o doktorandech, jejich školitelích a jejich disertačních

VYBRANÉ METODY PEDAGOGICKÉHO VÝZKUMU A JEJICH APLIKACE
PŘI ZKOUMÁNÍ EXPERIMENTÁLNÍCH ČINNOSTÍ V PŘÍRODOVĚDNÉM
VZDĚLÁVÁNÍ
SELECTED METHODS OF PEDAGOGICAL RESEARCH AND THEIR
APPLICATION FOCUSSED TO EXPERIMENTAL ACTIVITIES IN NATURAL
SCIENCES EDUCATION
Pavel Doulík, Jiří Škoda a Martin Bílek
Annotation
In the article are described some selected methods of pedagogical research enabled on the
area of experimental activities on natural science education. Focused are the analysis of
learner’s texts and drawings, traditionally questionnaires, didactical tests, concepts mapping
and interview.
Key Words
Chemistry Didactics Research Methods, Experimental Activities on Natural Sciences
Education.
Klíčová slova
Výzkumné metody v didaktice chemie, experimentální aktivity v přírodovědném vzdělávání.
Úvod - experiment jako výzkumný problém
Experimenty, jakoţto komplexní nástroje didaktické rekonstrukce, by v rámci přírodovědného
vzdělávání měly rozvíjet kompetence ţáků v kognitivní, psychomotorické i afektivní oblasti
rozvoje osobnosti. Evaluace didaktického vyuţití experimentů v rámci reálného edukačního
procesu by se tedy měla dotýkat všech těchto uvedených oblastí. V praxi je ovšem
komplexnější evaluace vyuţití experimentu spíše výjimkou. Pozornost se soustředí zejména
na kognitivní sloţku a vztahuje se k osvojeným poznatkům. K tomu jsou přizpůsobovány i
pouţívané diagnostické či výzkumné nástroje. Nezáleţí přitom ani na typu pouţitých
experimentů (Redish, Saul, Steinberg, 1997 nebo Molefe, Lemmer, Smit, 2005). Akcentace
kognitivních vyučovacích cílů v souvislosti s experimenty vede nejčastěji k pouţívání
různých typů didaktických testů ověřujících prostřednictvím pretestu a posttestu didaktickou
efektivitu výuky podporované experimenty, ať jiţ reálnými nebo virtuálními.
Velká pozornost je však ze strany pedagogického výzkumu věnována modifikaci původních
naivních dětských představ vzniklých obvykle na základě individuální zkušenosti dítěte a
postupné změně těchto představ směrem k vědeckému poznání na úrovni vymezené
příslušnými typy kurikulárních dokumentů. Tento trend je zcela v souladu s moderním
paradigmatem oborových didaktik vztaţenému k tzv. didaktické rekonstrukci (blíţe viz
Jelemenská, Sander, Kattmann, 2003). Ve výuce přírodovědných předmětů jsou (nebo by
mohly být) experimenty vyuţívány jako velmi účinné nástroje didaktické rekonstrukce.
Poznatky přinášené experimenty jsou procesem asimilace začleňovány do jiţ existujících
schémat jedince, do jeho dosavadních zkušeností; tyto objekty vnějšího světa se stávají
součástí vnitřního světa jedince, jsou mu podrobovány. Výsledkem asimilační činnosti je
vytváření asimilačních schémat (schémat činnosti), coţ je vlastně podle Piageta (1999)
podstata učení. Přitom platí, ţe jedinec dokáţe asimilovat jen takové podněty zvnějšku, které
odpovídají jeho dosavadním asimilačním schématům a jsou adekvátní úrovni jeho operačních
prostředků (asimilace probíhá uţ od úrovně senzomotorických operací aţ po operace
formální, a ovlivňují tedy i vznik abstraktních pojmů, které nemají pro dítě na niţší neţ
formální úrovni význam). Akomodace pak působí jako proces opačný, ale komplementární k
asimilaci. Stávající struktury jedince, které přijímají nové podněty, jsou jimi zároveň
modifikovány a přizpůsobovány vnějšímu světu. Procesy asimilace a akomodace jsou tedy
vzájemně podmíněné a je třeba je posuzovat společně. Pro dynamiku vývinu psychiky má
tedy podstatný význam vytváření rovnováhy mezi oběma procesy, rovnováhy mezi aktivní
činností subjektu a pasivním přizpůsobováním se prostředí. Tato rovnováha je neustále
narušována a je zároveň tím nedokonalejší, čím je dítě mladší (Held, Pupala, 1995). Procesy
asimilace a akomodace jsou zároveň klíčovými procesy didaktické rekonstrukce. Ověřování
didaktické účinnosti a efektivity experimentu v přírodovědném vzdělávání musí být tedy úzce
svázáno s diagnostikou či výzkumem zaměřenými na modifikaci původních naivních představ
(prekonceptů) učících se jedinců. Z tohoto poţadavku by pak měly vycházet i příslušné
diagnostické a výzkumné metody. Dále jsou v textu uváděny jednotlivé výzkumné (a
diagnostické metody), které jsou vyuţitelné k výzkumu didaktické efektivity experimentů
jako nástrojů didaktické rekonstrukce v přírodovědném vzdělávání. Jedná se o metody a
techniky všeobecně známé, proto je na tomto místě uváděna pouze jejich stručná
charakteristika ve vztahu k relevantní problematice (upraveno dle Doulík, Škoda, 2008).
