSSR, SSSR, Polsko, Maďarsko, NDR, Bulharsko, Rumunsko a Jugoslávie). Soutěž se konala v Brně od 22. června do 2. července 1969 pod vcelku slušnou patronací Vojenské akademie a 115 kupodivu proběhla hladce. Také zde předložil ke schválení návrh nového Statutu MFO. Tento „vojenský“ patronát 3. MFO vyjednal profesor Košťál promyšleně, avšak nebyl všemi přijímán právě pozitivně; podobně tak ubytování sovětské delegace, které bylo pro jistotu oddělené. Krátce poté – 21. srpna 1969 – jak známo, probíhaly v Brně demonstrace proti okupaci Československa sovětskými vojsky a následné pouliční boje, které v krvi ukončily až české tanky. Naši studenti se ve světové konkurenci umísťují vždy v první čtvrtině pořadí zúčastněných zemí. Je to také díky tradici v systematické přípravě talentů, založené již profesorem Košťálem. Světové společenství fyziků (Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou fyziku) ocenilo jeho podíl na vzniku MFO udělením velké medaile u příležitosti 24. MFO konané v roce 1993 ve Williamsburgu v USA – Virginii (bohužel in memoriam). Na rok 2005, který byl vyhlášen Světovým rokem fyziky, připadly dvě významná životní výročí profesora Košťála: 100 let od jeho narození a 25 let od jeho úmrtí. Jeho zásluhy o rozvoj české fyziky, zejména o založení a rozvoj Fyzikální olympiády, vedly Český výbor Jednoty českých matematiků a fyziků, aby na svém prosincovém zasedání v roce 2002 rozhodl zařadit Rostislava Košťála k osobnostem české fyziky v rámci Světového roku fyziky 2005. 5. Mých padesát let s Fyzikální olympiádou Můj životní osud je spojen s Fyzikální olympiádou již od samého jejího počátku. Když jsem v září 1957 začal na Vysokém učení technickém v Brně studovat 2. ročník, stal jsem se díky úspěchu u zkoušky z fyziky u prof. RNDr. Rostislava Košťála jeho pomocnou vědeckou silou. Od 1. října 1959 mě rektor VUT prof. Ing. Vladimír Meduna jmenoval asistentem na katedře fyziky s vyučovací povinností (s úvazkem 0,25 na výuku v laboratořích). Jedním z mých úkolů na katedře bylo také pomáhat profesorovi Košťálovi při jeho aktivitách – a to v té době právě bylo zakládání a rozběh FO. Když roku 1959 začala FO fungovat jako statutární soutěž, stal jsem se dnem 23. listopadu 1959 členem krajského výboru FO od školního roku 1959/60 pro tehdejší Brněnský kraj (později Jihomoravský). V této funkci jsem zde byl až do roku 1978, kdy jsem se přestěhoval do Hradce Králové. Po absolvování VUT a dvouleté technické praxi ve výzkumu praních turbín jsem dnem 1. srpna 1963 přešel k profesorovi Košťálovi do Vyškova na Vysokou vojenskou školu, kde on dělal vedoucího katedry fyziky a já odborného asistenta. Hned roku 1964 mě vyslal jako lektora na celostátní soustředění FO (tehdy konané na průmyslovce ve Žďáru n. Sáz.). Od té doby (až do roku 2008) jsem se jako lektor zúčastnil všech 45 dosud konaných soustředění FO. Vedle odborné práce pro FO jsem se vždy snažil získat pro nejúspěšnější soutěžící v FO také nějakou mimořádnou odměnu za jejich píli a úspěch v soutěži. Když v dubnu roku 1961 Jurij Gagarin úspěšně odstartoval na oběžnou dráhu kolem Země, napadlo mě nechat ocenit devět nejlepších řešitelů FO v Jihomoravském kraji (po třech v každé z kategorií A, B, C) tím, že je nechám uvést do stavu beztíže v rámci vyhlídkového letu nad Brnem. Získal jsem pro tuto myšlenku podporu krajského výboru mládežnické organizace (tehdy to byl ČSM) a na letišti Svazarmu v Brně-Tuřanech jsem akci dohodl s pilotem Františkem Novákem, mistrem světa v dálkovém přeletu na sportovním letadle. První tyto lety s olympioniky se uskutečnily již v červnu 1961 a protože měly velký úspěch, podařilo se mi je zorganizovat ještě ve třech následujících letech. Zážitkem pro všechny jistě byl nejen pohled na Brno a jeho krásné okolí z prosklené 116 kabiny malého letadla z výšky asi 1000 m (létalo se sportovním Meta-sokolem anebo aerotaxi Avie 45). Vyvrcholením akce bylo dosažení stavu beztíže, který pilot opakovaně provedl tak, že nejprve letadlo uvedl do letu po mírně stoupající přímočaré trajektorii maximální možnou rychlostí a poté přešel do obloukové (konkávní) trajektorie ve svislé rovině. Vlastní stav beztíže empiricky nastavil tak, že výškovým kormidlem (kniplem) měnil poloměr křivosti trajektorie pohybu letadla tak, až se předmět (zapalovač), ležící na mé dlani, z ní právě vznesl. V té chvíli se odstředivé zrychlení v neinerciální vztažné soustavě letadla právě vyrovnalo s tíhovým zrychlením (tj. v 2 r = g ). Když se pilotovi někdy „podařilo“ nastavit poloměr křivosti menší, výsledné zrychlení mířilo vzhůru ke stropu kabiny. Stejnou tendenci měly i žaludky nás cestujících (občas přítomné studentky to vůbec nesnášely). Psychicky méně příznivě působil pohled z dobře prosklené kabiny do ulic Brna (stejné pocity totiž člověk má při skoku z velké výšky, např. z 10 m věže do vody). Tyto akce s lety nad Brnem bohužel skončily v situaci, kdy bylo třeba ze strany ČSM finančně podpořit blížící se světový festival demokratické mládeže a studentstva. V roce 1966 se profesor Košťál stal předsedou ÚVFO a já na jeho návrh členem tohoto orgánu (zde jsem se také poznal s Ivo Volfem, který v ÚV také právě začínal; oba zde pracujeme dodnes). V této době jsem byl jako Košťálův asistent také zapojen do přípravných prací na vznik MFO; především jsem na tuto první MFO připravoval (společně s RNDr. Aloisem Klevetou a Stanislavem Zhejbalem z Vyškova) družstvo ČSSR. Tato funkce v přípravě družstev na MFO mi zůstala dodnes – připravoval jsem naše soutěžící na všech 39 dosavadních MFO. Když se roku 1969 připravovala a konala třetí MFO v Brně, byl jsem členem organizačního štábu a připravil také jednu soutěžní úlohu. Tehdejší akce se konala ve velmi složité a politicky vypjaté atmosféře a byla velice psychicky náročná, zejména pro profesora Košťála. Všichni jsme si oddechli, když soutěž v červenci 1969 úspěšně a bez politického problému skončila. Roku 1975 se konala 8. MFO v NDR v Güstrowě. Tehdy měl dělat pedagogického vedoucího doc. RNDr. Bohumil Vlach, avšak ze zdravotních důvodů svou účast krátce před odjezdem odmítl; profesor Košťál požádal o účast mne, avšak já ji s lítosti musel odmítnout, protože jsem měl již vyjednanou cestu do Ruska a Mongolska. Tak jel RNDr. Alois Kleveta. Mě čekala účast jako pedagogického vedoucího na dvou následujících olympiádách: na 9. v Budapešti a 10. v Hradci Králové. Hradecká MFO v roce 1977 zcela změnila můj profesní a osobní život – děkan Pedagogické fakulty mě v průběhu soutěže požádal, abych přešel do Hradce Králové (rád jsem tak učinil, protože 15 let na vysoké škole u vojáků mně stačilo). Po rozpadu federace, od roku 1993, jsem se stal místopředsedou ÚVFO a absolvoval jsem všechny následující MFO (14 s profesorem I. Volfem a poslední dvě s doktorem J. Křížem): USA (1993), Čínská lidová republika (1994), Austrálie (1995), Norsko (1996), Kanada (1997), Island (1998), Itálie (1999), Velká Británie (2000), Turecko (2001), Indonésie (2002), Tchaj-wan (2003), Korejská republika (2004), Španělsko (2005), Singapur (2006), Írán (2007) a Vietnam (2008). Jedním z mých úkolů ve Fyzikální olympiádě také je sestavování vhodných (dostatečně náročných a zajímavých) úloh pro soutěž. V průběhu 50 let jsem sestavil a podal řešení desítek úloh pro FO, včetně úloh experimentálních (přesná statistika počtu navržených úloh mi chybí). Oblíbenou mou činností v FO byla a je tvorba studijních textů pro soutěžící. Dosud jsem jich napsal 28 (z nich 8 jako spoluautor); 16 textů po roce 1995 vyšlo jako samostatné svazky edice Knihovnička FO. Tyto moje texty 117 obsahují pro soutěžící také stovky přiměřeně náročných úloh a vzorových řešení příkladů, které se převážně zaměřují na zajímavé fyzikální nebo technické aplikace. Společenské a materiální ocenění mladých úspěšných fyziků, bylo a bohužel stále je velmi malé. Proto mne i na celostátní úrovni mého působení v FO napadaly různé cesty jak tyto mladé nadané a pilné studenty nějak mimořádně ocenit. V období plánovaného socialistického hospodářství před rokem 1989 to bylo obzvlášť obtížné. Využil jsem např. situace, kdy se reorganizovala po roce 1970 mládežnická organizace (vznikl SSM) a v počátečním stadiu jeho rozvoje, kdy měl ještě málo plánovaných akci, jsem je získal pro podporu soutěžících v FO. Tak např. po řadu let dostávali všichni účastníci celostátního kola kategorie A (těch bylo tehdy na federální úrovni 90) nějaký věcný dar, např. pěknou výpravnou obrazovou publikaci. Pro nejlepších dvanáct reprezentantů Československa na Mezinárodních olympiádách z fyziky a matematiky se mi za podpory SSM podařilo o prázdninách v letech 1970 až 1974 zorganizovat týdenní rekreační pobyty na zajímavých místech republiky. Tyto pobyty se uskutečnily u Kamencového jezera v Chomutově (zde s námi byl také profesor Košťál), ve Vrátné dolině na Malé Fatře, v Chlébském (na střední Moravě u Nedvědice), v Davli (na soutoku Sázavy s Vltavou) a v letovisku na Slapské přehradě. Rekreační pobyt (spojený většinou s turistikou) byl večer doplňován přednáškami a besedami na zajímavá fyzikální témata. Akce opět bohužel ustaly, když organizace SSM finance soustředila na podporu dalšího světového festivalu mládeže a studentstva. Po roce 1990 se politická situace zcela změnila a s ní také podmínky pro hledání sponzorů FO. Federace (ČSFR) se rozpadla a s ní i FO. Úspěchy nyní jen českých studentů na MFO byly často vynikající. Byl jsem si vědom, že tito mladí lidé svým úspěchem zlepšují věhlas České republiky v cizině, jsou zárukou jejího dalšího duchovního rozvoje a zasloužili by si proto nějaké mimořádné ocenění. Tak mě roku 2000 napadlo oslovit mecenáše, bývalého velkého podnikatele na Kanárských ostrovech a emigranta z roku 1949, Bohuslava Jana Horáčka. On tehdy hodlal v České republice udělovat prestižní ceny PRAEMIUM BOHEMIAE význačným českým vědcům, kteří se výrazně zasloužili o rozvoj vědy ve světovém rozměru. Prostě jsem mu navrhl, aby ceny jeho Nadace udělovala také mladým úspěšným