Trendy ve vzdělávání. Trends in Education

Univerzita Palackého v Olomouci, Pedagogická fakulta Katedra technické a informační výchovy Palacký University Olomouc, Faculty of Education Department of Technical Education and Information Technology

Trendy ve vzdělávání Informační technologie a technické vzdělávání, 1/2015, Ročník 8

Trends in Education Information Technologies and Technical Education, 1/2015, Volume 8

ISSN 1805-8949

Trendy ve vzdělávání: Informační technologie a technické vzdělávání, 1/2015, Ročník 8 Název a sídlo vydavatele: Univerzita Palackého, Pedagogická fakulta, Katedra technické a informační výchovy, Olomouc Trends in Education: Information Technologies and Technical Education, 1/2015, Volume 8 Name and address of publisher: Palacký University, Faculty of Education, Department of Technical Education and Information Technology, Olomouc Redakční rada Předseda: Doc. Ing. Čestmír Serafín, Dr. Ing-Paed IGIP, Univerzita Palackého, Olomouc, ČR Členové: Prof. dr hab. Waldemar Furmanek, Uniwersytet Rzeszowski, PL Prof. Ing. Tomáš Kozík, DrSc., Universita Konstantina Filozofa, Nitra, SR Prof. PaedDr. Jozef Pavelka, CSc., Prešovská univerzita, Prešov, SR Prof. Ing. Rozmarín Dubovská, DrSc., Univerzita Hradec Králové, ČR Prof. PaedDr. Alena Hašková, CSc., UKF Nitra, SR Doc. PaedDr. Jiří Kropáč, CSc., Univerzita Palackého, Olomouc, ČR Doc. PaedDr. Jarmila Honzíková Ph.D., Západočeská univerzita, Plzeň, ČR Doc. PhDr. Miroslav Chráska, Ph.D., Univerzita Palackého, Olomouc, ČR Doc. PhDr. Milan Klement, Ph.D., Univerzita Palackého, Olomouc, ČR Doc. Ing. Berta Rychlíková, CSc., Ostravská Univerzita, ČR Doz. Dr. habil. Christa Dietrich, Martin-Luther-Universität, Halle, SRN Doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph.D., MU, Brno, ČR Doc. PaedDr. Martina Maněnová, Ph.D., UHK, Hradec Králové, ČR Doc. PaedDr. Gabriel Bánesz, PhD., UKF, Nitra, SR Dr hab. prof. UR Wojciech Walat, Uniwersytet Rzeszowski, PL PaedDr. PhDr. Jiří Dostál, Ph.D., Univerzita Palackého, Olomouc, ČR Mgr. Martin Havelka, Ph.D., Univerzita Palackého, Olomouc, ČR PhDr. Jaroslav Zukerstein, Ph.D., Univerzita J. E. Purkyně, Ústí nad Labem Redakce Šéfredaktor: doc. Ing. Čestmír Serafín, Dr. Ing-Paed. Výkonný redaktor: Mgr. Luděk Kvapil, Ph.D. Redaktor webových stránek: Mgr. Jan Kubrický Redaktor - příjem článků: Mgr. Martin Havelka, Ph.D. Adresa redakce: Katedra technické a informační výchovy Pedagogická fakulta Univerzity Palackého v Olomouci Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc Všechny články jsou recenzovány minimálně dvěma nezávislými recenzenty. © Palacký University in Olomouc ISSN 1805-8949

Trendy ve vzdělávání

Obsah čísla 1/2015 časopisu Trendy ve vzdělávání ANTOŠ Karel, CZ JAK ŘEŠIT PROBLÉM HLEDÁNÍ NEJVĚTŠÍHO SPOLEČNÉHO DĚLITELE HOW TO SOLVE THE PROBLEM OF FINDING THE GREATEST COMMON DIVISOR ..... 10 BERNÁT Milan, SK FLASH ANIMATIONS AND THEIR APPLICATION IN TEACHING VYBRANÉ FLASH ANIMÁCIE A ICH APLIKÁCIA VO VÝUČBE ......................................... 18 BIBA Vladislav – KLEPANCOVÁ Michaela, CZ NÁZOR ŠTUDENTOV NA PREDMET CHÉMIA - SKÚMANIE POMOCOU TESTU NEZÁVISLOSTI STUDENT'S ATTITUDE TOWARDS SUBJECT CHEMISTRY - RESEARCH USING TEST OF INDEPENDENCE ................................................................................................................. 22 BIBA Vladislav – SMETANOVÁ Dana, CZ ZKOUMÁNÍ VZTAHU K MATEMATICE POMOCÍ TESTU NEZÁVISLOSTI A RESEARCH ON STUDENTS‘ ATTITUDE TOWARDS MATHEMATICS ........................... 27 ČÁSTKOVÁ Pavlína – KROPÁČ Jiří, CZ SEBEPOJETÍ ŽÁKA A HODNOCENÍ V BADATELSKY ORIENTOVANÉ VÝUCE TECHNICKÉ VÝCHOVY PUPIL´S SELF-CONCEPT AND ASSESSMENT IN INQUIRY-BASED TECHICAL EDUCATION .......................................................................................................... 31 DOBIÁŠ Václav, CZ VZNIK DIGITÁLNÍHO ROZDĚLENÍ ARISING OF DIGITAL DIVIDE ................................................................................................ 38 DOSTÁL Jiří, CZ PŘÍSPĚVEK K TEORII ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ A CONTRIBUTION TO A THEORY OF PROBLEM SOLVING ............................................... 44 FESZTEROVÁ Melánia, SK ALTERNATÍVY A VYUŽITIE INTERDISCIPLINÁRNEHO VZDELÁVANIA ŠTUDENTSKÁ VEDECKÁ ODBORNÁ ČINNOSŤ ALTERNATIVES AND USE IN INTERDISCIPLINARY EDUCATION - STUDENT RESEARCH AND PROFESSIONAL ACTIVITIES .................................................................... 54 FILÍPEK Josef, CZ SIMULACE STAVOVÝCH ZMĚN IDEÁLNÍHO PLYNU STATUS CHANGE SIMULATION IN IDEAL GAS .................................................................. 62