Analýza žákových textů a kreseb
Analýza textů a kreseb ţáka patří k poměrně často vyuţívaným zejména diagnostickým
metodám. Především u mladších ţáků však můţe písemný projev představovat určité
omezení, neboť ţáci nemusí být schopni vyjádřit svoje představy pomocí adekvátních slov.
V takovýchto případech se s úspěchem uplatňuje analýza dětské kresby (Dove, Everett,
Preece, 1999). Opodstatnění má i v případech, kdy by byl pro dítě písemný projev výrazně
limitující, jako je tomu např. u těţších forem dysgrafie. Vyjadřování pomocí kresby je dětem
blízké a můţe říci mnohé o vnitřním světě dítěte. Velice často se tato metoda kombinuje
s metodou rozhovoru, kdy proband svou kresbu interpretuje, jak ukazuje např. práce Sangera
(2007). Kvalitativní rozbor a interpretace dětských kreseb mohou však být velmi náročné a
mohou předpokládat předchozí výcvik posuzovatelů. Přes toto omezení se analýzy dětské
kresby často pouţívá při odhalování komplexnějších představ vztahující se k určitým dějům
simulovaným prostřednictvím experimentů (fotosyntéza, kvašení, dýchání, koloběhy prvků
v přírodě atd.) (např. Silva et al, 2004). Dominantní místo analýze dětské kresby jako nástroji
pedagogicko psychologické diagnostiky přisuzují i Z. Hadj-Mousová a J. Duplinský (2002),
kteří uvádějí, ţe ze všech výtvarných aktivit je kresba pro dítě nejvíce spontánní činností, není
třeba náročných technických prostředků a speciální podpory vedení. Oba autoři přisuzují
dětské kresbě velkou vypovídací schopnost: „Analýzou kresby se dozvíme o tom, co si dítě
myslí o sobě, druhých a světě kolem něj, co cítí a jakými disponuje schopnostmi
(percepčními, motorickými, kognitivními).“
Přínos dětské kresby je nesporný především pro vývojově-psychologickou diagnostiku, která
je v historii českého a slovenského poradenství spojena především se jmény Františka Čády
(vzpomeňme např. originální studii o dětské kresbě s názvem „Pedagogický význam kreseb
dětských“ vyšlou v roce 1902) a Zdeňka Matějčka (In Říčan, Vágnerová, 1991). Ve výzkumu
didaktické efektivity výuky podpořené experimenty přináší však vyuţití dětské kresby některé
specifické problémy. Za řady publikovaných výzkumných studií vyplývá, ţe dětská kresba
má své opodstatnění především ve výzkumu realizovaném u mladších ţáků. Je třeba počítat
s tím, ţe dětská kresba má vţdy do určité míry projektivní charakter. Do kresby dítě vtěluje
vlastní představy o okolním světě a jeho vnímání, mnohdy i svá přání a dětské fantazie. Stejně
tak však můţe dítě do kresby vtělovat zcela obecné představy utvářené např. pod vlivem
médií nebo sociokulturních tradic. S rostoucím věkem ţáků však dětská kresba postupně
ztrácí svoji originalitu a kreativitu tak příznačnou pro mladší školní věk a stává se spíše
„technickým výkresem“ (zejména jde-li o výuku fyziky ale i chemie). Objevuje se rovněţ
snaha doprovázet svoji kresbu doplňkovým nebo vysvětlujícím textem, zejména tehdy, není-li
vlastní kresba probanda spojena s fenomenografickým interview. Z tohoto důvodu není vţdy
moţné chápat analýzu dětských textů a dětské kresby jako dvě oddělené a na sobě nezávislé
výzkumné metody či techniky. Určitým problémem zejména při kvantitativních výzkumech je
časová náročnost kreseb a subjektivita jejich interpretace. Toto negativum lze částečně
eliminovat sledováním určitých objektivních a „počitatelných“ charakteristik dětských kreseb
(součástky aparatury, „funkčnost“ aparatury podle obrázku či schématu, kauzální nexus
v naznačených dějích atd.).
Dotazník
Dotazník patří mezi tzv. explorativní metody pedagogického výzkumu. Je zaloţen na způsobu
písemného kladení otázek a získávání písemných odpovědí. Z obecného hlediska metodologie
pedagogického výzkumu se jedná o nejfrekventovanější metodu a uţívá se při hromadném
získávání dat (proto je také pouţívána téměř výlučně pro účely kvantitativního výzkumu).