olympionikům a tak je motivovala k následné práci ve vědě. Kromě úspěšných fyziků, mezinárodních olympioniků, jsem navrhl stejně oceňovat také matematiky, chemiky, biology a informatiky. On na můj návrh přistoupil a od roku 2001 ceny PRAEMIUM BOHEMIAE jeho „Nadace Bohuslava Jana Horáčka Českému ráji“ slavnostně uděluje na státním zámku Sychrov – vždy v den narozenin (4. prosince) dnes již zemřelého mecenáše. Za sedm ročníků (2001 – 2007) bylo mladým úspěšným olympionikům uděleno celkem 151 cen PRAEMIUM BOHEMIAE v celkové výši 3 miliony Kč a pěti zasloužilým českým vědcům 5 cen v celkové výši také 3 miliony Kč. 6. Závěr Fyzikální olympiáda je důležitou nezastupitelnou součástí přípravy talentovaných žáků a studentů na jejich budoucí práci ve fyzice a v aplikovaných teoretických disciplínách techniky. Vrcholí soutěžemi v celostátním a mezinárodním (světovém) měřítku. Tato systematická mimotřídní příprava talentů je v současném stavu vývoje našeho všeobecného školství zvlášť důležitá, neboť vyučovacích hodin na fyziku i matematiku 118 bohužel soustavně ubývá. Omezuje se především experimentování ve výuce a práce v laboratořích. To se mj. také projevuje v omezené dovednosti studentů pracovat s fyzikálními přístroji a v následném vyhovujícím zpracování fyzikálních měření (stanovní chyb měření, kreslení grafů). Rovněž zde má důležitou funkci aktivita studentů zapojených do Fyzikální olympiády. O úspěšnosti práce s talentovanou mládeží v České republice v rámci Fyzikální olympiády, svědčí úspěchy naších soutěžících ve světovém srovnání na Mezinárodních fyzikálních olympiádách. Soutěžení v FO je však nutné mezi mládeží více a lépe propagovat, aby se ho zúčastňovalo více žáků a studentů. Bude to ku prospěchu nejen jich samotných ale i celé společnosti. Představitelé Fyzikální olympiády v České republice a Slovenské republice na 25. MFO v Číně r. 1994. Zleva: prof. RNDr. Ivo Volf, CSc. (ČR), prof. Ing. Ivo Čáp, CSc. (SR), prof. Ing. RNDr. Daniel Kluvanec, CSc. (SR) a prof. Ing. Bohumil Vybíral. CSc. (ČR) 7. Použitá literatura Kluvanec D., Zelenický L., Hašková A.: 30 rokov Fyzikálnej olympiády v ČSSR. 16 s. Nitra: ÚVFO, 1989. 2. Kluvanec D., Volf I.: Mezinárodní fyzikální olympiády. 30 s. Hradec Králové: MAFY, 1993. 3. Kluvanec D., Volf I.: Čtyřicet let Fyzikální olympiády. 6 s. Dostupné na internetové adrese: http://sf.zcu.cz/rocnik06/cislo04/40fo.html . 4. 29 svazků: Ročenka Fyzikální olympiády. Praha: SPN, 1962 až 1993. .5. Vybíral, B.: 7 almanachů PRAEMIUM BOHEMIAE 2001 – 2007. Turnov: Nadace B. J. Horáčka Českému ráji, 2001 až 2007. 6. Internetové stránky Fyzikální olympiády: www.uhk.cz/fo a http://fo.cuni.cz . 1. 119 VÝZKUM FOREM SPOLUPRÁCE STŘEDNÍCH A ZÁKLADNÍCH ŠKOL Otto Obsta, Lukáš Mőllera, Michaela Prášilováb a Katedra analytické chemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého, Olomouc, Česká republika. E-mail: [email protected] b Katedra pedagogiky s celoškolskou působností Pedagogické fakulty Univerzity Palackého, Olomouc, Česká republika. Abstrakt Příspěvek přináší jednu část studie, která vzniká na základě výsledků dotazníkového šetření, jež bylo realizováno v rámci projektu MŠMT NVP II „Výzkum netradičních forem spolupráce středních škol s blízkými základními, středními i vysokými školami, se složkami místní samosprávy, firmami a dalšími subjekty“. Příspěvek navazuje na text uvedený na jiném místě tohoto sborníku nazvaný „Spolupráce středních škol se subjekty lokální komunity“ a detailně si všímá spolupráce mezi středními a základními školami. Klíčová slova: Spolupráce, partnerství škol, gymnázia, ostatní střední školy, základní školy. 1. Úvod Na spolupráci středních škol s různými subjekty v jejich okolí je možno nahlížet z různých úhlů1. Při řešení našeho projektu upřednostňujeme pedagogické konsekvence různých typů spolupráce školy ústící v pestré modality situovaného učení v přírodovědných předmětech, které přinášejí do výuky velmi silný motivační potenciál. Přeneseně by implementace daného typu spolupráce měla přispět tvorbou nového kurikula ke zkvalitnění výuky v přírodovědných předmětech na středních školách. Při koncipování výzkumných nástrojů jsme museli řešit jistý metodologický problém, kterým je definování pojmu „spolupráce školy“. Není to pojem v pedagogické teorii neznámý – hovoří se o spolupráci s rodinou, s ostatní veřejností, sociálními partnery apod., pojem spolupráce se objevuje v alternativních pedagogických směrech, v prvorepublikových reformních školách jako prostředek rozšiřování školního edukačního prostředí, prostředek realizace „činné školy“ a aplikace metod projektového vyučování. V poválečném školství pak jako spolupráce školy se životem společnosti a v současné době je spolupráce škol s institucemi v jejich okolí důležitým prostředkem realizace školních vzdělávacích programů všech typů škol. Není však vždy zcela zřejmé, jaké aktivity jsou obsahem tohoto pojmu. Nabízí se užší pojetí, které by za spolupráci považovalo aktivity řešící společný problém, směřující ke společnému cíli, k jehož dosažení jsou partneři motivováni. Z řešení by měli mít stejný nebo podobný užitek. Společně by nesli vzniklé náklady a zisky. Tento přístup by bylo možno dále zúžit např. soustředěním pozornosti pouze na aktivity směřující k podpoře určité skupiny předmětů. V konečné fázi výzkumných šetření bylo přijato širší pojetí, které je také v praxi převažující a zahrnuje všechny aktivity školy směrem k vnějšímu prostředí. Tyto aktivity 120 mohou mít pro školu různý význam, přitom jedna aktivita může mít významů (funkcí) více. Je zřejmé, že v aktivitách škol navenek je implicitně obsažena snaha o zkvalitňování podmínek, průběhu a výsledků vzdělávacího procesu (někdy spíše tušená než cíleně uvědomovaná). Toto širší pojetí činí potíže při kategorizaci jednotlivých aktivit z hlediska jejich funkce, ale přináší mnohem více informací o jejich různých formách. Proto bylo toto pojetí upřednostněno. Pro úplnost ještě připomínáme, že v odborné literatuře se můžeme setkat také s pojmem „partnerství“ (např. v [2]). V textech se ale používá tohoto pojmu jako významově shodného s pojmem spolupráce. V našem textu preferujeme pojem „spolupráce“. 2. Spolupráce středních škol se základními školami Nástrojem pro deskripci aktuálního stavu úrovně spolupráce středních škol s partnery v jejich okolí byl elektronicky zadaný dotazník určený ředitelům středních škol. Respondenti v jednotlivých položkách vyjmenovávají instituce, s nimiž jejich škola spolupracuje, popisují konkrétní obsah spolupráce, vyjadřují se k časovým dimenzím aktivit, jejich významu pro školu a k hodnocení těchto aktivit z hlediska dalšího vývoje. O vyplnění dotazníků bylo požádáno 200 středních škol, z toho 50 gymnázií a 150 ostatních středních škol (vzhledem k tomu, že většina odborných učilišť a středních odborných škol je v současnosti integrována, nebyly v dalších šetřeních střední školy diferencovány). Návratnost dotazníků v tomto šetření byla celkově 86 %, konkrétně 92 % (46 z 50) u gymnázií a 84 % (126 ze 150) u ostatních středních škol. V souladu se záměrem našeho sdělení se budeme v dalším textu zabývat spoluprací středních a základních škol. Informace získané dotazníkovým šetřením budou doplněny analýzou závěrečných zpráv středních škol za školní rok 2006/2007 a webových stránek vybraných středních škol. Tyto přístupy by měly umožnit sledovat mj. aktivity směřující k rozvíjení zájmu žáků o přírodovědné předměty. Jak je dobře patrno z Grafu 1, spolupráci se základními školami uvádí v našem šetření přes 56 % gymnázií. Převážně jde o spolupráci s tuzemskými školami (92 %), jen dvě gymnázia uvádí spolupráci se zahraničními základními školami. Ostatní střední školy uvádějí spolupráci se ZŠ v 72 % a ve všech případech se jedná o tuzemské základní školy. a) Obsah spolupráce gymnázií se základními školami a její význam pro školu Obsah spolupráce je pestrý a řediteli gymnázií je realizovaným aktivitám přikládán různý význam. Zhruba 85 % ředitelů vidí její hlavní význam ve vstřícnosti a rozvoji vzájemných vztahů. Jedná se např. o společné projekty ve sportu a v kultuře, výměnu informací, společné aktivity sportovního rázu, konzultace vzdělávacích obsahů, společná vstoupení žáků – např. pěveckého sboru, vzájemná výpomoc při cestách na soutěže, spolupráce při přípravě informačního centra, mediatéky a žákovského klubu, poskytování prostorů pro slavnostní a kulturní akce. Za další významnou funkci spolupráce se základními školami je považována podpora image školy. Uvádí ji 69 % respondentů. Jde např. o propagaci školy, nabídku kurzů pro žáky ZŠ, besedy se žáky ZŠ o akcích gymnázia, soutěže organizované školou pro žáky ZŠ, nabízení sportovních aktivit, zviditelnění gymnázia v očích žáků (souvisí s aktivitami k získávání žáků ZŠ pro studium na G), pomoc žákům ZŠ při přípravě na 121 přijímací zkoušky, pořádání výchovných koncertů pro ZŠ. Tyto aktivity jistě plní i funkci prokazování prospěšnosti školy, která byla označena 58 % respondentů. Graf 1 Deklarovaná spolupráce řediteli SŠ s tuzemskými a zahraničními základními školami Za přirozenou součást vzdělávacích a výchovných aktivit školy považuje akce v rámci spolupráce 65 % ředitelů gymnázií našeho vzorku. Za významnou lze považovat spolupráci v oblasti dalšího vzdělávání pedagogických pracovníků. Uvádí ji sice jen asi 8 % respondentů, ale z dalších šetření víme, že učitelé gymnázií se angažují na základních školách při školeních učitelů v ICT, učitelé gymnázií konzultují s učiteli základních škol problémy tvorby školních vzdělávacích programů – např. již zmiňované konzultace vzdělávacích obsahů některých předmětů. b) Obsah spolupráce ostatních středních škol se základními školami a její význam pro školy Tyto střední školy uvádějí spolupráci se základními školami především v aktivitách souvisejících se vstřícností a rozvojem vzájemných vztahů a prokazování prospěšnosti školy. Obě tyto funkce shodně označuje zhruba 77 % respondentů. Tyto funkce souvisejí také s podporou image školy, která byla vybrána asi 66 % respondentů. Jedná se např. o přípravu žáků ZŠ na úspěšné studium na SŠ, prezentaci školy, organizování soutěží pro žáky ZŠ, výběr (nábor) žáků ZŠ pro studium, organizování zájezdů, informování o činnosti SŠ, propagaci školy. Jako aktivity tvořící přirozenou součást vzdělávacích a výchovných aktivit bychom mohli označit provádění kurzů první pomoci pro žáky ZŠ, kurzy ICT pro žáky ZŠ, exkurze žáků ZŠ na SŠ, pořádání soutěží zručnosti a exkurze do strojírenských podniků regionu, blíže nespecifikovanou spolupráci při řešení problémů výchovného poradenství. Studenti středních pedagogických škol chodí na praxe do školních družin, pomáhají při přípravě besídek a nácviku divadelních představení. Tuto funkci spolupráce označuje asi 58 % respondentů. 