Periodická tabulka jako předmět badatelsky orientovaného vyučování
Odborný článek
Periodická tabulka jako předmět badatelsky orientovaného vyučování
5,0 (2 hodnocení)
Článek informuje o výsledcích výzkumu Indiana University of Pennsylvania, jenž se zabýval ověřováním využití interaktivní webové aplikace pro badatelsky orientovanou výuku souvislostí spojených s periodickou tabulkou prvků.
Během svého studia na pedagogické fakultě jsem se několikrát setkala se zkratkou IBE či IBSE (z anglického termínu Inquiry-based Science Education) označující způsob výuky žáků či studentů, který se do češtiny překládá jako badatelsky orientované vyučování. Proto mě velmi zaujal článek s názvem Periodic Properties and Inquiry: Student Mental Model Observed during a Periodic Table Puzzle Activity, který vyšel v měsíčníku Journal of Chemical Education. Autory příspěvku jsou pracovníci Indiana University of Pennsylvania, a to katedry psychologie a chemie. [1]
Jak již název článku napovídá, autoři se pokusili vypozorovat, jak vysokoškolští studenti přistupují k učení se periodické tabulce a co toto jejich učení ovlivňuje. Důležitost myšlenkových pochodů učícího se subjektu je nasnadě, stejně tak jejich aplikace ve výuce. Chemie je pak jistě jedním z těch předmětů, kde může být badatelsky orientovaný způsob výuky velmi nápomocný a žádoucí. Abychom ve smyslu moderních didaktických metod mohli přesunout kontrolu výukových aktivit na žáka, je vhodné vědět, jak vlastně učení probíhá a co k němu žák potřebuje.
Archivní diskuze převzatá z rvp.cz. Přidávání nových komentářů není k dispozici.
Martin Rusek5. 2. 2013
Po přečtení nadpisu jsem se na článek s chutí vrhl. Ten však jaksi ponechal badatelství stranou. Proto se ptám tak, jak se musí ptát každý učitel přírodovědných předmětů a nejen jich. Kde v těchto aktivitách je badatelství a myšlenkové procesy?
Dagmar Stárková16. 2. 2013
Bádání je spojeno s řešením problému, a to konkrétně se skládáním určité části periodické tabulky podle zvolené vlastnosti. Žák jednoduchým pohledem na barevné čtverečky zjistí, jaká jsou pro danou vlastnost pravidla, o čemž se může přesvědčit správným složením puzzle. Samozřejmě je nutná učitelská přitomnost, která to bádání někam směruje, ale je to podle mého názoru lepší způsob, jak někomu představit zákonitosti periodické tabulky, než mu ukázat v učebnici pár pouček, které se musí naučit nazpaměť. Vyšší třídou je pak uvědomění si vztahů mezi těmito vlastnostmi. Já nevím, ale mně to přijde docela dost badatelské :-)
Martin Rusek25. 2. 2013
Nedá mi to a zeptám se pak na rozdíl mezi induktivní metodou a badatelskou metodou. Pořád se mi nezdá, že v popisovaném případě jde o inquiry. Chybí tam tvorba hypotéz a hlavně možnost jejich ověřování. Nebo mi uniká souvislost a badatelství tam je?
Dagmar Stárková2. 3. 2013
K argumentaci použiji klasifikaci metod výuky podle Maňáka, který výzkum a bádání řadí mezi metody s psychologickým aspektem (hledisko aktivity a samostatnosti žáků) a indukci či dedukci řadí mezi výukové metody s logickým aspektem (hledisko myšlenkových operací). Z mého pohledu se tak jmenované metody nevylučují a mohou být přítomné souběžně, i když některá z nich může převažovat.
Pro toto stanovisko mohu argumentovat i ranější typologií podle Lernera, který výzkumnou metodu považuje za tu nejvyšší, protože umožňuje žákům postoupit k složitějším výukovým cílům, jako je analýza, syntéza či hodnocení (Bloom). Tato analýza a syntéza opět úzce souvisí s indukcí a dedukcí.
Tvorbu hypotéz zde rozhodně vidím, z jedné vlastnosti atomu mohu vyvozovat další a vytvářet tak srovnávací hypotézy. O tom by to snad mělo celé být, nebo ne? Jednotlivé vlastnosti musí být propojeny v jeden celek, smysluplnou síť, navzájem se ovlivňující pojmy. Nelze je vnímat samostatně. Ověřovacím nástrojem je pak samotná aplikace.
Teoretický základ
Autoři článku se snaží definovat procesy vytvářející smysl (sensemaking processes), ty dělí na aktivity pracující s něčím dosud nepoznaným (foraging) a již poznaným (exploiting). Svá zjištění se pak snaží propojit s teorií badatelsky orientovaného vyučování. Při vytváření myšlenkového modelu je důležitý vztah mezi známým vzorem či schématem a novou znalostí. Pro větší přehlednost je přehled těchto procesů uveden v tabulkách 1 a 2.
Tabulka 1 – Přehled aktivit pracujících s nejistotou (Foraging Process Skills)
Pozorování
Využívání smyslů ke shromáždění informací týkajících se objektu či události.