Pouţití dotazníku se zdá v souvislosti s výzkumem didaktické efektivity výuky podpořené
experimenty jako neperspektivní. Je však třeba vzít v úvahu i motivační účinek experimentů,
neboť mnohdy jsou experimenty do výuky v reálné školní praxi zařazovány zejména kvůli
svému motivačnímu efektu. Motivace se pak výrazným způsobem podílí na utváření afektivní
sloţky rozvoje osobnosti ţáků ve vztahu k experimentu a k empirickým metodám při utváření
přírodovědného poznání vůbec. Při vyuţití virtuálních experimentů a dalších typů prezentací
pomocí ICT se k motivačnímu efektu samotného experimentu či vizualizace přidává i
motivační efekt pouţití ICT při výuce (Kubiatko, Haláková, 2008). Pro zjišťování motivační
sloţky experimentu se dotazník ukazuje jako nejvhodnější výzkumná technika. Důleţitý je
však typ otázek, které se v dotazníku objevují. Nejčastěji pouţívané jsou otázky otevřené
(případně polouzavřené), kdy respondent odpověď sám tvoří, a mohou se tak plně projevit
jeho individuální specifika. Proto je vhodné pouţívat dotazníky s otevřenými poloţkami na
menším počtu respondentů, případně se kombinují otázky otevřené a polouzavřené. Naopak
méně pouţívané jsou otázky uzavřené, kde jedinec vybírá z předloţených moţností. P. Doulík
a J. Škoda (2005) však upozorňují, ţe problémem otevřených otázek zůstává jejich obtíţnější
způsob vyhodnocení, neboť šíře odpovědí bývá značná a zejména u respondentů mladšího
školního věku se objevuje překvapivě pestré a originální spektrum odpovědí. Pro
zjednodušení vyhodnocení se odpovědi respondentů grupují podle zvolených kritérií, které
sledují cíle výzkumu. Problémem otevřených otázek je v kvantitativně orientovaných
výzkumech také obtíţnost jejich statistického vyhodnocení pomocí induktivních metod
statistické analýzy dat. Grupování odpovědí respondentů sice umoţňuje vyuţívat některé
statistické metody (např. typu χ2 test nezávislosti), ale jedná se pouze o nominální druh
měření. Samotné vytváření grup a distribuce odpovědí ţáků do jednotlivých grup můţe být
značně subjektivní. Uzavřené dotazníkové poloţky sice umoţňují pouţití rozsáhlejšího
statistického aparátu, na druhé straně implikují odpověď respondenta a neponechávají mu
prostor k vyjádření originálních názorů, coţ je však v souvislosti s motivací velmi cenné.
Pokud jde o detailní zachycení výpovědí a jejich rozbor, je lépe volit vhodnější metody (např.
interview).
Didaktické testování
Didaktické testy patří mezi nejčastěji pouţívané metody při výzkumu výsledků výuky
podporované experimentem. Důvodem pro jejich pouţívání je především to, ţe výuka
přírodovědných předmětů (o kterých je v souvislosti s experimenty relevantní hovořit) je
zaměřena především na dosahování kognitivních cílů. Didaktické testy pak slouţí v duchu
Byčkovského definice (1982) jako nástroje systematického měření výsledků výuky. Pro tyto
účely se většinou pouţívá úloh, které jsou objektivně skórovatelné (nejčastěji úlohy typu
multiple-choice) z důvodu jejich snadného a jednoznačného vyhodnocování. Nevýhodou
tohoto typu úloh je skutečnost, ţe nabízené alternativy odpovědí nemusí reflektovat ţákův
vnitřní poznatkový systém a mohou být z pohledu ţáka nesrozumitelné, zavádějící nebo
naopak málo plausibilní (nabízené alternativy jsou často vytvářeny odborníky, kterým můţe
být myšlenkový svět dítěte velmi vzdálen). Tuto nevýhodu uzavřených úloh s výběrem
odpovědi lze do určité míry eliminovat tím, ţe navrţené distraktory jsou sestaveny na základě
vyhodnocení dříve zadaných otevřených testových úloh, případně na základě rozhovorů se
ţáky (Chráska, 1999). (V souvislosti s problematikou konstrukce distraktorů rovněţ viz
Sadler, 1998). Komplexnější pohled na utváření systému ţákova poznání poskytují úlohy
otevřené. Jde především o úlohy otevřené s odpovědí širokou a úlohy produkční (ţák sám
tvoří odpověď, uvádí svůj názor, úvahy na předloţený problém). Tento typ úloh lze přirovnat
k divergentním úlohám problémového charakteru. K iniciační funkci zde slouţí uvození
instrukcí jako např. „Co myslíš, ţe se stane, kdyţ…“, „Popiš svoji představu o….“ Tyto typy
úloh podporují rozvoj tvořivého myšlení ţáků (blíţe k problematice tvořivosti při výuce
přírodovědných předmětů např. Haláková, Kubiatko, 2008). Jakýmsi kompromisem mezi
úlohami otevřenými a uzavřenými jsou dnes velmi často konstruované a pouţívané
dvouúrovňové didaktické testy. Formálně mají podobu testu s výběrem odpovědi, ale ţák
tvoří svou odpověď ve dvou krocích. Nejprve volí z několika běţných nabídek odpověď,
kterou povaţuje za správnou či za nejbliţší vlastnímu pojetí. Při druhém kroku vybírá
z několika argumentů, jimiţ se dá předchozí volba zdůvodnit, případně je nucen vysvětlení
své odpovědi sám formulovat. Tvorba těchto dvouúrovňových úloh je značně náročná nejen
časově, ale klade i poţadavky na zkušenosti jejich tvůrce. U ţáků na úrovni primárního
vzdělávání však tato metoda není příliš vhodná, neboť dětem dělá potíţe srozumitelnost textů,
zvláště jsou-li delší nebo z obsahového hlediska náročnější. Takové testové poloţky potom
mají ve vztahu k výsledkům výuky podporované experimenty velmi nízkou validitu, neboť
nezjišťují kvalitu a strukturu poznatků dítěte, ale spíše schopnost ţáka porozumět přečtenému
textu.