122 Dalšímu vzdělávání učitelů zřejmě slouží výměna zkušeností z výuky některých předmětů a blíže nespecifikované společné akce učitelů. Tuto funkci označuje asi 15 % respondentů Výčet funkcí spolupráce společně s absolutními a relativními četnostmi jsou uvedeny v tabulce Tab. 1. Tabulka1: Funkce forem spolupráce a jejich četnosti se ZŠ z pohledu ředitelů gymnázií a ostatních středních škol. Funkce Vstřícnost a rozvoj vzájemných vztahů Podpora image školy Prokazování prospěšnosti Přirozená součást vzděl. a vých. aktivit Souvislost s doplňkovou činností Sponzorství některých aktivit Další vzdělávání učitelů Gymnázia (vzorek 26) Absolutní četnost 22 18 15 17 5 0 2 Relativní četnost (%) 84,62 69,23 57,69 65,38 19,23 0 7,69 Ostatní SŠ (vzorek 91) Absolutní četnost 70 60 70 53 3 7 14 Relativní četnost (%) 76,92 65,93 76,92 58,24 3,29 7,69 15,38 Respondenti obou výzkumných souborů shodně tvrdí, že spolupráci se základními školami nehodlají ukončit, ale dále ji budovat a prohlubovat, poněvadž ne vždy jsou s ní spokojeni. Objevuje se tvrzení, že se základní školy uzavírají snahám o spolupráci s gymnázii, protože nemají zájem o to, aby jejich nejlepší žáci odcházeli na osmiletá gymnázia. Ostatní střední školy pozitivně hodnotí zvyšování zájmu o studium na jejich školách. Celkově u obou výzkumných souborů převládá s úrovní spolupráce se základními školami spokojenost. c) Spolupráce zaměřená na zvyšování zájmu žáků základních škol o přírodovědné předměty O spolupráci gymnázií se základními školami zaměřené na zvyšování zájmu žáků o přírodovědné předměty svědčí pouhé 3 vyjádření (11,5 %) respondentů. Jde o pořádání Fyzikální ligy pro žáky ZŠ, výchovu talentů v matematice (blíže nerozvedeno) a účast žáků ZŠ na činnosti klubu Natura na gymnáziu. Analýzou výročních zpráv gymnázií (celkem 89 dalších gymnázií) a následnou analýzou webových stránek vybraných gymnázií (těch, která ve výročních zprávách toto zaměření spolupráce prezentovala), lze ukázat, že aktivity směrem k přírodovědným předmětům jsou zmiňovány výjimečně a pokud jsou, týkají se spíše spolupráce s vysokými školami, nikoli se školami základními. Jako příklady dobré praxe můžeme jmenovat G Písnická Praha, které dlouhodobě organizuje soutěž „O klobouk kouzelníka Pokustóna“ pro žáky 6.-9. r. ZŠ (blíže na www.gpisnicka.cz). Gymnázium Havířov – Město, Komenského 2 zorganizovalo pro žáky ZŠ Gorkého pohádkový příběh doprovázený pokusy z chemie a z fyziky (blíže na www.gkh.cz). Gymnázium B. Bolzana v Praze ve spolupráci s MFF UK již tradičně organizuje fyzikální pokusy pro žáky 9. tříd ZŠ (blíže na www.gymbb.cz). 123 Z analýzy výpovědí respondentů ostatních SŠ můžeme konstatovat, že se o spolupráci se ZŠ zaměřené na zvyšování zájmu žáků o přírodovědní předměty nezmiňují. Stejně i ve výročních zprávách těchto škol (celkem 107 dalších ŠŠ negymnaziálního typu) jsme nenašli ke sledovanému problému informace. 3. Diskuse a závěry Při interpretaci výsledků této dílčí sondy do vztahů spolupráce mezi středními a základními školami respektujeme charakteristiku dotazníku jako výzkumné techniky, která je zatížena subjektivismem respondentů. Proto jsme se snažili o jejich objektivizaci analýzou dalších zdrojů informací – výročních zpráv středních škol a webových stránek některých z nich. Očekáváme, že zajímavé doplňující informace k našemu problému získáme připravovaným studiem školních vzdělávacích programů pilotních gymnázií. Za zamyšlení stojí zjištění, že pouze polovina gymnázií (56,52%) výzkumného vzorku vidí v základních školách partnera ke spolupráci. Z ostatních středních škol jsou to tři čtvrtiny výzkumného vzorku (72,22%). Ovšem aktivity těchto škol jsou převážně zaměřeny k získávání žáků základních škol ke studiu. Aktivity gymnázií jsou pestřejší, což je pochopitelné vzhledem k všeobecně vzdělávacímu charakteru obou typů škol. U obou výzkumných vzorků si pozornost zasluhuje malý podíl aktivit směřujících k dalšímu vzdělávání učitelů. Zdá se, že získávání zkušeností s tvorbou školních vzdělávacích programů na základních školách střední školy nepotřebují, že se učitelé nemusejí domlouvat na jakémsi standardu učiva, že nepotřebují diskutovat žádoucí změny ve výuce související s novým paradigmatem – „činná škola“. Za pozornost stojí vyjádření nadpolovičního počtu respondentů o tom, že jejich aktivity jsou přirozenou součástí vzdělávací činnosti školy. Z výčtu konkrétních aktivit, jimiž to prokazují (je jich velmi málo), lze spíše usuzovat na pouze implicitní souvislosti, které jsou intuitivně pociťovány, než aby měly explicitně formulované cílové zaměření. Vyplývá to zřejmě ze široce pojatého vnímání spolupráce, jak jsme na to již dříve upozornili. S tím souvisí i velmi malý počet aktivit směřujících k posilování zájmu žáků základních škol o přírodovědné předměty. Tak již tato drobná sonda spíše navozuje další otázky a úkoly, které bude muset výzkumný tým řešit, aby byly naplněny cíle výzkumného projektu. Jde např. o takové otázky: - uvědomují si pedagogičtí pracovníci středních škol, co je hlavním smyslem otevírání se škol, že jde o využití podnětů z okolí školy k realizaci cílů výuky, k tomu, aby žáci získali klíčové kompetence (např. odborných škol již bylo zjištěno výrazné zaostávání odborných kompetencí za potřebami praxe, což vyvolalo velký zájem odborné veřejnosti a uchopení tohoto problému a jsou připravena i legislativní řešení jistě závažné situace); - ke spolupráci musí být nejméně dva partneři, kteří se nějak potřebují a tím jsou ke spolupráci motivováni. Potřebují gymnázia jako partnery základní školy? K čemu? Jaké formy by případná spolupráce měla mít? Existují množnosti zapojit tyto aktivity do školních vzdělávacích programů? Stejně se můžeme ptát ostatních středních škol; - měla by být spolupráce mezi středními a základními školami nějak a někým podněcována, případně jak a kým (např. grantová politika MŠMT)? Nebo stačí 124 ponechat iniciativu na školách samých a na podnětech, které přinese tvorba školních vzdělávacích programů? - zanedbatelná míra spolupráce zkoumaných škol při posilování zájmu žáků základních škol o přírodovědné předměty navozuje stejné otázky jako výše uvedené. Na některé z těchto otázek dostaneme odpovědi při analýze spolupráce středních škol s jinými typy vzdělávacích institucí a hlavně s dalšími potenciálními partnery mimoškolské oblasti. Znalost poměrů na základních a středních školách nás opravňuje ke tvrzení, že informace získané dotazníkovým šetřením celkem reálně odrážejí současnou situaci v této oblasti. Chceme-li však pátrat po příčinách existujícího stavu, abychom mohli navrhnout smysluplná opatření, je nutné k verifikaci získaných poznatků beze zbytku naplnit projektovaný záměr, jímž je osobní kontakt s vedoucími pracovníky a učiteli středních škol k neformálnímu projednání problémů spolupráce středních a základních škol. 4. Poděkování Článek by zpracován za finanční podpory projektu MŠMT NVP II č. 2E08021. 5. Použitá literatura 1. 2. Mőller, L., Prášilová, M., Obst, O. (2007). Možnosti spolupráce středních škol. Nepublikováno. Barták, F. aj. (2008). Partnerství škol a zaměstnavatelů. Praha: NUOV, online, [cit. 2008-09-12]. Dostupné na WWW: <www.nuov.cz/pak/partnerstvi-skol-azamestnavatelu. 125 DIDACTEX – TEXTILNÍ MATERIÁLY VE VÝUCE PŘÍRODNÍCH VĚD NA ZŠ Petr Sládek Katedra fyziky, Pedagogická fakulta, Masarykova univerzita, Poříčí 7, 603 00 Brno, Česká republika. E-mail: [email protected] Abstrakt V současné době představuje nezájem mladých lidí o studium technických a přírodovědných oborů zásadní společenský problém. Tento nebezpečný trend může vyústit v nedostatek kvalifikovaných výzkumných pracovníků a techniků, podílejících se na vysoce sofistikovaném výzkumu. V rámci Národního programu výzkumu NPV II 41001 č. 2E08026 - DIDACTEX, jehož cílem je vypracovat a ověřit komplexní metodiku, podle které by mohly základní školy zavádět do výuky vhodná témata motivující žáky ke studiu vědy a techniky, je vypracovávaná metodika použita na příkladu propagace textilního odvětví na základních školách. Řešiteli projektu jsou Pedagogická fakulta MU a Textilní zkušební ústav (TZÚ). V rámci přírodovědných předmětů se žáci setkávají s různými výzkumnými technikami, jejichž postupy si mohou osvojovat prostřednictvím zkoumání vlastností textilních materiálů. Tento příspěvek ve stručnosti představuje několik fyzikálních a chemických experimentů s textilními materiály. Klíčová slova: popularizace technických a přírodních věd, textilní materiály 1. Úvod V současné době představuje nezájem mladých lidí o studium technických a přírodovědných oborů zásadní společenský problém. Tento nebezpečný trend může vyústit v nedostatek kvalifikovaných výzkumných pracovníků a techniků, podílejících se na vysoce sofistikovaném výzkumu. Právě takový výzkum přitom stojí na počátku řetězce výroby a prodeje produktů s vysokou přidanou hodnotou, na které se mnohé oblasti průmyslu v Evropské unii dnes zaměřují, jelikož zachování dřívější masové výroby laciného zboží je v mnoha případech v konkurenci dovozů zejména z Asie neperspektivní. Bez účinných opatření, lze předpokládat, že situace se bude i nadále zhoršovat. Základním školám, které by chtěly směřovat své žáky do technických oborů, však chybí podrobný návod, jak toho dosáhnout. V rámci Národního programu výzkumu NPV II - 41001 č. 2E08026 – DIDACTEX (jeho cílem je vypracovat a ověřit komplexní metodiku, podle které by mohly základní školy zavádět do výuky vhodná témata motivující žáky ke studiu vědy a techniky) bude potřebná metodika použita na příkladu propagace textilního odvětví na základních školách. Řešiteli projektu jsou Pedagogická fakulta MU a Textilní zkušební ústav (TZÚ). Tento článek ve stručnosti představuje několik experimentů s textilními materiály. 