DISTANČNÍ KURZ ZÁKLADY FYZIKY V KOMBINOVANÉ FORMĚ STUDIA

DISTANČNÍ KURZ ZÁKLADY FYZIKY V KOMBINOVANÉ FORMĚ STUDIA KOPEČNÝ JAN, KOPEČNÁ MILADA, TOMEČKOVÁ HANA, TROJKOVÁ JANA Vysoká škola báňská -Technická univerzita Ostrava, 17.listopadu 15, 708 33 Ostrava-Poruba [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Abstrakt: VŠB-TU Ostrava v akademickém roce 2001-2 realizovala první čistě distanční kurz Základy fyziky v rámci kombinovaného studia bakalářského stupně technického studijního programu. V příspěvku je popsána struktura kurzu a použité didaktické pomůcky. Je uvedena organizace kurzu, jeho průběh a vytíženost tutorů (započítávání do úvazku). Součástí kurzu byly průběžné testy a test závěrečný, výsledky absolventů tohoto distančního kurzu byly srovnány s výsledky souběžného kurzu vyučovaného klasickým presenčním způsobem. V současnosti se připravuje převedení kurzu do formy e-learningu. Klíčová slova: distanční studium, fyzika Abstract: VSB-TU Ostrava in academic year 2001-2 realizes the first purely distance course Basic Physics in the frame of combination studies in Bachelors Degree of technical educational programme. In the contribution there the course structure and used didactic aids are described. The course organization, its running and tutors capacity utilization (its inclusion into teaching load) are presented. Running tests and the final test were components of the course, results of graduates of this distance course were confrontated with results of parallel course taught by classical face to face way. Today a transfer of the course into e-learning forms is prepared. Key words: distance study, Physics

1

ÚVOD V posledních letech se v nabídkách vysokých škol objevuje celá řada kurzů označovaných jako distanční a více či méně splňujících kriteria distančního způsobu výuky. Tyto kurzy jsou jednak z oblasti celoživotního vzdělávání, nebo jsou určeny pro distanční část výuky ve studijních programech vyučovaných kombinovanou formou. Pokud budeme hovořit o skupině technických vysokých škol, pak v akreditovaných studijních programech se projevuje velmi pozoruhodný trend. V distanční formě jsou připravovány, nebo za distanční se vydávají, kurzy předmětů vyšších ročníků a v zanedbatelné míře se připravují kurzy pro předměty základů inženýrského studia. Dochází tak k paradoxní situaci, že předměty, které musí absolvovat cílové skupiny čítající řádově stovky a tisíce studentů se vyučují klasickým presenčním způsobem a pro cílové skupiny studentů vyšších ročníků zahrnující jednotlivce, v lepším případě desítky frekventantů se připravují kurzy v distanční formě. Je tak potlačeno jedno ze základních kriterií vhodnosti přípravy distančních materiálů – dostatečný počet budoucích uživatelů. Kolektiv autorů z institutu fyziky VŠB-TU Ostrava ve spolupráci s celoškolským pedagogickým odborem naopak připravil kurz předmětu Základy fyziky v čistě distanční formě a v akademickém roce 2001/2 se realizoval prvý jeho běh. 2

NOVÁ STRUKTURA STUDIJNÍCH PROGRAMŮ Fakulta strojní jako první na VŠB-TU Ostrava akreditovala strukturované studium. Z hlediska fyziky to znamenalo další z útoků na hodinovou dotaci. V dobíhajícím pětiletém inženýrském studiu měl základní kurz fyziky k dispozici 3 - 2 (Fyzika I - 2.semestr), 3 - 2 (Fyzika II - 3.semestr) a 0 – 2 (Laboratorní měření – 3. semestr). Kombinovaná forma pak měla odpovídající hodinovou dotaci, ale bez laboratorního měření. V nově akreditovaných studijních programech dvojstupňového modelu, má v jeho bakalářské části institut fyziky k dispozici pro výuky fyziky předmět Základy fyziky: 0 – 2 (1.semestr), Fyzika I: 2 – 3 (2.semestr) a Fyzikální měření: 0 – 2 (6.semestr). Tyto údaje se týkaly

presenční formy studia. V kombinované formě pak jsou hodinové dotace následující: Základy fyziky: 6 hodin (1.semestr) a Fyzika I: 20 hodin (2.semestr). 3