Pojmové mapování
Pojmové mapování velmi úzce souvisí se zjišťováním struktury poznatků. Při osvojování
klíčových pojmů v rámci přírodovědného vzdělávání je vedle obsahu a rozsahu pojmů
důleţitá znát i jejich začlenění do myšlenkové mapy dítěte a do jeho vnitřního poznatkového
systému. V ideálním případě je pojmová mapa grafickým zobrazením části struktury
zmiňovaného systému. Určitá struktura poznatku můţe být také v průběhu edukačního
procesu záměrně vytvářena. O pojmovém mapování je tedy třeba v souvislosti
s experimentem uvaţovat jednak jako o metodě intervenční (či expoziční) a jednak jako o
metodě diagnostické a výzkumné.
Vzhledem k určité specifičnosti této výzkumné a diagnostické metody ve vztahu
k přírodovědnému vzdělávání je třeba poněkud konkretizovat otázku jejího vzniku a geneze.
Termín myšlenková mapa se začal objevovat v 70. letech 20. století v koncepci kanadského
psychologa Tony Buzana, který na základě výzkumu zapamatování zkušeností, jejich
posloupností a vývoje jejich pojmového označování dospěl k názoru, ţe znalosti jsou do
paměti ukládány ve formě „trsů“ (cluster), které vyjadřují jejich vzájemné souvislosti (Buzan,
2001). V češtině, stejně jako v angličtině, existuje řada alternativních názvů: mapování mysli
(mind-mapping), pojmové mapování (semantic mapping), konceptuální mapování (concept
mapping), slovní mapy (word-maps), mapy myšlení či mentální mapy (mind maps). Nicméně
Buzanovo pojetí se promítalo spíše do roviny kognitivních procesů. Pojmové mapování jako
výzkumná metoda bylo rozpracováno na přelomu 70. a 80. let 20. století na Cornellově
univerzitě a je spojeno se jmény J. Stewarta, J. van Kirka a především J. Novaka. Původně
bylo pojmové mapování vyvinuto jako jedna z metod zjišťování výsledků výuky v biologii,
jak o tom svědčí první zásadní práce zmiňovaných autorů s touto tematikou (Stewart, van
Kirk, Rowell, 1979; Novak, 1980). V pedagogické rovině souvisí pojmové mapování
především s rozvojem smysluplného učení (meaningful learning), podle něhoţ dává nový
poznatek ţákovi smysl a je pro něj srozumitelný tehdy, pokud je zabudován do jiţ existujících
poznatkových struktur ţáka. Tyto struktury v podstatě odpovídají myšlenkovým mapám
(Novak, 2002).
Pojmové mapy v Novakově pojetí, které je dnes pokládáno za standardní formát pojmových
map, se skládá z pojmů zapsaných v okrouhlých útvarech (kruţnice, elipsy), které jsou
vzájemně spojeny čárami vyjadřujícími souvztaţnost mezi pojmy. Při horizontálních
spojeních nebo v pojmových mapách čtených odzdola nahoru se místo čar pouţívají šipky.
V optimálním případě má mapa jasně utvářenou hierarchickou strukturu (Novak, Gowin,
1984). Pro pochopení smysluplného celku reprezentujícího určitý úsek poznatkového
systému probanda bývá někdy výhodné naznačená spojení mezi pojmy popisovat. Zlepšenou
koncepci pojmového mapování především z metodologického hlediska formuloval ve svých
pracích Åhlberg (2004). Komparaci jeho koncepce v porovnání s tradičním Novakovým
pojetím je moţné shrnout do následujících bodů:
1. J. Novak preferuje velmi stručná označení pojmů v pojmových mapách (Novak,
1998). Mnohé pojmy však často není moţné přesně a validně vyjádřit bez pouţití více
slov. Åhlbergova koncepce umoţňuje charakterizovat pojem tolika slovy, kolik jich
proband pokládá za potřebné pouţít.
2. Všechna spojení mezi pojmy jsou v pojmové mapě kótována, označena šipkou. (Tedy
nikoliv pouze při horizontálních spojích a směrem nahoru vytvářených map.)
3. Všechna spojení mezi pojmy jsou popisována, a to libovolně dlouhými výrazy.
Podmínkou je pouze co nejpřesnější vyjádření osoby, jejíţ myšlení je takto mapováno.
4. Součástí pojmové mapy se principiálně mohou stát obrázky, zvuky či dokonce videa.
Toto se v Novakově pojetí nevyskytuje nikdy. Kaţdý jedinec však v průběhu svého
kognitivního vývoje prochází dle Brunera ikonickým stadiem, kdy se myšlení
odehrává především v názorných obrazech. Toto ikonické stadium by mělo v období
přibliţně 12. roku věku dítěte pozvolna přecházet v abstraktní stadium (odpovídající
stadiu formálních operací podle Piageta). Je však zcela běţné, ţe i v dospělém věku
přetrvává a převaţuje za určitých okolností ikonické názorné myšlení. Při zahrnutí
těchto aspektů do pojmové mapy by bylo však na místě hovořit jiţ spíše o mapě
myšlení, neţ o čistě pojmové mapě. Åhlberg tak ve své koncepci myšlenkových map
zřetelně akcentuje epizodický charakter informací ukládaných do paměti a jejich
asociační vazby se smyslovými vjemy, které danou situaci, v tomto případě reálný či
virtuální experiment, doprovázejí. Pokud má být myšlenková mapa skutečně
relevantní vizualizací utvořené poznatkové struktury či dokonce „rekonstrukcí“
procesu jejího utváření, musí pracovat i s informacemi, které jsou kódovány jinak neţ
slovně.