126 2. Současný stav Koncepce zatraktivnění profesní kariéry výzkumného pracovníka se doposud zaměřovala zejména na podporu vědy a výzkumu na vyšších stupních škol. Nezájem o technické a přírodovědné disciplíny se však týká všech stupňů škol. Může se tedy stát, že za několik let se sníží počet zájemců o studium na technických a přírodovědných studijních oborech natolik, že to ovlivní i počet doktorandů, kteří mají ke kariéře výzkumného pracovníka velmi blízko. Tomu lze zabránit jedině propagací zmíněných oborů již na základních školách. V době, kdy se žáci osmého a devátého ročníku základních škol rozhodují o svém dalším studiu a profesní orientaci, je třeba jim nabídnout také možnost uplatnění v oborech přírodovědného a technického zaměření. Didaktické prostředky používané na základních školách jsou z větší míry tvořeny s cílem zatraktivnit a přiblížit vlastní učivo, přičemž vazba na praktické aplikace stojí spíše v pozadí a bývá hodně obecná. Materiály propagující konkrétní technické odvětví téměř neexistují. Navíc chybí sofistikovaná metodika, jak takové materiály vytvářet a jak je využívat ve výuce, tj. základním školám, které by chtěly směřovat své žáky do technických oborů, chybí podrobný návod, jak toho dosáhnout. 3. Postup a principy řešení Součástí zpracovávané metodiky je nastínit možnosti změn ve výuce přírodních věd směrem k lepším operačním dovednostem studentů. Politováníhodná úroveň používání matematiky a přírodních věd laickou veřejností je odedávna stálicí zkoumání pedagogických oborů. Pedagogické časopisy se po léta věnují popisům nových postupů, zaměřených na zvýšení matematické, fyzikální či obecně přírodovědné znalosti obyvatel. Historie však ukazuje, že tyto pokusy měly na celkový stav těchto znalostí zpravidla mizivý a časově omezený vliv. Jejich absolventi se sice různí v tom, jak dalece se jim vyučování líbilo, ale většina z nich stejně nedokáže použít nic z toho, co se měli naučit. Dnešní děti většinou nemají možnost volně běhat v přírodě nebo něco vyrábět v dílně. Prostředí, v němž vyrůstají, není z pohledu přírodních věd „reálné“. Problémy, které přináší dnešní životní styl, nevyžadují po jedinci dovednosti, jež jsou předmětem přírodních věd. A tak nechuť a pohodlnost lidí zabývat se skutečnými věcmi jde ruku v ruce s úpadkem schopnosti kritického myšlení, oslabením představivosti, s nedostatkem soustavnosti, které jsou potřeba k tomu, aby člověk dokončil jakékoliv konkrétní dílo. Navíc na děti dotírají poznatky a dobrodružství ve stavu zcela hotovém, v médiích k jejich vymyšlení nasadili svou fantazii jiní, obvykle štáby specialistů. To, co vidí na obrazovce je detailně vypracované, dokonalé a „pohodlné“ tak, jak to ve skutečnosti není. Realistickým úkolem školy je postavit studenty na vlastní intelektuální nohy: Předat jim soubor základních metod a pojmů, z něhož by mohli vycházet při analýze svých životních situací. Přírodovědně gramotný člověk si musí na konkrétních příkladech bezprostředně vyzkoušet, jak se zkoumá příroda, jak se teorie vytvářejí, testují, potvrzují a dočasně přijímají. Osvojení si těchto potřebných základů sice v principu lze dosáhnout čistě verbálně, ovšem tento způsob přístupu běžnému jedinci nestačí k získání schopnosti, které charakterizují přírodovědně gramotného člověka v širším smyslu. Skutečné porozumění teoriím a pojmům se u většiny rozvine jen na základě konkrétní činnosti přes vlastní zkušenost. 127 Ve fyzice nebo chemii jsou studenti nejprve vystaveni přívalu nezvyklých termínů, pro které nemají vlastní motivaci ani životní zkušenosti. Tempo a rozsah probírání látky jim často nedovoluje myšlenky teorie vůbec vstřebat. Často se jim navíc servírovaly hotové věci či aspoň polotovary. Ale přírodovědné zkoumání je práce s předpoklady, s pochybnostmi a jejich korekcemi. Není samozřejmě třeba, aby každá generace objevovala zákonitosti světa od počátku, ale každá generace má právo aspoň nahlédnout do procesu, kterým k soudobým přírodovědným znalostem lidstvo došlo. V pilotním případu DIDACTEX není cílem žáky učit o textilu, ale vzbudit jejich zájem o textilní odvětví a seznámit je se způsoby vědecké práce. Proto je třeba zaměřit výuku především na výzkumné a tvůrčí projekty, ve kterých lze napodobit práci skutečných výzkumných pracovníků. Jako vhodné se tedy jeví průběžné zařazování experimentů s využitím textilií do jednotlivých tematických celků 8. a 9. ročníku základní školy. Jako podpůrné prostředky, které jsou v rámci projektu vytvářeny pracovní listy, multimediální učební pomůcky a e-learning. 3.1. Logo a maskot Velmi důležitou součástí ovlivňující vazbu žáků na daný tematický celek je vytvoření akronymu, loga a maskota. Podíl žáků na jejich vytvoření je prvotním aktivizujícím bodem vytvořujícím podíl sounáležitosti a vtáhnutí žáků do „děje“. Prvním úkolem je volba akronymu – měl by mít vazbu k tématu, vystihovat jej a měl by být dobře zapamatovatelný. Příklad: Název DIDACTEX vznikl složením slov DIDACtics a TEXtile. Logo bude použito mimo jiné na webových stránkách projektu v hlavičce pracovních listů. Na první pohled by měl být patrný vztah k didaktice nebo textilnímu odvětví (nejlépe k obojímu). Slovo DIDACTEX je psáno čitelně i z dálky. Výstup má být ve formě PNG (JPG, BMP) obrázku a jako text na průhledném pozadí. Musí být vhodný i pro černobílé zpracování – kopírování, faxování. Příklad: Maskot projektu Úkolem je navrhnout postavičku, která by provázela návštěvníka webovými stránkami projektu a která by vystupovala v pracovních listech. Může to být zvíře nebo věc, která má nějaký vztah k danému tématu. 128 Postavička by měla svým vzhledem a vlastnostmi oslovovat děti ve věku 12-14 let. Je třeba vzít v úvahu, že pracovní listy jsou ve školách často kopírovány černobíle. Proto i původně barevný obrázek musí být srozumitelný po nekvalitním černobílém tisku. Logo DIDACTEXu: Obr. 1. Maskot DIDACTEXu Maskot projektu v pracovních listech bude upozorňovat například na: a) text k zapamatování b) zajímavou informaci c) problém d) zadání úkolu e) bezpečnost při práci f) udělovat pochvalu Obr. 2. Maskot v pro různé úkony – viz text 129 3.2. Aktivizující výukové metody. V přírodovědném a technickém vzdělávání je možné žákům zadávat problémové úkoly různého charakteru nebo aplikovat didaktické hry. Vhodnou strategií je i nasazení projektové výuky. Podstata metody řešení problémových úkolů (problémové metody) spočívá v tom, že žákům nejsou prezentovány hotové poznatky, ale jsou vedeni k odvození nových informací aktivní, samostatnou myšlenkovou činností na základě dosavadních znalostí. Důležitá je přitom přiměřená pomoc učitele. Tento přístup je v didaktice označována jako konstruktivistický- žák konstruuje nové poznatky na základně dosavadních znalostí. Ve fyzice (chemii, praktických činnostech) je možné žáky seznamovat s vlastnostmi různých druhů textilií- odolnost proti vodě, chemikáliím, pevnost apod. Když žáci znají vlastnosti určitého druhu textilie (např. nepromokavost, hezký vzhled apod.), je možné jim zadat následující problémový úkol: Zamyslete se nad tím, kde všude s ohledem na vlastnosti textilie můžeme tuto textilií využít? Žáci přemýšlí a navrhují řešení- plachty na auta, na přikrytí materiálu, stánky, batohy, tašky, pláštěnky… atd. Didaktické hry Hru můžeme charakterizovat jako jednu ze základních forem činnosti, která děti baví. Je to dobrovolně volená aktivita. Význam hry ve výuce je dokázán mnoha výzkumy, které provedli psychologové. Didaktické hry aktivizují žáky a rozvíjí myšlení a poznávací funkce, protože jsou založeny na řešení problémových situací. Tvořivý učitel by měl hru využívat, zařadit ji do vyučovacího procesu sám si ji vhodně navrhnout ve spolupráci s žáky. Výběr hry a její formu je třeba volit s ohledem na věk žáků. Mladší žáci si oblíbí hry jednodušší, starší žáci naopak uvítají hry složitější. Didaktické hry mají vzdělávací i výchovný efekt. Žáci musí respektovat dohodnutá pravidla hry, což vede k posilování sebekontroly a socializace, učí se vyhrát i prohrát, získat i ztratit. Ve hře děti spontánně uplatňují poznávací aktivity a realizují poznávací činnosti pod vlivem daného pravidla. Didaktické hry jsou vhodné ve fází opakování a upevňování učiva. Při přípravě didaktické hry můžeme postupovat takto: • Stanovení cíle hry a objasnění volby konkrétní hry. • Ověření připravenosti žáků na hru. Žáci musí mít potřebné znalosti a dovednosti a hra musí mít přiměřenou náročnost. • Stanovení pravidel hry. Žáci je musí znát. • Volba vedoucího hry. Může jím být i žák. Ale musí na to mít zkušenosti. • Vymezení způsobu hodnocení a diskuse s žáky na toto téma. • Příprava prostorových i materiálních potřeb. Zahrnuje uspořádání místnosti, přípravu pomůcek a materiálů. • Stanovení časového průběhu a časových možností účastníků hry. Ve výuce je možné využít např. různé křížovky, doplňovačky, pexeso nebo hry spojené s experimentální činností žáků, v nichž jsou integrovány poznatky z příslušného předmětu. 