Měření
Užívání standardních měření či odhadů k popsání specifických rozměrů (vlastností) daného objektu a události.
Odvozování
Formulování předpokladů nebo možných vysvětlení založených na dřívějším pozorování.
Předvídání
Hádání nejpravděpodobnějších výsledků budoucích činností na základě předchozích vzorů.
Formulování hypotéz
Navrhování řešení či uvedení očekávaných výstupů pro daný experiment.
Tabulka 2 – Přehled aktivit pracujících s jistotou (Exploiting Process Skills)
Klasifikace (třídění)
Seskupování nebo řazení objektů či událostí do kategorií vytvořených na základě vlastností či definovaných kritérií.
Organizace dat do tabulek a grafů
Vynášení zjištěných dat do tabulek a grafů.
Formulování modelů
Rozpoznání vzorů a vytváření predikcí na nich založených.
Komunikace
Užívání slov, symbolů či grafických prvků k popsání objektu, akce (činnosti) či události (případu).
Identifikace náhodných vztahů
Porozumění vztahů mezi příčinami a následky.
Identifikace proměnných
Uvedení proměnlivých faktorů, které mohou mít vliv na experiment (pokus).
Charakterizace proměnných
Popsání vztahu mezi proměnnými.
Postup experimentu
Studenti pracovali s interaktivní periodickou tabulkou (viz obr. 1), volně dostupnou na internetových stránkách Dartmouth College. Jedná se o jednu z několika aplikací tamní virtuální chemické laboratoře napsaných v programovacím jazyce Java určených k výuce a procvičování látky. Velkou roli zde hrají barvy a jejich odstíny. Jsou klíčem k různým vlastnostem prvků uspořádaných v periodické tabulce. V průběhu ověřování výukového potenciálu této aplikace studenti využívali pět základních vlastností prvků, a to atomové hmotnosti, elektronové hustoty, ionizační energie, elektronegativity a elektronové afinity. Mezi další parametry, které je možné sledovat, patří např. protonové číslo, atomový poloměr či teploty tání a varu.
Šest vysokoškolských studentů s rozdílnou délkou předchozího studia chemie bylo sledováno při celkem pěti aktivitách. Jejich postup a komentář byl nahráván. Při jednotlivých činnostech, odstupňovaných podle obtížnosti, byly subjektům předloženy periodické tabulky s chybějícími úseky a nepojmenovanými bloky reprezentujícími prvky. Studenti pak měli doplnit chybějící prvky do správné pozice, a to pouze na základě níže jmenovaných vlastností. Jak již bylo předesláno, cílem ověřování nebylo zjistit aktuální znalosti studentů, nýbrž poznávací procesy vytvářející se v průběhu učení se periodické tabulce, respektive periodickým zákonům.
Obr. 1 – Interaktivní periodická tabulka prvků
Výsledky a doporučení
Výsledky tohoto kvalitativního výzkumu moc překvapivé nejsou. Mnohem zajímavější jsou z nich vycházející rady autorů pro učitele pracující se žáky, kteří se s tímto učivem ještě nesetkali:
Předpoklad, že žáci snadno rozpoznají periodicitu prvků v tabulce, byl příliš optimistický. I při vysvětlování relativní atomové hmotnosti či protonového čísla je učitelská podpora nezbytná.
Studenti používali při testování různé strategie odvislé od jejich předchozích znalostí a procesů vytvářejících určitý smysl. Méně zkušenému jedinci je proto vhodné např. sdělit, že při skládání má využít vlastnosti, která v periodické tabulce vytváří větší rozptyl.
Schopnost využívat badatelských dovedností nekoresponduje s předchozími faktickými znalostmi učiva. Naopak, dřívější zkušenost může negativně ovlivnit celý proces řešení problému, respektive učení.
Závěr
Periodická tabulka prvků je jedním ze základních témat při výuce chemie, a to už na základní škole (viz RVP ZV). Nemyslím si, že je třeba se ji učit nazpaměť pomocí mnemotechnických pomůcek. Považuji za důležitější, aby s ní žáci uměli zacházet, byli schopni ji využívat při řešení dalších problémů, a hlavně aby si uvědomili, že to adjektivum v názvu má skutečně určitý význam. Využití interaktivní periodické tabulky je pak podle mého názoru jedním z mnoha způsobů, jak žákům učivo zatraktivnit. Aplikace není pouze podpůrným prostředkem teoretického výkladu, ale nabízí i možnost individuálního učení a procvičování nabytých znalostí, a to vskutku zábavnou formou. Zkuste si sami sestavit třeba řadu alkalických kovů (alkali metals). I mě by docela zajímalo, jak si kdo povede, co při tom využije za znalosti či dovednosti a jaké myšlenkové pochody mu přitom půjdou hlavou.
Literatura a použité zdroje
LARSON, Kathleen G.; LONG, George R.; BRIGGS, Michael W. Periodic Properties and Inquiry: Student Mental Models Observed during a Periodic Table Puzzle Activity [online]. 2012. [cit. 2013-01-14]. Dostupné z: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ed200625e.