5. Novak svazuje své pojetí pojmové mapování úzce s Ausubelovou teorií smysluplného
učení. Åhlbergova koncepce předpokládá vyuţití pojmových map při uţití jakýchkoliv
teorií učení a různých způsobů praktického řízení učebních činností ţáků. Vychází
z toho, ţe mluvené nebo psané projevy ţáků mohou být transformovány do podoby
myšlenkových map a naopak.
6. Novakovo pojetí pojmového mapování klade důraz na hierarchickou strukturu
vytvořených map. Ve své práci např. ukazují, jak mohou být stejné pojmy uspořádány
ve třech hierarchicky odlišných mapách s různými významy (Novak, Gowin, 1984).
Åhlberg preferuje spíše centrální umístění klíčového pojmu v myšlenkové mapě.
Upozorňuje, ţe i takto pojatá mapa má prvky hierarchického uspořádání, neboť střed
konceptuální mapy je moţné si představit jako vrchol pyramidy viděný shora. Åhlberg
také vysvětluje, ţe poznání, které je určitým obrazem okolního světa v lidské mysli, se
utváří spíše do podoby sítě a nemá vţdy striktně hierarchický charakter. Myšlenková
mapa by pak měla být reprezentací tohoto systému individuálního poznání.
7. V kvalitní pojmové mapě je kaţdý koncept zmíněn pouze jednou. Na tomto pravidle
však Novakova koncepce netrvá. O určitých výjimkách ale hovoří i Nicoll, Francisco
a Nakhleh (2001), kteří připouštějí opakování pojmů pouze v případě takových
konceptů, které mají tolik spojení s dalšími pojmy, ţe výsledná pojmová mapa ztrácí
na přehlednosti. Z metodologického pohledu to však doporučováno není.
8. Jestliţe je v pojmové mapě kaţdý pojem zmíněn pouze jednou, pak je moţné spočítat
mnoţství spojení, které má daný pojem s ostatními pojmy. Počet spojení je pak
validním odhadem centrality konceptu v myšlení probanda a jeho významu pro
utváření celého poznatkového systému daného člověka (Åhlberg, Ahoranta, 2002).
9. Pro správnou interpretaci pojmové mapy je důleţité znát i pořadí či způsob, jakým
mapu číst. Nemusí to být vţdy od shora dolů. Bývá proto z metodologického hlediska
cenné sledovat i genezi tvorby pojmové mapy.
Přínos pojmového mapování spočívá v tom, ţe umoţňuje zachytit nejen to, jak ţák „zná“
pojem reprezentující určitý fenomén, ale i to, v jaké interakci s ostatními pojmy (jaká je jeho
struktura, jaké vazby tvoří) se daný pojem nachází. Tvorba pojmové mapy je myšlenkový
proces, který lze vizualizovat do grafického zobrazení souvislostí a vztahů mezi pojmy. Tyto
vzájemné vazby vznikají na základě neurofyziologických mechanismů dlouhodobé paměti a
utvářejí se na základě asociačních strukturních interakcí a odpovídají Buzanovým „trsům“.
Tyto „informační komplexy“ vznikající během průběhu experimentu v rámci přírodovědného
vzdělávání mají vţdy alespoň z části epizodický charakter. Jejich vznik a vytváření
vzájemných spojů je doprovázeno emocionálně podbarvenými záţitky, které souvisí i s
komplexnějším smyslovým vnímáním, proto pojmová mapa můţe tvořit značně rozsáhlé a
členité struktury. Jak uvádějí Greca a Moreira (2000), nejsou především u mladších ţáků
pojmové mapy čistě pojmové, ale jedná se spíše o „mentální modely“, neboť se do nich
promítají individuální zkušenosti, osobní a emocionální motivy, záţitky atd. Sweller (1994)
povaţuje pojmové mapy jako vnější zobrazení sémantické paměti člověka a pojmové mapy
tak podle něj kopírují způsob, jakým byla daná paměťová stopa utvářena.
Konkrétní provádění pojmového mapování můţe mít různou podobu:
a) Ţák má doplnit neúplné schéma vztahů mezi pojmy (chybějí některé pojmy a vztahy –
viz např. Slotte, Lonka, 1999).
b) S pomocí starší a zkušenější osoby má ţák nakreslit své chápání pojmové struktury
daného tématu vztahující se ke zkoumanému fenoménu či k danému učivu (např.
Stoddart, Abrams, Gasper, 2000).
c) Z několika odlišných pojmově-vztahových struktur týkajících se téhoţ fenoménu má
ţák rozhodnout, které z nich se nejvíce blíţí jeho názoru (úloha na volbu nabídnutých
řešení), případně jak by schéma pozměnil, aby plně vystihovalo jeho názor (zmiňuje
jako jednu z moţností např. Bloom, 1995, avšak bez bliţší specifikace).
Z hlediska přínosu pojmového mapování pro výzkum výsledků výuky podporované
experimentem je samozřejmě nejvhodnější stav, kdy ţák svou pojmovou mapu vytvoří zcela
sám, bez intervence výzkumníka, jak uvádějí např. Moss, Abramsa a Robb (2001). To se ale
zejména u mladších ţáků jeví jako velmi problematické. Kromě metody vytváření pojmových
map se prakticky odzkoušela metoda sémantických sítí (obě metody se společně řadí mezi
metody grafického znázorňování vztahů mezi prvky učiva). Tato metoda je však značně
náročná, je vhodnější spíše pro starší ţáky a převládá u ní pouţití pro výzkumné účely (před
pouţitím diagnostickým v běţné práci učitele).