130 3.3. Metody dovednostně praktické Dovednostně praktické metody umožňují činnostní přístup k vyučování a představují materiální činnosti žáků, které pomáhají překonat odtržení školy od života. Jsou uváděny následující znaky činností výuky: aktivizace všech smyslů, odpovědnost a metodická kompetence žáků, orientace na konkrétní produkty, kooperativní jednání a zaměření na život. Do této skupiny metod řadíme zejména školní manipulování, laborování, experimentování a produkční metody (práce v dílnách, školní kuchyní, školním pozemku apod.). Ze zkušeností z vlastní praxe i ze zkušenosti ostatních pedagogů víme, že školní laborování, experimentování a práce v dílnách je velmi oblíbené mezi chlapci i dívkami na prvním i druhém stupni základní školy. Výzkum ukazuje, že žáci jsou rádi aktivní, hovoří navzájem, vyrábějí předměty, jsou tvůrčí, konají činnosti. Pokud jsou tyto metody vhodně aplikovány do praxe, mohou se stát hybným momentem pro volbu příslušného technického zaměření jako své budoucí povolání. Laborování se uplatňuje zejména ve fyzice, v chemii a přírodovědných předmětech. Při něm žáci ověřují poučky nebo zdůvodňují své pozorování. Přitom dochází k rozvoji mnoha dovedností a vytváří se pracovní návyky. Pokud je takové laborování orientováno problémově, dochází i k rozvoji tvořivého technického myšlení. Podstatou experimentování je takový badatelský přístup k realitě, kterým se na základě určité, teoreticky zdůvodněné hypotézy záměrně mění nebo ovlivňují některé stránky sledované skutečnosti, při čemž se existující podmínky udržují konstantní a provedené zásahy a dosažené výsledky se přesně registrují. Praktické experimentování ve škole představuje manipulování a laborování, které může za určitých okolností vyvrcholit výzkumnou a badatelskou činností. Experiment může předvádět učitel (učitelský experiment). Ten má podobu předvádění. Žákovský experiment umožňuje žákům samostatné bádání, hledání zkoušení a objevování. Existuje i myšlenkový experiment (zejména ve společenskovědních disciplínách). Domníváme se, že zejména tento postup může být „účinnou zbraní“ při snaze učitele zaujmout žáka pro danou disciplínu. Školní experimenty jsou samozřejmě zjednodušenou formou vědeckých experimentů, rozdíl je v úrovni, ne v podstatě. Zatímco vědci objevují neobjevené a posunují hranici lidského poznání výš, žáci objevují známé a objevené, což má však velký význam pro rozvoj jejich osobnosti v oblasti technického tvůrčího myšlení (pokud hovoříme o přírodovědných a technických disciplínách). Produkční metody představují spojení myšlenkové činnosti a fyzické práce. V těchto metodách vystupuje do popředí výsledný produkt této činností. Avšak i proces vzniku tohoto produktu může být zdrojem uspokojení a dobrého pocitu u žáků. Metody slouží k nácviku nejrůznějších psychomotorických (senzomotorických) dovedností a návyků. Funkce pracovních činností spočívá v posilování individuálních zkušeností žáka, v seznámení s problémy světa práce a také v motivaci žáků k učení a nalézání souvislostí mezi poznatky, myšlením a činností. K získání zájmu žáků pro přírodovědné a technické obory můžeme využívat zejména práce v dílnách, ale i výtvarné činnosti nebo činnosti spojené s manipulací a seznamováním se s různými materiály. V praktických činnostech je třeba propojovat práci i myšlení, proto by výuka měla poskytovat přiměřené propojení činností duševní a tělesné. 131 3.4. Tvorba, přizpůsobování, zavádění a realizace činnostně zájmové výuky Při zavádění činnostně zájmové výuky je třeba stanovit jasný cíl vzdělávací i výchovný, pro jehož realizaci je metoda prostředkem. Při vytváření konkrétního modelu jde především o konkrétní náplň, scénář, příběh, obsah, který tvoří podklad pro realizaci v praxi. Tento materiál může vzniknout ve dvou variantách: • Materiály pro učitele (zadání, řešení, metodické poznámky apod.) • Materiály pro žáky. Ve výuce se potom s těmito podklady pracuje. Pro práci pedagogů se vřele doporučuje mít metodický list (písemnou přípravu). Jeho strukturu doporučujeme následující: • Téma a cíl výukové jednotky. • Popis metodiky, příklady, zadání, náměty apod. • Pomůcky k realizaci. • Orientační časové nároky. • Případně další poznámky (pro opakované použití např. zkušenosti z výuky apod.). Metodické listy je vhodné si i s poznámkami zakládat do portfolia a tak si vytvořit podklady pro opětovné použití. 3.5. Video ve výuce Hlavním cílem výuky s použitím videa je optimální využití jeho předností a specifik, zejména zprostředkování vhodného učiva dynamickým obrazem. Je třeba důkladně promyslet výchovně vzdělávací cíl do konkrétní podoby, aby učitel i žák věděli, k dosažení jakého konkrétního cíle jim video pomáhá. V předmětech fyzika, chemie a praktické činnosti lze video využít v následujících směrech: • Video jako systém přenosu informací. • Video jako systém kontroly. • Video jako prostředek snímání, přenosu a záznamu experimentů. • Využití videopořadů všech typů. Školní pokus Prostřednictvím videa lze zprostředkovat i konkrétní skutečnost - pokus. Význam školního experimentu byl vždy nesporný a jeho úloha se současnými vzdělávacími trendy ještě zvýraznila. Vztah žáků k pokusu je daleko příznivější než k prostému výkladu. Při pokusu je vždy zapojeno více smyslů, a proto se žák za pomoci experimentů učí efektivněji, než bez něho. V ideálním případě je nejvhodnější, když pokus žák udělá zcela sám. Avšak tyto pokusy musí být doplněny těmi, které provede sám učitel. Základní podmínka každé úspěšné demonstrace je aby všichni viděli všechno a aby to všichni viděli stejně. Předvádění pokusu ze záznamu Tento případ má charakter výukového videopořadu. Spočívá v tom, že pokusy, které se nemohou z určitého důvodu demonstrovat, nebo ty pokusy, které není možné z určitého 132 důvodu demonstrovat, a přitom jsou didakticky cenné, zaznamenáme a ve formě záznamu používáme ve výuce. V souvislosti s předváděním pokusu ze záznamu nastává problém využití záznamu ve výuce. Záznamy pokusů je možné využívat souběžně s pokusy v reálu nebo je možné je prezentovat samostatně jako experimenty, které nelze ve výuce provést. Videozáznam pokusu je sice náhrada reálného pokusu, ale má spoustu výhod, které jsou následující: • Videozáznam lze kdykoliv zastavit a diskutovat o něm. • Lze ho vícekrát opakovat. • Lze klíčová místa promítat zpomaleně. • Videozáznamy lze využít ve všech fázích výuky následujícím způsobem (Budiš, 1991): • Využití celého záznamu za účelem motivace a vstupu do problematiky, v rámci opakování a fixace po probrání učiva apod. • Využití částí pořadu jako samostatných monoinformativních pořadů- lze využít ve všech fázích hodiny. • Využití klíčových záběrů jako statických obrazů- lze využít ve všech fázích výuky. • Využití pořadu bez komentáře. Slovní doprovod zabezpečuje učitel nebo žáci v rámci opakování nebo zkoušení. Video jako součást výkladu Toto je častý způsob využití videa ve výuce a předpokládá nepřetržité řízení vyučování učitelem. Učitel pomocí videa demonstruje ty části současně přednášeného učiva, které nemůže řádně vysvětlit ani názorně předvést jiným způsobem. Tento způsob se používá v situacích, kdy se urychlí výklad a žákům umožní lepší pochopení látky. Video jako motivační pořad Úkolem motivace je vyvolat záměrně různými prostředky zvědavost a napjaté očekávání. To vše za účelem ovlivnění postojů k další činnosti. Video jako názorná pomůcka je velmi vhodné, protože vzbudí u žáků pozornost tím, že navodí příznivě jejich citové ladění a podnítí a usměrní jejich zájem o probírané učivo. Video může názorně demonstrovat praktické uplatnění získaných vědomostí a jejich význam v dalším životě žáka. To je vhodná motivace k dalšímu výkladu v expoziční fázi výuky. Video jako expoziční pořad Expoziční část výuky je zaměřena na osvojování nových vědomostí, dovedností, návyků, postojů i na rozvoj schopností u žáků. Je to tedy jedna ze stěžejních didaktických částí výuky. Videem můžeme zprostředkovat libovolnou část učiva. Výhodou je to, že se představují jevy v souvislostech se životem a praxí, s lidskou činností. Video jako ilustrační pořad V tomto případě video ilustruje některé pasáže učiva. Typickým rysem ilustračního pořadu je to, že pouze ilustruje učivo a neřeší žádný problém jako v případě výkladového pořadu. 133 Video jako demonstrační pořad Demonstrace představuje předvedení jevu, pokusu doplněného trikové zpracovaných schématem. Tyto videodemonstrace jsou zpravidla velmi krátké – 2-3 min. Video jako exkurzní pořad V případech, kdy není možné provést reálnou exkurzi (velká vzdálenost místa, bezpečnostní důvody a pod), lze použít exkurzní pořad. Ten sice reálnou exkurzi nenahradí, ale může řadu věcí přiblížit. Video jako výkladový pořad Tento typ pořadů se používá v situaci, kdy učitel potřebuje probrat část obtížného učiva a ví, že žáci nemají dostatek nutných základních osvojených představ a zkušeností, které by mohli využít. Pokud je takový pořad k dispozici, lze ho využít. Pořad může žákům zprostředkovat příslušné pasáže lépe, než učitel. Ten s ním pracuje, zastavuje ho, aby si žáci mohli případně udělat poznámky, eventuálně se záznam podle potřeby opakuje. Pokud učitel uzná za vhodné, může pustit pořad bez zvuku a sám jej komentovat. Video jako instruktáž Prostřednictvím videopořadu lze žákům názorně podat návod na praktická cvičení. Video může podat vše, co mají žáci dělat ale i zopakovat potřebné učivo. Tyto pořady na sebe přebírají část učitelovy aktivity. V současné době již klasická videa i DVD přehrávače stále častěji nahrazují multimediální počítače. Ty přinášení mnoho výhod. Ve výuce je možné záznam snadnou spouštět z nosiče informace (DVD), snadno zastavit, vrátit zpět nebo znovu přehrát. Video také může být k dispozici žáků např. na Internetových stránkách školy nebo přímo na DVD. Tak s ním mohou pracovat i mimo výuku, např. doma. 4. Náměty experimentů se zaměřením na vlastnosti textilií V rámci přírodovědných předmětů se žáci setkávají s různými výzkumnými technikami, jejichž postupy si mohou osvojovat prostřednictvím zkoumání vlastností textilních materiálů. Na některé z nich se nyní podrobněji zaměříme a ukážeme si jejich využití ve výuce fyziky. 