3


HAMBALÍK Alexander – MARÁK Pavol, SK IMAGE CONTENT SOFTWARE ANALYSIS SOFTVÉROVÁ ANALÝZA OBSAHU OBRAZOV .................................................................... 71 HAŠKOVÁ Alena – KUNA Peter – MALÁ Eva, SK UKÁŽKA ZABEZPEČOVANIA KVALITY VÝUČBY TECHNICKÝCH PREDMETOV NA VYSOKÝCH ŠKOLÁCH EXAMPLE OF QUALITY ASSURANCE OF TECHNOLOGY SUBJECT TEACHING AT HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS ............................................................................. 81 HAVELKA Martin, CZ MOŽNOSTI PODPORY POLYTECHNICKÉHO VZDĚLÁVÁNÍ V MATEŘSKÉ ŠKOLE POSSIBILITIES TO SUPPORT OF POLYTECHNIC EDUCATION AT KINDERGARTEN .... 89 HAVELKA Martin – ČÁSTKOVÁ Pavlína, CZ VYUŽITÍ KONSTRUKČNÍCH STAVEBNIC LEGO V PŘEDŠKOLNÍM VZDĚLÁVÁNÍ USING THE LEGO CONSTRUCTION KITS IN PRESCHOOL EDUCATION ....................... 102 HAVELKA Martin – KROPÁČ Jiří, CZ PŘÍSPĚVEK OBECNĚ TECHNICKÉHO PŘEDMĚTU K PROBLEMATICE KARIÉROVÉHO ROZHODOVÁNÍ ŽÁKŮ ZÁKLADNÍCH ŠKOL THE CONTRIBUTION OF A GENERAL TECHNICAL SUBJECT TO THE ISSUE OF THE CAREER CHOICE OF THE BASIC SCHOOL PUPILS ............................................ 113 HODAŇOVÁ Jitka, CZ GEOMETRICKÉ KONSTRUKCE V PŘÍPRAVĚ UČITELŮ MATEMATIKY GEOMETRIC CONSTRUCTIONS AT MATHEMATICS TEACHER TRAINING .................. 120 HODIS Zdeněk – VYBÍRAL Petr – HRBÁČEK Jiří – VINKLOVÁ Sylva, CZ UČEBNÍ POMŮCKY VE VÝUCE TECHNICKÉ GRAFIKY TEACHING AIDS FOR THE TEACHING OF TECHNICAL GRAPHICS ............................... 125 HONZÍKOVA Jarmila, CZ PSYCHOMOTORICKÉ DOVEDNOSTI JAKO SOUČÁST POLYTECHNICKÉ VÝCHOVY PSYCHOMOTOR SKILLS AS A PART OF POLYTECHNICAL EDUCATION .................... 132 HORNYÁK GREGÁŇOVÁ Radomíra – TÓTHOVÁ Darina, SK PORTÁL VŠ A NÁVRH JEHO ROZŠÍRENIA O NOVÉ MODULY PORTAL OF UNIVERSITIES AND PROPOSAL FOR NEW MODULES EXPANSION ....... 137 CHLÁDEK Petr – SMETANOVÁ Dana, CZ VYUŽITÍ TESTŮ S VÝBĚREM SPRÁVNÉ ODPOVĚDI V MATEMATICE USE OF MULTIPLE CHOICE TESTS IN MATHEMATICS ................................................... 141