Interview
Určité opodstatnění při výzkumu výsledků výuky podporované experimentem má i interview.
Zjišťuje se jím, jak ţák získává zkušenosti, jak vytváří obsah pojmů, jak chápe a interpretuje
svět kolem sebe (Marton, 1994). Umoţňuje tedy identifikovat kvalitativně odlišné způsoby,
jakými lidé chápou, vysvětlují anebo zdůvodňují různé jevy a děje (Osuská, Pupala, 1996).
Dokonce je moţné vytvořit i jakousi typologii identifikovaných představ, neboť se ukazuje,
ţe jich existuje jen určitý omezený počet (Rye, Rubba, 1998). Fenomenografické interview
pro svou časovou náročnost a obsahovou hloubku umoţňuje realizovat výzkum výsledků
výuky podporované experimentem spíše v malých skupinách. Rozhovor není dopředu
strukturovaný, předem připravené otázky tvoří pouze páteř dějové linie, dialog je tak typický
a neopakovatelný pro ten který případ. Takto koncipovaný rozhovor tedy umoţňuje získat
mnoho informací o poznatkové struktuře dítěte a především o jejím utváření a vzájemných
souvislostech uvnitř tohoto systému. Je také moţné zaměřit se na komplexnější pochopení
určitých jevů demonstrovaných experimentem ze strany ţáků a nechat si vysvětlit jeho teorie,
jimiţ popisuje pozorovaný jev. Fenomenografický rozhovor nabízí velkou volnost při
zjišťování ţákových subjektivních názorů, dovoluje jít do hloubky, pruţně reagovat na
nečekané a různé odpovědi ţáků či mlčení. Fenomenografický rozhovor je zaměřený na
odhalení kvalitativně odlišných způsobů, jakými lidé získávají zkušenosti. Jedním z pravidel
fenomenografického rozhovoru je neptat se na příčinu, ale ptát se na způsob, tedy např. „jak“,
„při jaké příleţitosti“ atd.
Rozhovor můţe být při zjišťování výsledků výuky podporované experimentem hlavní
výzkumnou metodou, avšak častěji bývá metodou doplňkovou (zejména doprovází metodu
analýzy ţákových výtvorů). Je potřeba vzít v potaz fakt, ţe někteří ţáci své subjektivní
představy jen obtíţně verbalizují, nedostává se jim slov, aby vyjádřili to, co si o určitém
fenoménu či ději myslí. Dále platí, ţe vyuţití interview jakoţto výzkumné metody je na
úrovni primárního vzdělávání výrazně limitováno vyjadřovacími schopnostmi dítěte. Proband
nemusí být schopen sdělit svoji představu např. o příčinách pozorovaného jevu v adekvátních
pojmech. Rovněţ tak obsah a rozsah dítětem sdělovaných pojmů můţe být zcela odlišný od
chápání daného pojmu dospělým člověkem. Na tuto skutečnost upozorňují např. Krnel,
Watson, Glaţar (2005), přestoţe ve své výzkumné studii pouţívali metodu
fenomenografického interview i při práci s tříletými probandy. V tomto případě se však
jednalo spíše o doplňkovou metodu doprovázející manipulaci dětí s předměty vyrobenými
z různých materiálů.
Zvláštní pozornost zasluhuje v této souvislosti klinické interview. To je výzkumná metoda,
při které výzkumník mění své otázky podle odpovědí dotazované osoby. Tato metoda byla
vyuţívána zejména Piagetem a jeho školou a v současnosti se pouţívá v širších souvislostech
především v různých výzkumech přírodovědného a matematického myšlení. Klinický přístup
byl dále rozvíjen v pracích k výzkumu konceptuální změny (conceptual change). Její těţiště
spočívá v tom, ţe ţákova původní představa je představou pouze předběţnou (neadekvátní,
nesprávnou, nevědeckou), která se má v průběhu času pod vlivem zkušeností a učení
proměňovat směrem k cílové představě (adekvátní, správné, vědecké) (blíţe viz Janík, 2009).
Model didaktické rekonstrukce hovoří spíše o rekonstrukci představ (conceptual
reconstruction).
Klinické interview vychází z paradigmatu kognitivní psychologie, jejímţ
znakem je informační přístup (poznávací procesy jsou chápány jako procesy zpracovávající,
příp. přepracovávající informaci), směřující k analýze povrchové i hloubkové struktury
psychických (poznávacích) procesů (Sedláková, 2004). Klinické interview umoţňuje blíţe
zkoumat strategie myšlení probandů a jejich přístupy k řešení problémů obvykle v rámci
experimentálních úloh. Poskytuje přístup ke způsobům, kterými jedinci konstruují své
poznání prostřednictvím vzájemné interakce toho, co jiţ vědí a čemu věří s tím, co je
prezentováno novými zkušenostmi (Carpenter, 1982). Primárním cílem tazatele v klinickém
interview je tedy porozumět tomu, jak subjekt klinického interview uvaţuje, proč a jak
dochází ke konkrétním myšlenkám. Tazatele během klinického interview nezajímá ani tak
vlastní řešení problému, jako spíše strategie a logické postupy, které dotazovaný pouţívá.