4.1. Fyzikální experimenty 4.1.1 Jemnost nitě Délková hmotnost (jemnost) nitě je definována jako poměr mezi hmotností a délkou u délkových textilií (textilie, jejíž jeden rozměr je řádově větší než zbývající dva rozměry), tj. popisuje jakou hmotnost má jednotková délka vlákna (4). Přestože hlavní jednotkou je kg·m-1, v textilním průmyslu se používá spíše jednotka tex, což odpovídá jednotce g·km-1. Úkol: Zjistěte délku a hmotnost předložených vzorků vláken a na základě naměřených údajů vypočítejte jejich délkovou hmotnost. Seřaďte vlákna podle jemnosti. 134 Pomůcky: Několik druhů vláken, pravítko, váhy. Využití v praxi: Nitě pro výrobu např. oděvů. 4.1.2. Pevnost nití Pevnost nití se definuje jako relativní síla, tj. síla, která je potřebná k přetrhnutí nitě). Používá se jednotka N·tex-1. Úkol: Po určení délkové hmotnosti jednotlivých nití, nitě upevněte do stojanu a postupně na ně zavěšujte závaží, dokud nedojde k jejich přetržení. Určete sílu potřebnou k přetržení a vypočítejte pevnost nití. Pomůcky: Několik druhů nití, závaží, stojan Využití v praxi: Nitě pro výrobu např. oděvů, lan. 4.1.3. Pružnost nití Pružnost vláken je definována jako schopnost vlákna vracet se po deformaci do původního rozměru a tvaru. Místo vláken použijeme ve školních podmínkách nitě. Úkol: Určete délku jednotlivých vzorků nití. Poté na jednotlivé nitě zavěšte závaží o stejné hmotnosti a během tohoto zatížení opět změřte délku nití. Změnu délky nitě při zatížení vyjádřete v procentech. Pomůcky: Několik druhů nití, závaží, stojan, pravítko. Využití v praxi: Vlákna pro výrobu např. oděvů, lan. 4.1.4. Prodloužení nití Prodloužení vláken se určuje jako poměr délky po zatížení a délky před zatížením. Je důležité např. při použití při výrobě statických nebo dynamických horolezeckých lan. Prodloužení lan se testuje se zatížením 80 kg a nesmí překročit 10 % - 12 % u statických lan a 40 % u lan dynamických. Úkol: Určete prodloužení nití při zatížení 100 g, 500 g a 1 000 g. Postupujte tak, že změříte délku před jejich zatížení a po něm a následně pak vypočítáte, o kolik procent původní délky zůstaly vzorky prodlouženy. Které z testovaných nití by se nejlépe hodily pro výrobu horolezeckého lana? Pomůcky: Několik druhů nití, závaží, stojan, pravítko. Využití v praxi: Horolezecká lana. 4.1.5. Plošná hmotnost vláken Plošná hmotnost (jemnost) vláken je definována jako poměr mezi hmotností a obsahem plochy u plošných textilií (textilie, jejíž tloušťka je řádově menší než délka a šířka), tj. popisuje jakou hmotnost má jednotkový obsah textilie. Úkol: Určete plošnou hmotnost jednotlivých vzorků textilií, a to tak, že nejdříve určíte obsah a hmotnost jednotlivých vzorků a potom tuto plošnou hmotnost vypočítáte. Pomůcky: Několik druhů tkanin, pravítko, váhy (digitální, analytické). Využití v praxi: Vlákna pro výrobu oděvů, plachet. 4.1.6. Elektrostatika a textil Úkol: Porovnej jednotlivé druhy textilií vzhledem k jejich schopnosti se zelektrizovat. Pomůcky: Vzorky textilií, oděvy žáků, nedurová tyč, elektroskop. 135 Využití v praxi: Lidé, kteří opravují elektronické přístroje, např. PC, nesmí mít na sobě látky, které se snadno zelektrizují. 4.1.7. Elektrická vodivost textilních materiálů v závislosti na jejich vlhkost Úkol: Porovnej vodivost nití suchých, namočených ve vodě a namočených v roztoku soli. Nitě postupně zapojujte do elektrického obvodu, ve kterém budete měřit velikost procházejícího elektrického proudu. Pomůcky: Vzorky nití, voda, sůl, vodiče, ampérmetr, spínač, zdroj elektrického napětí. Využití v praxi: Bezpečnost práce v suchém a vlhkém prostředí. 4.1.8. Odolnost proti pronikání vody Úkol: Porovnej odolnost proti pronikání vody různých textilních materiálů. Postupuj tak, že uzavřenou PET láhev ustřihneš a naplníš 1 l vody, na otevřený konec připevníš textil gumičkou a po obrácení měřte odměrným válcem objem propuštěné vody v závislosti na čas. Sestroj graf. Pomůcky: Vzorky textilií, 2 l PET láhev, voda, odměrný válec, gumička, nůžky. Využití v praxi: Stany, spací pytle, deštníky, bundy, boty, nepromokavé oblečení, impregnace. 4.1.9. Nasákavost textilních materiálů Úkol: Zavěste vzorek textilu do nádoby s vodou a po určité době změřte změnu výšky hladiny. Postup opakujte pro různé druhy textilií a porovnejte jejich nasákavost. Pomůcky: Vzorky textilií, nádoba, voda, pravítko, stopky. Využití v praxi: Záchrana tonoucího, utírání nádobí. 4. 1. 10. Tepelná izolace textilních materiálů Úkol: Dvě PET lahve naplněné stejným množstvím vody o shodné teplotě (např. 60 ºC) jednotlivě zabalte do různých vzorků textilií. Po určité době změřte teplotu v obou lahvích. Pomůcky: Vzorky textilií, PET lahve, teplá voda, teploměry. Využití v praxi: Uchovávání potravin, uchovávání teploty jídla a tekutin, ochrana před chladem - oblečení, spací pytle, tepelná izolace – koberce. 4.2. Chemické experimenty 4.2.1. Spalovací zkouška Spalovací zkouška je nejjednodušší a vždy dostupná metoda, která umožňuje zhruba stanovit příslušnost textilního vlákna do určité skupiny vláken podobného chemického složení. Zkouška sleduje chování svazku vláken ve třech fázích při přiblížení k plameni. 1. Malý svazek vláken upevněný v pinzetě se přibližuje k nesvítivému plameni a sleduje se, zda se vlákna smršťují nebo tají. (Vlákna se do plamene nevkládají). 136 2. 3. Malý svazek vláken se položí na topnou ploténku (kovovou destičku) poblíž krystalku KNO3 a zahřívá se, dokud krystal neroztaje (teplota 337 – 339 °C). Sleduje se, zda vlákna zuhelnatí nebo roztají. Malý svazek vláken se vloží do nesvítivého plamene. Sleduje se, zda vlákna vzplanou, jak zapáchá vzniklý dým, jaký vzhled má spálený zbytek a zda vlákna hoří i po vyjmutí z plamene. Vyhodnocení spalovací zkoušky je uvedeno v tabulce 1. Při vyhodnocení zkoušky je třeba brát v úvahu možnost změny hořlavosti vláken vlivem barvení či závěrečných úprav. Vždy je vhodné provést srovnávací test hořlavosti (se známým a s neznámým vzorkem). Tabulka 1: Vyhodnocení spalovací zkoušky. Při přiblížení k Na topné plameni ploténce V plameni Hoří nepravidelnými náhlými Nesmršťuje se ani Uhelnatí pod vzplanutími. Zapáchá jako pálené netaje. 337 °C. Netaje. vlasy. Zanechává černé, naduté, snadno rozdrobitelné reziduum.1 Typ vlákna Bílkovinné Hoří rychle. Zapáchá jako pálený Celulózové Nesmršťuje se ani Uhelnatí pod papír. Zanechává malé množství (nebo celulóza netaje. 337 °C. Netaje. popela. (Někdy páchne rybinou a ošetřená pryskyřicí) zanechává černé kostrovité reziduum.) Hoří zvolna, při oddálení z plamene Nehořlavé Nesmršťuje se ani Uhelnatí pod zhasíná. Hoření může být doprovázeno viskózové nebo netaje. 337 °C. Netaje. vývinem štiplavě páchnoucího dýmu. celulózové s Reziduum je zuhelnatělé, kostrovité. nehořlavou úpravou Nesmršťuje se ani Nezuhelnatí ani netaje. neroztaje.2 Roztaje v čirou tvrdou kuličku. Nesmršťuje se ani Nezuhelnatí ani Září, ale zachovává si původní netaje. neroztaje.2 tvar.3 Smrští se nebo se Taje do 337 °C. staví v kuličku. V plameni hoří a odkapává. Skelné Asbestové Nízkotající termoplasty Smrští se nebo se Netaje do 337 V plameni hoří a odkapává, nebo staví v kuličku. °C. uhelnatí. Aramidové Smrští se nebo se Netaje do 337 staví v kuličku. °C. Teflonové Nehoří. Poznámky: Hedvábí zatěžkané cíničitými solemi zanechává kostrovité reziduum, které v plameni září. 2 U skla se může z apretur uvolnit kouř a vlákno se může odbarvit. 3 Pamatujte, že asbest je běžně spřádán ve směsi s bavlnou nebo jinými vlákny. 1 4.2.2. Důkaz dusíku Vzorek vlákna (cca 100 mg) se vloží do zkumavky a pokryje se směsí sody a vápna 1:1. Ústí zkumavky se překryje smotkem skelné vaty nebo bavlny jako zábrana proti 137 vyprsknutí směsi při zahřátí. Zahřeje se nad kahanem a navlhčeným pH papírkem (nebo fenolftaleinem) se zkouší reakce uvolňujících se par a dýmů. Pokud je ve vzorku přítomen dusík, uvolňuje se amoniak a papírek reaguje na alkálii. 4.2.3. Důkaz chlóru (Beilsteinova zkouška) Měděný drátek se vyžíhá nad plamenem až do vymizení zeleného zbarvení plamene. Zkoušené vlákno se přiloží k rozžhavenému drátku tak, aby se na něj přitavilo. Drátek s vláknem se vloží do plamene. Zelené zbarvení dokazuje přítomnost chlóru. V tabulce 2 je uvedeno vyhodnocení zkoušky na přítomnost dusíku a chlóru ve vláknech. Tabulka 2: Vyhodnocení zkoušky na přítomnost dusíku a chlóru ve vláknech. Dusík Chlor Vlákna - - + - PAN (tj. akrylová a modakrylová vlákna), PA, PUR, pryž - + PVC, CPVC, kopolymery VC/VDC, VC/VAc + + kopolymer VC/AN diacetát, polypropylen triacetát, polyester,polyvinilacetát, polyethylen, 4.2.4. Měření hodnoty pH dýmu vláken při jejich pyrolýze Jedná se o dostupnou zkoušku, která podobně jako spalovací zkouška (viz výše), umožňuje stanovit příslušnost textilního vlákna do určité skupiny vláken podobného chemického složení. Malý svazek vlákna se vloží do zkumavky a těsně nad vlákno (nesmí se však dotýkat vlákna) se umístí pH papírek navlhčený v destilované vodě s přídavkem povrchově aktivní látky (PAL). Zkumavka se zahřívá nad kahanem. Na základě hodnot pH dýmu, který vzniká při pyrolýze vláken, je možné identifikovat charakteristické skupiny vláken (viz tabulka 3.) Tabulka 4: Hodnoty pH dýmu při pyrolýze vláken. pH dýmu Vlákno neutrální polyethylen, polypropylen, polyvinylalkohol, polystyren nejdříve neutrální, pak slabě kyselá polyester slabě kyselá celulóza silně kyselá acetát celulózy, polyvinylchlorid, polytetrafluorethylen nejdříve neutrální, pak alkalická polyakrylonitril alkalická protein, polyamid 4.2.5. Mikroskopické vyšetření vláken Při mikroskopickém vyšetření se vlákno identifikuje podle typických morfologických znaků a optických vlastností. Morfologická pozorování se v případě optické mikroskopie 138 Obr. 3: Bavlna. Vlákno, příčný řez, vrchol. Obr. 4: Len. Vlákno, vrcholy, příčný Zvětšení 200 ×. řez. Zvětšení 200 ×. Obr. 5: Konopí. Vlákno, vrcholy, příčný řez. Obr. 6: Vlna merino a leicester. Zvětšení 200 ×. Zvětšení 200 ×. Obr. 7: Vlna uherská, valašská a česká. Obr. 8: Pravé hedvábí. Neodklížené, Zvětšení 200 ×. odklížené, příčné řezy. Zvětšení 200 ×. 