ŘEŠENÍ VZNIKLÉ SITUACE Je třeba zdůraznit, že obsahem předmětu Základy fyziky je opakování středoškolské látky a tak na základní kurz fyziky pro technika (Fyzika I), i když bakalářského stupně, je věnováno při čtrnácti týdenním semestru 28 hodin přednášek a 42 výukových hodin cvičení v presenční formě studia a všeho všudy 20 hodin „konzultací“ ve formě kombinované. Ponechme prozatím stranou otázky výuky v presenčním studiu a soustřeďme se na kombinovanou formu studia. Pokud se má dodržet jistý standard úrovně výuky, pak je třeba radikálně změnit metodiku výuky. A není jiné cesty, než přesunout podstatnou část práce studentů do činností mimo vzdělávací zařízení – do samostudia. Toto samostudium však musí být řízený proces a jsme u cíle – je třeba transformovat výuku na distanční způsob. Bylo proto přijato rozhodnutí podporované vedením školy připravit distanční kurzy dvou předmětů a to Základy fyziky a Fyzika I. Protože ověřovací běh distančního kurzu předmětu Fyzika I proběhl teprve v právě skončeném letním semestru tohoto akademického roku a nebylo ještě provedeno zhodnocení (probíhá teprve příslušné zkouškové období, učební pomůcky se ještě přepracovávají atd.), popíšeme vám své zkušenosti s již vyhodnoceným pilotním kurzem předmětu Základy fyziky. 4

ZÁKLADY FYZIKY Je všeobecně známo, že středoškolské znalosti přírodovědných předmětů, na které by měly navazovat vysokoškolské kurzy, jsou nevalné. Proto vedení fakulty strojní zařadilo do prvého semestru nových bakalářských studijních programů dva „opakovací“ předměty Základy matematiky a již zmíněné Základy fyziky. Obsah předmětu je tedy dán zadáním – zopakovat nejdůležitější partie středoškolské fyziky, části na které bude navazovat jednak vysokoškolský kurz fyziky a o kterých se předpokládá, že budou využity i v následných odborných předmětech. Přípravy materiálů kurzu se ujal kolektiv autoru z institutu fyziky vedený Doc.RNDr.Janem Kopečným, CSc., dále zde pracovala RNDr.Milada Kopečná a Mgr.Jana Trojková. Kolektiv měl ulehčenou práci, protože měl k dispozici již dříve vypracované skripta pro presenční přípravné kurzy z fyziky určené pro studenty nastupující do prvních ročníků VŠB-TU Ostrava. 5

OBSAH KURZU A JEHO MATERIÁLY Kurz byl sice určen pro první využití na fakultě strojní, ale protože i další fakulty ohlašovaly akreditaci dvojstupňových studijních programů s obdobnou strukturou výuky fyziky v bakalářském stupni, byl obsah předmětu volen tak, aby vyhovoval požadavkům všech technických fakult. Po vymezení obsahu kurzu vyvstala otázka jaké studijní pomůcky připravit. Co se týče základní informační části nabízely se v podstatě dvě varianty. Buď vytvořit vlastní materiál, nebo využít vhodné středoškolské učebnice. Nakonec po delší diskusi bylo rozhodnuto jít cestou druhé varianty. Nejvhodnější se ukázalo kompendium Přehled středoškolské fyziky [1] . Tato učebnice dostala přednost před jinými publikacemi z několika důvodů. Je přehledně vypracována s mnoha vysvětlujícími obrázky, obsahuje v jednom svazku vše potřebné, je dostupná v dostatečném množství na našem trhu a v neposlední řadě může sloužit studentům k opakování pojmů, vztahů i zákonitosti i v dalším studiu. Jako další část „studijního balíku“ byly připraveny pracovní sešity pro čtyři základní moduly – Mechanika [2], Mechanika tekutin a termika [3], Elektromagnetické pole [4], Optika a atomové jádro [5]. Každý modul má pevnou strukturu. V úvodu je student seznámen s principy distančního studia (je to pro většinu zcela nové) a jak má postupovat při studiu, je zde objasněna role tutora atp.. Pak následují jednotlivé odborné kapitoly, které mají také neměnnou základní strukturu. Kapitola začíná vytýčením Studijních cílů, student se zde seznamuje s tím, co by měl po prostudování kapitoly ovládat. Pak se doví odhad studijního času – Čas potřebný ke studiu. Následuje snad