Z hlediska konceptuální změny je předmětem tazatelova zájmu reakce subjektu na důkaz
zpochybňující jeho dosavadní pojetí. Jde zejména o to, zda subjekt v konfrontaci se
zpochybňující informací přinášenou průběhem či výsledkem experimentu své dosavadní
pojetí zcela zavrhne a jeho místo zaplní pojetím zcela novým, anebo zda je zpochybňující
informace subjektem konstruktivně vyuţita k modifikaci či revizi dosavadního pojetí. Posner
a Gertzog (1982) doporučují vyuţívat konkrétní experimenty a situace s nimi souvisejícími
jako podněty pro otázky klinického interview. Podklady získané na základě klinického
interview je moţné vyuţít k tvorbě konceptuálních map (Mercer, Littleton, 2007) neboť
přispívá k problematice objasnění vývoje pojmů a získávání znalostí.
Pouţití klinického interview jako metody k výzkumu výsledků výuky podporované
experimentem s sebou však přináší dva problémy. Cílem této metody totiţ není pouze
studium specifických faktorů kaţdého interview, ale také sledování hlavních principů, které je
moţné aplikovat na široké spektrum interview (Osborne, Gilbert, 1980). Prvním problémem
je proto interpretace interview, která je do jisté míry vţdy subjektivně zabarvena. Druhým
problémem je samotná povaha otázek a poznámek pronášených během interview tazatelem a
jejich vliv na průběh interview. Nezkušený tazatel můţe probandovi intuitivně podsouvat své
vlastní vysvětlení pozorovaného děje a své vlastní strategie řešení problémů a nemusí tak být
vůbec schopen přinést z klinického interview validní údaje.
Literatura
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
ÅHLBERG, M. Varieties of concept mapping. In CAÑAS, A., J., NOVAK, J., D., GONZÁLES, F., M.
(eds.) Concept Maps: Theory, Methodology, Technology. Proc. of the First Int. Conference on Concept
Mapping. Pamplona, 2004.
ÅHLBERG, M., AHORANTA, V. Two improved educational theory based tools to monitor and promote
quality of geographical education and learning. International Research in Geographical and Environmental
Education, 2002, vol. 11, č. 2, s. 119 – 137.
BLOOM, J., W. Assessing and extending the scope of children's contexts of meaning: context maps as a
methodological perspective. International Journal of Science Education, 1995, vol. 17, č. 2, s. 167–187.
BUZAN, T. The Power Of Creative Intelligence. Harper-Collins, 2001.
BYČKOVSKÝ, P. Základy měření výsledků výuky. Tvorba didaktického testu. Praha: ČVUT, 1982.
CARPENTER, E., T. Pigetian interviews of college students. Lincoln: University of Nebraska, 1982.
DOULÍK, P., ŠKODA, J. Diagnostika dětských pojetí a její využití v pedagogické praxi. Acta Universitatis
Purkynianae č. 143. Studia paedagogica. Ústí nad Labem: UJEP, 2008.
DOULÍK, P., ŠKODA, J. Výzkumné metody pouţitelné k diagnostice dětských pojetí. In ŠKODA, J.
Současné trendy v přírodovědném vzdělávání. Acta Universitatis Purkynianae č. 106. Studia paedagogica.
Ústí nad Labem: UJEP, 2005.
DOULÍK, P., ŠKODA, J., BÍLEK, M.: Cvičebnice vybraných metod pedagogického výzkumu – CD-ROM.
PdF UJEP, Ústí nad Labem, 2004. [on-line] Dostupné na: <http://cvicebnice.ujep.cz/> [cit. 6.11.2009]
DOVE, J. E., EVERETT, L. A., PREECE, P. F. W. Exploring a hydrological concept through children's
drawings. International Journal of Science Education, 1999, vol. 21, č. 5, s. 485–497.
GRECA, I., M., MOREIRA, M., A. Mental models, conceptual models and modelling. International
Journal of Science Education, 2000, vol. 22, č. 1, s. 1-11.
HADJ-MOUSOVÁ, Z., DUPLINSKÝ, J. Diagnostika. Pedagogicko-psychologické poradenství II. Praha:
Univerzita Karlova, 2002.
HALÁKOVÁ, Z., KUBIATKO, M. Sú budúci učitelia prírodovedných predmetov tvoriví? Pedagogika,
2008, vol. 58, č. 1, s. 50-60.
HELD, Ľ., PUPALA, B. Psychogenéza žiakovho poznania vo vyučovaní. Bratislava: Amos PdF UK, 1995.
15. KRNEL, D., WATSON, R., GLAŢAR, S., A. The development of the concept of 'matter': a cross-age study
of how children describe materials. International Journal of Science Education, 2005, vol. 27 č 3, s. 367–
383.
16. KUBIATKO, M., HALÁKOVÁ, Z. Students point of view of the biology lecture taught with an ICT
assistance: Preliminary results. Problems of Education in 21st century, 2008, vol. 5, č. 5, s. 75-79.
17. MARTON, F. Phenomenography. In HUSÉN, T., POSTLETHWAITE, T., N. (eds.) The International
Encyclopedia of Education. Second edition, vol. 8. Pergamon: 1994, s. 4424 – 4429. Dostupné na:
http://www.ped.gu.se/biorn/phgraph/civil/main/1res.appr.html.
18. MERCER, N., LITTLETON, K. Dialogue and the development of children's thinking: A sociocultural
approach. London: Routledge, 2007. ISBN 978-0-415-40479-2.