139 v procházejícím světle většinou provádí v návaznosti na vybarvovací zkoušky. Obzvlášť tmavé vybarvení vláken ale může jejich identifikaci ztěžovat. Pozorování se provádí při středním zvětšení (cca 100 až 250×). Mikroskopické identifikační znaky patrné na první pohled jsou: • Kutikulární šupiny – indikují živočišná vlákna – srst. • Spirálovité stočení, lumen, reverzní zóny – indikují bavlnu. • Svazky vláken s kolénky – rostlinná vlákna lýková a listová. • Hladká vlákna bez zákrutů ať již s nebo bez rýhování – přírodní hedvábí nebo chemická vlákna. Příprava dočasných preparátů Vlákna se zbaví nečistot. Z malého svazečku se jich ustřihne několik milimetrů až jeden centimetr a vloží se do kapky vody na podložním skle. Promíchají se (rovnoměrně rozloží) jehlou. Krycí sklíčko se postaví na hranu vedle kapky s vlákny a sklopí tak, aby se vytlačil všechen vzduch a nevytvořily se bubliny, které pozorování ztěžují. Přiklopené krycí sklo se mírně přitiskne jehlou a přebytečná tekutina se odsaje filtračním papírem. Preparát se označí popisem (číslem). Barvení preparátů Zlepšení čitelnosti preparátů a rozlišení jednotlivých morfologických struktur je možné dosáhnout jejich vybarvením. Pro rostlinná i živočišná vlákna jsou vhodná bazická barviva chlorazolová čerň E (1% vodný roztok. Je vhodné barvit za studena přes noc, nebo krátce (asi 1 min) při zahřátí k varu. Po obarvení se preparát několikrát promyjte destilovanou vodou.), methylenová modř (Ke zředěné vodné suspenzi elementárních vláken se přidají 1 až 2 kapky 1 % vodného roztoku methylenové modři a protřepe se. Vlákna jsou plně vybarvená za 1 až 2 min.), diamantový fuchsin, genciánová violeť a vesuvin (synonymum Bismarckova hněď). Pokud nezáleží na barvě a trvanlivosti preparátu, je vhodné zvolit to nejlevnější a nejdostupnější barvivo (např. methylenovou modř). 5. Závěr Ve snaze zvrátit nepříznivý trend odlivu pracovníků z oblasti vědy a výzkumu, jsou zkoumány různé metody, jak přitáhnout žáky základních škol ke studiu přírodních věd a technických oborů. Tento obecný záměr je zpracováván na konkrétním příkladu propagace textilního odvětví. Jako nejúčinnější se jeví zavádění experimentů s textilními materiály do učiva 8. a 9. ročníku základní školy. V tomto článku bylo představeno několik vhodných experimentů, které budou v rámci výzkumného projektu dále zpracovány do podoby pracovních listů pro žáky a podrobné metodiky pro učitele. Vybrané experimenty budou také prezentovány ve formě videa a e-learningu. 6. Poděkování Příspěvek byl zpracován s podporou projektu Národního programu výzkumu II MŠMT č. 2E08026 „Vývoj a pilotní odzkoušení metodiky pro vytváření a používání didaktických prostředků propagujících technické disciplíny na základních školách“. 140 7. Použitá literatura 1. 2. 3. Sládek, P., Trna, J., Šibor, J., Pecina, P., Dvořák, L., Miléř T., Novák, P., Vaculová I., Bednárová, R., Kawuloková, D., Křemenová, M., Svobodová, M.: Pracovní dokumenty týmu Didactex. Dostupné na http://amper.ped.muni.cz/didactex (2008). Maňák, J. Stručný nástin metodiky tvořivé práce ve škole. Brno: Paido, 2001. ISBN 80-7315-002-6. Kotrba, T., Lacina, L. Praktické využití aktivizačních metod ve výuce. Brno: Společnost pro odbornou literaturu, 2007. ISBN 978-80-87029-12-1. 141 SPOLUPRÁCE STŘEDNÍCH ŠKOL SE SUBJEKTY LOKÁLNÍ KOMUNITY Lukáš Mőllera, Michaela Prášilováb, Otto Obsta a Katedra analytické chemie Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého, Olomouc, Česká republika. E-mail: [email protected] b Katedra pedagogiky s celoškolskou působností Pedagogické fakulty Univerzity Palackého, Olomouc, Česká republika. Abstrakt Příspěvek představuje strukturu a prvotní výsledky výzkumu realizováno v rámci projektu MŠMT NVP II „Výzkum netradičních forem spolupráce středních škol s blízkými základními, středními i vysokými školami, se složkami místní samosprávy, firmami a dalšími subjekty“. Na tento obecnější příspěvek navazuje text uvedený na jiném místě tohoto sborníku nazvaný „Výzkum forem spolupráce středních a základních škol“. Bližší pozornost je věnována možnosti implementace situovaného učení využívajícího zmíněných vazeb na lokální partnery do školních vzdělávacích programů zejména v oblasti přírodovědných předmětů - matematiky, chemie, fyziky, geografie a biologie. Klíčová slova: Spolupráce školy, lokální komunita, otevřená škola 1. Úvod Za palčivý problém současného českého středního školství lze považovat ne zcela dostačující, v mnoha případech účelové, či zcela absentující vazby na složky místní správy a samosprávy, místní firmy, blízké základní, střední a vysoké školy, neziskové organizace a další subjekty občanského života, které výrazně ovlivňují život lokální komunity. Tento stav, který šel dosud velmi krátkozrace omlouvat rezortním direktivním přístupem k řízení edukačních procesů na středních školách (např. pevné dotace počtu vyučovacích hodin, povinnost splnit 70% osnov apod.), však bude v rámci kurikulární reformy v nejbližší době nahrazen tvorbou a implementací specifických školních vzdělávacích programů, které předpokládají otevření škol realitě nejen místní komunity, ale i širšího regionu. Podpůrný materiál Metodika tvorby školních vzdělávacích programů1 určený středním odborným školám odkazuje na možnost tzv. sociálních partnerů participovat na přípravě a realizaci školního vzdělávacího programu (což vyplývá ze zákona č. 561/2004 Sb., tzv. školského zákona). Materiál tak předjímá vzájemnou spolupráci v podobě vytvoření „funkčních vazeb školy s okolním sociálním a pracovním prostředím“ (s. 10). Sociální partnerství doporučuje text materiálu vnímat „jako průběžně se přizpůsobující proces, na který nelze aplikovat nějaká jednotná a striktní pravidla“ (tamtéž s. 10) a za základní sociální partnery považuje rodiny žáků a zaměstnavatele, dále zmiňuje např. profesní svazy, asociace, sdružení, hospodářskou komoru, regionální úřad práce (tamtéž s. 11). Za účelem zohlednění sociálního partnerství doporučuje školám před tvorbou školního vzdělávacího programu vypracovat analýzu sociálního partnerství a trhu práce a 142 shrnout do tzv. Analytické studie o sociálním partnerství (ASSP), kterou považuje za jeden ze základních dokumentů školy (její doporučená struktura je uvedena na s. 12 v cit.1). Metodické materiály určené k podpoře tvorby školních vzdělávacích programů gymnázií s názvem Manuál pro tvorbu školních vzdělávacích programů na gymnáziích2 a Klíčové kompetence na gymnáziích3 nevymezují taxativně spolupráci školy se subjekty v jejím okolí, ale svým požadavkem na naplnění klíčových kompetencí a realizaci průřezových témat tuto spolupráci předpokládají. Příklady spolupráce pak jsou obsaženy v dalších metodických materiálech4. 2. Design a etapy výzkumu Z analýzy kurikulárních dokumentů středních škol a podpůrných materiálů vyplývá potřeba funkční spolupráce s okolím školy. Tato spolupráce v jistých formách existuje, je však otázkou, jaká je její stávající podoba; zda vyhovuje nárokům kladeným na školy kurikulárními dokumenty apod. Právě těmto otázkám se věnuje představovaný výzkum s názvem Výzkum netradičních forem spolupráce středních škol…5, který je koncipován jako komplexní studie spojující zejména • výsledky dotazníkového šetření mezi vedoucími pracovníky středních škol (kvantitativní výzkum), • výsledky analýzy ŠVP pilotních odborných škol, • výsledky analýzy výročních zpráv středních škol, • výsledky analýzy publikovaných skutečností (odborná a učitelská periodika, média, sborníky z konferencí apod.), • výsledky dotazníkového šetření mezi studenty středních škol, závěry z rozhovorů a dotazníkových šetření mezi subjekty z okolí vybraných škol (jako součást případových studií škol). Výsledky výzkumu by měly sloužit k praktické realizaci myšlenky, že cílená spolupráce se subjekty v akčním poli střední školy zakomponovaná do jejího kurikula je jednou z cest k podpoření kvality edukačních procesů. V užším pojetí pak, že vhodně zvolená spolupráce může přispět k lepší motivaci studentů vzhledem k přírodovědným předmětům – matematice, chemii, fyzice, geografii a biologii a následně i k ovlivnění jejich další profesní profilace. 1. etapa výzkumu První část výzkumných aktivit by se měla zaměřit na popis a zhodnocení zda a jak střední školy reflektují v dosavadních učebních dokumentech realitu okolí školy. Měla by přinést informaci o tom, jak a s jakými partnery střední školy v současnosti spolupracují. Dále by mělo být popsáno a kategorizováno, zda se jedná jen o dílčí akce v rámci neformálního kurikula školy či o systematickou, projektovanou a vyhodnocovanou činnost, jaké jsou dle mínění škol možné rezervy v těchto případných vztazích spolupráce, případně jaké vidí školy obtíže a potřebu pomoci při možném naplňování partnerských vazeb. Druhá část probíhajících šetření by měla vyústit v popis a statistické zhodnocení toho, jak různé subjekty ovlivňující život lokální komunity reflektují místní střední školy 143 jako možné spolupracovníky – partnery, a jaké jsou představy těchto subjektů o vzájemné spolupráci (výsledkem by měl být výčet a kategorizace vítaných nabídek spolupráce). 2. etapa výzkumu Oblast plánovaných výzkumných aktivit by měla být postupně zužována na zkoumání oblasti spolupráce středních škol s aktéry jejich okolí v rovině podpory a rozvoje přírodovědného vzdělávání žáků. Je kladen zvláštní důraz na gymnázia, neboť existuje předpoklad, že jejich kurikulum ještě může rozhodujícím způsobem ovlivnit postoj žáků k přírodovědným předmětům a tedy jejich další profilaci a následné profesní volbě, zatímco na středních odborných školách již byla tato volba učiněna. Předchozí části výzkumu by měly být doplněny šetřením mezi studenty těchto vybraných středních škol zaměřeným na zjištění názorů studentů na použitelnost znalostí přírodovědných předmětů v běžném životě, na realizované formy spolupráce školy a subjektů lokální komunity a na proces „otevírání školy“ obecně. Neméně podstatným výstupem výzkumu by mělo být shromáždění databanky možných příkladů dobré praxe (ve smyslu fungujících forem spolupráce mezi středními školami a subjekty ovlivňujícími život lokální komunity) a implementace osvědčených forem spolupráce do školních vzdělávacích programů na vybraných středních školách, které poslouží jako monitorované případové studie (bude sledován vztah k problematice z pohledu školy: učitelů a žáků, a z pohledu subjektů v okolí školy). 