nejdůležitější část Pokyny. Student zde má uvedeno, které konkrétní stránky a pasáže v Přehledu středoškolské fyziky [1] si má prostudovat, se kterými pojmy se seznámit, co se naučit nazpaměť, co si promyslet, jak se má sám zkontrolovat. Pro ulehčení pochopení dané látky má student k dispozici další část studijního balíku – animace jednotlivých hesel na samostatném CD [6]. Pod heslem Odpovězte najde student kontrolní otázky (O), jejich řešení je pak uvedeno v závěru každého sešitu pod označením Výsledky. U předmětu fyzika jsou důležité aplikace získaných vědomostí. Proto jsme zařadili Řešené příklady a Úlohy k řešení (U), samozřejmě opět s Výsledky. Jednotlivé moduly jsou dále vnitřně členěny, takže každá fakulta může si ještě vymezit okruh problémů prioritních pro studium na její fakultě. 6

PRŮBĚH PILOTNÍHO KURZU Pilotní kurz proběhl v zimním semestru akademického roku 2001/2002 na fakultě strojní v kombinovaném typu studia. Studijní skupina zahrnovala 197 zapsaných studentů. Protože původní počet přihlášených studentů byl 120, byli kurzu přiděleni pouze čtyři tutoři a to všichni tři autoři pracovních sešitů a Doc.RNDr.Vladimír Vašínek, CSc. Všichni tutoři prošli kurzem pracovníků v distančním vzdělávání pořádaném NCDiV v Praze. Protože se jednalo o pilotní kurz, vlastní organizaci kurzu neprovádělo příslušné studijní oddělení fakulty, ale ujala se ho pracovnice pedagogického útvaru univerzity p. Hana Tomečková, také absolventka výše zmíněného kurzu. Na úvodním tutoriálu na začátku semestru byli studenti seznámeni s principy práce v distančním kurzu, s harmonogramem semestru, s podmínkami zápočtu, s obsahem studijního balíčku, s vymezením okruhů probírané látky a samozřejmě s přidělenými tutory. Na tomto setkání byli studenti požádání o vyplnění dotazníku, který mimo obvyklých otázek obsahoval i otázky o jejich možnostech komunikace a přístupu k PC. Shrnutí těchto otázek je v následující tabulce.

CD PC Odevzda- PC ZapsaMechanika vlast- jiný ných ných přístup vlastní studentů dotazníků ní 197

152

126

/

118

Internet CD Mechanika vlastní jiný přístup /

115

Internet jiný přístup 1

Email

86

Studentům byly dány na výběr různé možnosti komunikace s tutory: E-Mail, telefon jako prioritní, pošta prostřednictvím p. Tomečkové, osobní konsultace ve vyhrazených dvou hodinách týdně. Studijní materiály [1 – 6], byly prodávány studentům za běžnou cenu. Měsíc po zahájení výuky v semestru proběhl druhý tutoriál, kde se setkali studenti čtyř pracovních skupin se svými příslušnými tutory. Harmonogram výuky obsahoval termíny tutoriálů a kontrolní termíny do kterých studenti byli povinni odevzdat průběžné kontrolní testy za každý modul. Obdržení dalšího pracovního sešitu bylo vázáno na odevzdání předchozího průběžného testu. Studenti tak v průběhu semestru byli „nuceni“ průběžně pracovat. Na poslední konzultaci byl napsán závěrečný test. Podmínky zápočtu byly velmi jednoduché. Jedinou podmínkou bylo získání minimálně 40 bodů ze 100 možných. Body bylo možné získat až 5 za každý v řádném termínu odevzdaný test za každý ze čtyř modulů a až 80 za závěrečný zápočtový test. Studijní agendu, prodej studijních materiálů, předávání testů a jejich zpětné shromažďování prováděla p. Tomečková z Pedagogického odboru. Veškeré informace týkající se kurzu byly umístěny na příslušné stránce www stránek VŠBTU Ostrava.