19. MOLEFE, N., P., J., LEMMER, M., SMIT, J., J., A. Comparison of learning effectiveness of computerbased and conventional experiments in science education. South Africa Journal of Education, 2005, vol. 25,
č. 1, s. 50-55.
20. MOSS, D., M., ABRAMS, E., D., ROBB, J. Examining student conceptions of the nature of science.
International Journal of Science Education, 2001, vol. 23, č. 8, s. 771–790.
21. NEWTON, L., D., NEWTON, D., P. Primary children's conceptions of science and the scientist: is the
impact of a national curriculum breaking down the stereotype? International Journal of Science Education,
1998, vol. 20, č. 9, s. 1137-1149.
22. NICOLL, G., FRANCISCO, J., NAKHLEH, M. A three-tier system for assessing concept map links: a
methodological study. International Journal of Science Education, 2001, vol. 23, č. 8, s. 863-875.
23. NOVAK, J. Learning theory applied to the biology classroom. The American Biology Teacher, 1980, vol.
42, č. 5, s. 280 – 285.
24. NOVAK, J. Learning, creating and using knowledge. Concept Maps™ as facilitative tools in schools and in
corporations. London: Lawrence Erlbaum, 1998.
25. NOVAK, J. Meaningful learning: The essential factor for conceptual change in limited or inappropriate
prepositional hierarchies leading to empowerment of learners. Science Education, 2002, vol. 86, č. 4, s. 548
– 571.
26. NOVAK, J., D., GOWIN, D., B. Learning how to learn. New York: Cambridge University Press, 1984.
27. OSBORNE, R., J., GILBERT, J., K. A method for the investigation of concept understanding in science,
European Journal of Science Education, 1980, vol. 2, č. 3, s. 311-321.
28. OSUSKÁ, Ľ., PUPALA, B. „To je ako zázrak přírody“: fotosyntéza v ţiakovom poňatí. Pedagogika, 1996,
vol. XLVI, č. 3, s. 214-223.
29. PIAGET, J. Psychologie inteligence. Praha: Portál, 1999.
30. POSNER, C., J., GERTZOG, W., A. The clinical interview and the measurement of conceptual change,
Science Education, 1982, vol. 66, č. 2, s. 195-209.
31. REDISH, E., F., SAUL, J., M., STEINBERG, R., N. The effectiveness of active-engagement computerbased laboratories. American Journal of Physics, 1997, vol. 65, s. 45-54.
32. RYE, J. A., RUBBA, P. A. An exploration of the concept map as an interview tool to facilitate the
externalization of students' understandings about global atmospheric change. Journal of Research in Science
Teaching, 1998, vol. 35, č. 5, s. 521-546.
33. ŘÍČAN, P., VÁGNEROVÁ, M. Dětská klinická psychologie. Praha: Avicenum, 1991.
34. SADLER, P., M. Psychometric models of student conceptions in science: reconciling qualitative studies and
distractor-driven assessment instruments. Journal of Research in Science Teaching, 1998, vol. 35, s. 269296.
35. SANGER, M. J. Using Particulate Drawings to Determine and Improve Students' Conceptions of Pure
Substances and Mixtures. Journal of Chemical Education, 2000, vol. 77, č. 6, s. 762.
36. SEDLÁKOVÁ, M. Vybrané kapitoly z kognitivní psychologie. Mentální reprezentace a mentální modely.
Praha: Grada, 2004.
37. SILVA, R., LIMA, N., COQUET, E., CLÉMENT, P. Portuguese primary school children's conceptions
about digestion: identification of learning obstacles. International Journal of Science Education, 2004, vol.
26, č. 9, s. 1111-1130.
38. SLOTTE, V., LONKA, K. Spontaneous concept maps aiding the understanding of scientific concepts.
International Journal of Science Education, 1999, vol. 21, č. 5, s. 515–531.
39. STEWART, J., VAN KIRK, J., ROWELL, R. Concept maps: A tool for use in biology teaching. The
American Biology Teacher, 1979, vol. 41, č. 3, s. 171 – 175.
40. STODDART, T., ABRAMS, R., GASPER, E. Concept maps as assessment in science inquiry learning – a
report of methodology. International Journal of Science Education, 2000, vol. 22, č. 12, s. 1221–1246.
41. SWELLER, J. Cognitive load theory, learning difficulty and instructional design. Learning and Instruction,
1994, vol. 4, sp. 295-312.
Autoři
Doc. PaedDr. Pavel Doulík, Ph.D., doc. PhDr. Jiří Škoda, Ph.D., Katedra pedagogiky, Pedagogická fakulta,
Univerzita J. E. Purkyně Ústí nad Labem, Hoření 10, 400 96 Ústí nad Labem, tel.: 00420-475283111, e-mail:
[email protected]; [email protected]
Prof. PhDr. Martin Bílek, Ph.D., Oddělení didaktiky chemie, Katedra chemie, Pedagogická fakulta, Univerzita
Hradec Králové, Rokitanského 62, 500 03 Hradec Králové, tel.: 00420-493331164, e-mail: [email protected]
Citace:
DOULÍK, P., ŠKODA, J., BÍLEK, M. Vybrané metody pedagogického výzkumu a jejich
aplikace při zkoumání experimentálních činností v přírodovědném vzdělávání. In BÍLEK, M.
(ed.) Metodologické otázky výzkumu v didaktice chemie. [CD-ROM] Hradec Králové:
Gaudeamus, 2009. ISBN 978-80-7435-018-4.