4


CHRÁSKA Miroslav, CZ ROZVOJ DIGITÁLNÍ GRAMOTNOSTI ŽÁKŮ A MOŽNÁ RIZIKA DIGITÁLNÍ DEMENCE DEVELOPMENT OF DIGITAL LITERACY AMONG STUDENTS AND POTENTIAL RISKS OF DIGITAL DEMENTIA ........................................................................................................ 145 CHRÁSKA Miroslav, CZ VÝSLEDKY VÝZKUMU ICILS V MEZINÁRODNÍM SROVNÁNÍ A JEHO MOŽNÉ DOPADY NA KURIKULÁRNÍ REFORMU V OBLASTI ICT V ČESKÉ REPUBLICE ICILS RESEARCH RESULTS IN INTERNATIONAL COMPARISON AND ITS POSSIBLE IMPLICATIONS FOR CURRICULUM REFORM IN THE AREA OF ICT IN THE CZECH REPUBLIC ................................................................................................................................ 149 JANÁK Vladislav – BARTONĚK Luděk, CZ POČÍTAČOVÉ ROZHRANÍ PRO VYČÍTÁNÍ DAT Z ŘÁDKOVÉHO CMOS SNÍMAČE HAMAMATSU S10077 S VESTAVĚNÝM A/D PŘEVODNÍKEM INTERFACE FOR READING DATA FROM 1D CMOS SENSOR HAMAMATSU S10077 WITH BUILD-IN A/D CONVERTER ....................................................................................... 157 JANSKÁ Lenka, CZ VLIV ICT NA ROZDĚLENÍ ŽÁKŮ NA DIGITÁLNÍ DOMORODCE A DIGITÁLNÍ IMIGRANTY ICT INFLUENCE ON PUPILS DISTRIBUTION TO DIGITAL NATIVES AND DIGITAL IMMIGRANTS .......................................................................................................................... 163 JANU Miroslav – PROVÁZKOVÁ STOLINSKÁ Dominika, CZ PŘÍLEŽITOSTI K STRATEGICKÉMU UPLATŇOVÁNÍ PARTNERSTVÍ MEZI MATEŘSKÝMI A ZÁKLADNÍMI ŠKOLAMI OPPORTUNITIES FOR STRATEGIC IMPLEMENTATION BETWEEN NURSERY AND PRIMARY SCHOOLS ..................................................................................................... 168 JELÍNEK Jiří, CZ MODELOVÁNÍ SOCIÁLNÍ SÍTĚ PŘEDMĚTU MODELING THE SOCIAL NETWORK OF THE SUBJECT ................................................... 177 KLEMENT Milan, CZ PROJEKT „CAD“ ŘÍKÁ NASHLEDANOU PROJECT "CAD" SAID GOODBYE ........................................................................................ 184 KLEMENT Milan, CZ ZPŮSOBY ROZVOJE KOMPETENCÍ UČITELŮ V OBLASTI PRÁCE S MODERNÍMI DIDAKTICKÝMI PROSTŘEDKY WAYS OF DEVELOPING TEACHERS´ COMPETENCIES IN WORKING WITH MODERN DIDACTIC RESOURCES ......................................................................................................... 193

5


KLEMENT Milan – LAVRINČÍK Jan, CZ PROJEKT „MODERNÍ UČITEL“ JDE DO FINÁLE PROJECT "MODERN TEACHER" IS APPROACHING THE FINALE .................................. 202 KLEPANCOVÁ Michaela, CZ GEOMETRICKÁ POSTUPNOSŤ V CHÉMII GEOMETRIC SEQUENCE IN CHEMISTRY .......................................................................... 210 KLEPANCOVÁ Michaela, CZ PROBLÉMY ŠTUDENTOV S POCHOPENÍM POJMU LIMITA POSTUPNOSTI STUDENTS MISUNDERSTANDING OF THE NOTION OF LIMIT OF SEQUENCE ........... 217 KLEPANCOVÁ Michaela – SMETANOVÁ Dana, CZ VZTAH UNIVERZITNÍCH STUDENTŮ K CHEMICKÝM POZNATKŮM ATTITUDE OF UNIVERSITY STUDENTS TO CHEMISTRY KNOWLEDGE ...................... 225 KRIEG Jaroslav, CZ JAK NA HYPERBOLU S GEOGEBROU HOW TO HYPERBOLA WITH GEOGEBRA .......................................................................... 233 KRIEG Jaroslav – SMETANOVÁ Dana, CZ PRŮBĚŽNÉ HODNOCENÍ FYZIKÁLNÍCH ZNALOSTÍ CONTINUOUS EVALUATION OF PHYSICAL KNOWLEDGE ............................................. 241 KROTKÝ Jan, CZ EVALUACE ELEKTRONICKÉ A KLASICKÉ UČEBNICE - VARIABILITA VZORKŮ EVALUATION OF ELECTRONIC AND CLASSIC TEXTBOOKS - VARIABILITY OF DATA SET .......................................................................................................................... 245 KUBRICKÝ Jan, CZ K NĚKTERÝM POZNATKŮM ANALOGIE MEZI DIMENZEMI KOMPETENCE A STRUKTURY OBJEKTU POČÍTAČOVÉHO PROGRAMU SOME APPROACHES ABOUT ANALOGY BETWEEN DIMENSIONS OF COMPETENCE AND STRUCTURE OF OBJECT IN COMPUTER PROGRAM ............................................... 250 KUBRICKÝ Jan, CZ VYBRANÉ PSYCHOLOGICKÉ ASPEKTY UČENÍ ŽÁKA VE VÝUCE VYUŽÍVAJÍCÍ WEBOVÉ STRÁNKY THE SELECTED PSYCHOLOGICAL ASPECTS OF STUDENT LEARNING USED IN TEACHING WEB PAGES ........................................................................................................ 255 KUMBÁR Vojtěch – FILÍPEK Josef, CZ VYUŽÍVÁNÍ E-LEARNINGOVÉ STUDIJNÍ OPORY VE FYZIKÁLNÍM PRAKTIKU USE OF E-LEARNING IN EDUCATION OF EXPERIMENTAL PHYSICS ........................... 263