7

HODNOCENÍ PRŮBĚHU KURZU Při plánování kurzu vyvstala otázka jak započítat práci tutorů do úvazku. Protože na univerzitě se dosud nevyučoval žádný předmět skutečně distančním způsobem, nebylo žádné pravidlo jak formálně započítávat tuto pedagogickou činnost. Nakonec bylo rozhodnuto počítat tutorovi za každého přiděleného studenta 3 hodiny na semestr. Každý tutor si během průběhu semestru vedl podrobný „pracovní deník“, kde si zapisoval veškerou činnost spojenou s výukou v tomto předmětu. Po uzavření kurzu se pak ukázalo, že odhad pracovního vytížení tutora byl reálný. Skutečný čas věnovaný tutorem jednomu studentu se pohyboval kolem dvou hodin. Je třeba ale vzít v úvahu, že se jednalo o první setkání studentů s distančním způsobem výuky a více než polovina jich vůbec nevyužívala možnosti spolupráce s tutorem formou konsultací problémů. Až si studenti osvojí tuto výukovou formu, dá se předpokládat větší využívání pomoci tutorů – projevoval se již nárůst požadavků na „služby“ tutora s během semestru. Zajímavé bylo sledovat křivku studujících kurz, kterou lze vyčíst z tabulky Tab.1. Tab.1. Úbytek studentů během semestru Celkový počet zapsaných studentů Počet studentů, kteří začali studovat Počet studentů, kteří absolvovalo pouze 1 modul Počet studentů, kteří absolvovali pouze 2 moduly Počet studentů, kteří pokračují ve studiu v půlce semestru Počet studentů, kteří absolvovali 1.termín záv.testu Počet studentů, kteří absolvovali 2.termín záv.testu Počet studentů, kteří vyhověli podmínkám zápočtu

197 156 16 17 125 91 6 97

Počet studentů, kteří zanechali studia, tj. asi 38% odpovídá statistikám „úbytků“ studentů presenčního studia, ale je nižší než v kombinovaném studiu vedeném klasickou formou. Zajímalo nás také, jak dalece jsou studenti ochotni platit za studijní materiály, jejichž cena převyšuje náklady na materiály pro ostatní předměty (Tab.2.). Tab.2. Zájem o studijní materiály Studijní materiál Přehled středoškolské fyziky Animovaná fyzika (CD) Modul 1 Modul 2 Modul 3 Modul 4

Cena (Kč) 212 55 46 44 42 35

Počet zakoupených ks 115 66 156 119 125 66

Z těchto dvou tabulek lze při dobré vůli vyčíst ledacos, jak ve prospěch či v neprospěch distančního způsobu výuky. Jednoznačně vypovídající hodnotu má však následující tabulka Tab.2.. V této tabulce jsou výsledky odpovědí na závěrečný test, který kontroloval zvládnutí učiva kurzu ve dvou srovnávacích skupinách. Prvou skupinou byli studenti kombinované formy vedené distančním způsobem, ve druhé srovnávací skupině jsou uvedeny výsledky studentů čtyř studijních skupin presenčního studia, kteří absolvovali kurz Základy fyziky v klasických cvičeních předmětu rozsahu 0 – 2 vedených pedagogy. Tab.3. výsledky závěrečných testů Forma výuky distanční

Počet odpovídajících 97

Počet dosažených bodů 47,5

% dosažených bodů 59,4

presenční

69

40,6

50,7

Tato čísla jednoznačně říkají, že výsledky dosažené v distanční skupině jsou lepší. Rozdíl ve výsledcích by byl pravděpodobně ještě větší, kdyby jako srovnávací skupina byl použit celý ročník presenčního studia (20 skupin), protože podle názoru vyučujících tři z vybraných čtyř skupin byly nejlepšími skupinami celého ročníku. Na závěrečném tutoriálu studenti vyplnili hodnotící dotazník kurzu. Kompletní rozbor odpovědí je umístěn na webovských stránkách VŠB-TU Ostrava pod hesly Studium/Referát distančního vzdělávání/Distanční kurz základy fyziky. Zde se omezíme jen na některé závěry plynoucí z vyhodnocení tohoto dotazníku. Studenti odpovídali podle následující stupnice: 1 ano

2 spíše ano

3 nevím

4 spíše ne

5 ne

1. Absolvovali jste dva blízké předměty Základy matematiky a Základy fyziky dvěma různými formami – presenční a distanční. Myslíte si, že distanční forma je pro vaše studium výhodnější ? 1