3. Některé zjištěné výsledky počátečních šetření Do současné doby byla realizována první výzkumná aktivita, která se týkala identifikace a charakterizace různých typů spolupráce probíhajících na středních školách. O vyplnění dotazníků bylo požádáno 200 středních škol, z toho 50 gymnázií a 150 ostatních středních škol (vzhledem k tomu, že většina odborných učilišť a středních odborných škol je v současnosti integrována, nebyly v dalších šetřeních střední školy diferencovány). Návratnost dotazníků v tomto šetření byla celkově 86 %, konkrétně 92 % (46 z 50) u gymnázií a 84 % (126 ze 150) u ostatních středních škol. V deklarované spolupráci středních škol se subjekty z jejich okolí se nejedná vždy o vyvážený vztah. Vzájemná přínosnost spolupráce pro jednotlivé partnery poměrně výrazně ovlivňuje kvalitu vazby mezi partnery. Lze vypozorovat následující východiska partnerství: • subjekt poskytuje škole placenou službu nebo materiál, • subjekt poskytuje škole neplacenou službu nebo materiál. Vyvážení spolupráce ze strany školy je opět placená či neplacená služba, výjimečně (zejména u odborných škol) i materiál. Jedná se vždy o specifickou podobu tohoto vztahu, který je determinován rozmanitými faktory pocházejícími z vnějšího i vnitřního prostředí škol. Na základě předběžných analýz byla členy výzkumného týmu vymezena hlediska, z nichž lze nahlížet na konkrétní spolupráci střední školy s okolními subjekty, a to zejména: 144 • • • • • • • • • z pohledu vzdělávací politiky vyjádřené již v dokumentu6 akcentujícím principy decentralizace, subsidiarity, participace a deregulace, které kromě jiného umožní otevřít školu vůči potřebám všech aktérů vzdělávání; zmíněné principy jsou rozvíjené v dalších návazných koncepčních a strategických dokumentech7-10, z hlediska marketingové filozofie řízení školy, která dbá na potřebu maximalizovat informovanost o škole a podporovat její image, což je do značné míry přirozený důsledek nastoupeného trendu liberalizace, deetatizace a demonopolizace školství, z pohledu regionální politiky (a „politikaření“) vyplývající z potřeby prokázat opodstatněnost existence školy na trhu vzdělávání a to v podobě přínosu školy pro region a občany v něm žijící, z hlediska ekonomického, což související s možností školy získat finanční a materiální zdroje v rámci tzv. doplňkové činnosti školy a fundraisingových aktivit11, z hlediska provozního sledujícího potřebu zabezpečení denního chodu/provozu školy, z pohledu profesně – kvalifikačního, který je spojován v kurikulu středních odborných škol s požadavkem na naplňování odborných/profesních kompetencí žáků1,12,13 z hlediska legislativního nastaveného zákonem č. 561/2004 Sb., tzv. školským zákonem a prováděcí vyhláškou č. 15/2005 Sb., která upřesňuje osnovu výroční zprávy školy (§7, odst.1, bod g/) a vymezuje oblasti vlastního hodnocení školy (§8, odst.2, body a–c/), z hlediska pedagogického, které je z pohledu studentů klíčové a které zrcadlí zkušenosti s Deweyovým pragmatismem těžícím z poznání, že studenta zajímají věci, které zná, neboť existují v reálném prostředí 14, z dalšího pedagogického pohledu koncepce otevřené školy15, 16, která vede ke komplexnímu rozvoji žáka a tím ho připravuje na řešení různých životních a pracovních problémů a úkolů (srov. požadavek na rozvoj klíčových kompetencí žáků ve všech variantách rámcových vzdělávacích programů středních škol). Na Obr. 1 jsou uvedeny výsledky šetření provedených na 172 středních odborných školách i gymnáziích. Z uvedených zjištění je patrno, že četnosti spoluprací závisí jednak na spolupracujícím partnerovi, ale i na typu střední školy. Pro ilustraci byly v roli partnera vybrány základní, střední a vysoké školy. Z Obr. 1 je dobře patrno, že podle více jak 56 % vedoucích pracovníků gymnázií jejich škola spolupracuje se základní školou, oproti 72 % uváděným řediteli středních škol negymnaziálního typu. Spolupráce s dalšími středními školami je četnější u středních odborných škol a učilišť oproti gymnáziím. Naopak spolupráce s vysokými školami je (dle očekávání) podstatně častější u gymnázií oproti ostatním středním školám. Z dalších šetření plyne, že partnerství mezi školami je ve většině případů koncipováno na bázi recipročních neplacených služeb. 145 Následující Obr. 2, resp. Obr. 3, prezentují zjednodušenou kategorizaci důvodů ke spolupráci mezi gymnázii, resp. ostatními středními školami, a základními, středními a vysokými školami. Obr. 1 Graf relativních četností spoluprací uvedených ved. pracovníky gymnázií a středních odborných škol se základními, středními a vysokými školami. (vzorek 172 středních škol) Obr. 2 Graf kategorizovaných důvodů spolupráce mezi gymnáziem a základními, středními a vysokými školami (kat. 1 … podpora image školy, kat. 2 … prokazování prospěšnosti školy, kat. 3 … přirozená součást vzdělávacích a výchovných aktivit školy, kat. 4 … souvislost s doplňkovou činností školy, kat. 5 …finanční a věcná podpora (sponzorství) některých aktivit, kat. 6 … další vzdělávání učitelů) 146 Z obrázků je patrné, že důvody ke spolupráci se mezi gymnázii a ostatními středními školami podstatně liší. Příkladem může být důvod spolupráce s vysokými školami u gymnázií a ostatních škol. Zatímco střední školy negymnaziálního typu spolupráci s vysokou školou považují za převážně prestižní záležitost podporující image školy, gymnázia uvádějí jako důvod spolupráce rozvoj vzdělávacích a výchovných aktivit školy. Obdobných rozdílů, které mnohdy nekorespondují s druhem školy, lze najít celou řadu a budou předmětem důkladných analýz. Obr. 3 Graf kategorizovaných důvodů spolupráce mezi negymnaziálními středními školami a základními, středními a vysokými školami (kat. 1 … podpora image školy, kat. 2 … prokazování prospěšnosti školy, kat. 3 … přirozená součást vzdělávacích a výchovných aktivit školy, kat. 4 … souvislost s doplňkovou činností školy, kat. 5 …finanční a věcná podpora (sponzorství) některých aktivit, kat. 6 … další vzdělávání učitelů) 4. Závěr I když uvedený příspěvek prezentuje a komentuje pouze zlomek získaných dat v pilotní studii výzkumu „Netradiční formy spolupráce středních škol“, uvedené výsledky přináší alespoň základní obraz o probíhajících typech spolupráce mezi středními školami a základními, středními a vysokými školami. Zmiňuje i důvody této spolupráce. V dalších krocích výzkumných aktivit budou data doplněna a kategorizována s ohledem na velikost sídla, počet konkurenčních škol v blízkosti, socioekonomické poměry regionu apod. Velice zajímavým hlediskem se zdá být i hodnocení probíhajících partnerství z pohledu školy, firem i samotných studentů, které je rovněž připravováno. Větší pozornost by měla být věnována spolupráci implementované přímo do vzdělávacích 147 programů přírodovědných předmětů, které se jeví pro tento účel velice vhodnými. O výsledcích výzkumu bude průběžně referováno. 5. Poděkování Autoři článku děkují za finanční podporu projektu MŠMT NVP II č. 2E08021. 6. Literatura 1. Kašparová, J. aj. (2007). Metodika tvorby školních vzdělávacích programů SOŠ A SOU. Praha: NUOV, online. [cit. 2008-09-06]. Dostupné na WWW: <http://www.nuov.cz/index.php?page=p_p&s=85>. 2. Kolektiv autorů (2007). Manuál pro tvorbu školních vzdělávacích programů na gymnáziích. PRAHA: VUP, online. [cit. 2008-09-06]. Dostupné na WWW: <http://www.rvp.cz/soubor/Manual_G.pdf>. 3. Slejšková, L. (ed.) (2008). Klíčové kompetence na gymnáziu. Praha: VUP, online. [cit. 2008-09-06]. Dostupné na WWW: <http://www.pilotggp.cz/file/kk_prirucka.pdf>. 4. Kolektiv autorů (2008). Pilotní školy zdroj inspirace. Praha: NUOV, online. [cit. 2008-09-06]. Dostupné na WWW: <http://www.nuov.cz/public/File/periodika_a_publikace/piskolyPILOT.pdf>. 5. Mőller, L., Prášilová, M. (2007). Podklady k návrhu projektu výzkum netradičních forem spolupráce středních škol s blízkými základními, středními i vysokými školami, se složkami místní samosprávy, firmami a dalšími subjekty. Olomouc: PřF UP, 2007. Nepublikováno. 6. Kolektiv autorů (1994). Kvalita a odpovědnost. Praha: MŠMT. 7. Kolektiv autorů (1999). České vzdělávání a Evropa. Strategie rozvoje lidských zdrojů v České republice při vstupu do Evropské unie. Tzv. Zelená kniha. Praha: Sdružení pro vzdělávací politiku. 8. Kolektiv autorů (2001). Národní program rozvoje vzdělávání v ČR: Bílá kniha. Praha: UIV TAURIS. 9. Kolektiv autorů (2002). Dlouhodobý záměr vzdělávání a rozvoje výchovně vzdělávací soustavy České republiky. Online, [cit. 2005-02-03]. Dostupné na WWW: <http://www.msmt.cz>. 10. Kolektiv autorů (2007). Dlouhodobý záměr vzdělávání a rozvoje vzdělávací soustavy České republiky 2007. Online, [cit. 2007-09-11]. Dostupné na WWW: <http://www.msmt.cz/ministerstvo/dlouhodoby-zamer-vzdelavani-a-rozvojevzdelavaci-soustavy-cr2007>. 11. Malé granty (2008). Online, [cit. 2008-09-06]. Dostupné na WWW: <http://www.malegranty.cz/index.php?option=com_content&task=blogcategory& id=14&Itemid=37>. 148 12. Michek, S (2007). Rozvoj kvality odborného vzdělávání v Evropě. Praha: NUOV. Online, [cit. 2008-09-06]. Dostupné na WWW: <http://www.nuov.cz/public/File/periodika_a_publikace/QualiVET_QDF_CZ.pdf 13. Kolektiv autorů (2008). Pilotní školy zdroj inspirace. Praha: NUOV. Online, [cit. 2008-09-06]. Dostupné na WWW: <http://www.nuov.cz/public/File/periodika_a_publikace/piskolyPILOT.pdf>. 14. Svobodová, J. (2007). Historie reformních pedagogických myšlenek. In Svobodová, J. (ed.) Výběr z reformních i současných edukačních koncepcí. Brno: MSD s.r.o. 15. Skalková, J. (1995). Za novou kvalitu vyučování. Brno: Paido, 1995. Horká, H. Otevřená škola. In SVOBODOVÁ, J. (ed.) Výběr z reformních i současných edukačních koncepcí. Brno: MSD s.r.o. 149