2

3

4

5

15 =18%

28 = 33 %

12 = 14%

20 = 11 %

9 = 11 %

51 % studentů považuje distanční formu za výhodnější proti 22 % opačného názoru. 3. „Nutila“ vás distanční forma k průběžnému studiu? 1

2

3

4

5

24 = 29 %

27 = 32 %

3=3%

21 = 25 %

9 = 11 %

Studenti byli „přinuceni k průběžnému studiu, což pro ně není obvyklý styl práce. 4. Pokud ano, myslíte, že je to výhodné? 1

2

3

4

5

27 = 42 %

20 = 32 %

9 = 14 %

6=9%

2=3%

Studenti uznávají výhodnost průběžného studia, ač tak zpravidla nepracují. 6. Kolik hodin týdně jste v průměru věnovali studiu předmětu? 1 - 3 hod / 46 = 55 %,

4 -6 hod / 18 = 21 %,

více hod./ 13 = 15 %,

bez odpov. / 7 = 9 %

9. Vyhovovala vám organizace kurzu? 1

2

3

4

5

28 = 33 %

34 = 40 %

8 = 11 %

6=7%

8=9%

Zřejmě se distanční forma výuky setkala s příznivým ohlasem, 73% studentů ji považují za vhodnou proti 16%. 11. Považujete funkci tutora za užitečnou? 1

2

3

4

5

37 = 45 %

22 = 26 %

14 = 17 %

4=5%

6=7%

12. Využívali jste pomoci tutora?

1

2

3

4

5

5=6%

8 = 10 %

1=1%

23 = 27 %

47 = 56 %

Zde se dostáváme do rozporu, studenti považují tutora za užitečnou funkci, ale jen velmi málo jeho pomoci využívají. Jistě máte připomínky ke kurzu i náměty na jeho zlepšení. Prosím pomozte nám a uveďte je: • Stálo by za to udělat alespoň 1-2 setkání vedené prezenční metodou a zde ukázat možnost řešení různých příkladů + principy. • Osobnější kontakt s tutorem. • Více názorných příkladů k řešeným situacím. • Odpřednášet nejdůležitější části látky Toto byly nejčastější připomínky ke kurzu, studenti jsou zvyklí na presenční výuku a naopak nejsou uvyklí využívat osobních konzultací. 8

ZÁVĚR Závěrem je možné říci, že tato forma kurzu se osvědčila jako vhodná pro kombinovanou formu studia, je ji však možné nabídnout i studentům presenční formy pro samostatnou práci sloužící k vyplnění středoškolských nedostatků v předmětu. Kolektiv tutorů si troufá tvrdit, že účinnost výuky je nepoměrně větší než u presenční formy, studijní výsledky studentů jsou prokazatelně lepší. V současnosti se připravuje transformace tohoto kurzu do e-learningového prostředí. Od zimního semestru ak.r.2002-2003 tak budou mít studenti možnost absolvovat tento kurz přes internet. Univerzita očekává, že přechodem aspoň části výuky na skutečně distanční způsob se jednak zlepší studijní výsledky studentů zejména kombinované formy studia, tak se ulehčí práce pedagogů a celkově to povede ke snížení nároků na počet pedagogů i na výukové prostory. Je totiž třeba vzít v úvahu, že do prvních ročníků nastupuje téměř 1000 studentů kombinované formy studia z nichž asi 160 studuje v konzultačních střediscích lokalizovaných mimo Ostravu (Most, Praha). LITERATURA 1. Svoboda, E. a kol: Přehled středoškolské fyziky, Prometheus, 1996, 497s. 2. Kopečný, J.: Základy fyziky, Modul 1 – Mechanika, VŠB-TU Ostrava, 2001, 61s. 3. Trojková, J.: Základy fyziky, Modul 2 – Mechanika tekutin a termika, VŠB-TU Ostrava, 2001, 46s. 4. Kopečná, M.: Základy fyziky, Modul 3 – Elektromagnetické pole, VŠB-TU Ostrava, 2001, 53s. 5. Kopečný, J.: Základy fyziky, Modul 4 – Optika a atomové jádro, VŠB-TU Ostrava, 2001, 31s. 6. Neubauer, J.: Animovaná fyzika, 2001