6


KVAPIL Luděk, CZ TECHNICKÁ SOUTĚŽ JAKO PRVEK ZVÝŠENÍ ZÁJMU ŽÁKŮ ZŠ O TECHNICKY ZAMĚŘENÉ OBORY TECHNICAL COMPETITION AS AN ELEMENT OF THE INCREASE OF BASIC-SCHOOL PUPILS' INTEREST IN THE TECHNICAL STUDY BRANCHES ABSTRACT ..................... 271 LUSTIG František, CZ SOFTWAROVÁ STAVEBNICE „ISES REMOTE LAB SDK“ PRO VZDÁLENÉ LABORATOŘE SOFTWARE KIT „iSES REMOTE LAB SDK“ FOR REMOTE LABORATORY ................... 276 MACH Petr, CZ PŘÍRODNÍ A TECHNICKÉ PAMÁTKY JAKO NÁMĚT PRO PŘÍHRANIČNÍ SPOLUPRÁCI A VÝZKUM WILDLIFE AND TECHNICAL SIGHTS AS THE TOPIC OF THE CROSS-BORDER COOPERATION AND RESEARCH ......................................................................................... 283 MEIER Miroslav, CZ INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE A STUDENTI INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AND STUDENTS ................ 289 NAGORNIUK Oksana – SHE Olga, UA FEATURES OF FORMATION OF UKRAINIAN ECONATIONAL CONSCIOUSNESS ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ЕКОНАЦІОНАЛЬНОЇ СВІДОМОСТІ УКРАЇНЦІВ ...... 294 NOCAR David – ZDRÁHAL Tomáš, CZ NULOVÁ HYPOTÉZA VERSUS INTERVALY SPOLEHLIVOSTI NULL HYPOTHESIS VERSUS CONFIDENCE INTERVALS ................................................ 298 NOGA Henryk – MIGO Piotr – CYGNAR Elżbieta, PL – VARGOVÁ Mária, SK WOKÓŁ TEORII WYBORU ZAWODU OVER THE THEORY OF A PROFESSION CHOICE .............................................................. 303 ORSZÁGHOVÁ Dana, SK UPLATNENIE NÁSTROJOV LMS MOODLE V SAMOSTATNOM ŠTÚDIU MATEMATICKÝCH PREDMETOV V KONTEXTE ŠTUDIJNÝCH VÝSLEDKOV APPLICATION OF LMS MOODLE TOOLS IN THE INDIVIDUAL STUDY OF MATHEMATICS IN THE RELATION TO THE STUDY RESULTS ...................................... 309 PETRÁŠKOVÁ Blanka – SMETANOVÁ Dana, CZ CAD SYSTÉMY A JEJICH VYUŽITÍ V PRAXI OČIMA STUDENTŮ VŠ CAD SYSTEMS AND THEIR UTILIZATION IN PRACTICE BY UNIVERSITY STUDENTS ............................................................................................................................... 316

7


PROVÁZKOVÁ STOLINSKÁ Dominika – JANU Miroslav, CZ KLADY A ZÁPORY STRATEGIE PARTNERSTVÍ MATEŘSKÝCH A ZÁKLADNÍCH ŠKOL POSITIVES AND NEGATIVES OF PARTNERSHIP STRATEGY BETWEEN NURSERY AND PRIMARY SCHOOLS ............................................................................................................... 320 ŘÍHOVÁ Dana – VISKOTOVÁ Lenka, CZ ZKUŠENOSTI S ELEKTRONICKÝM TESTOVÁNÍM MATEMATIKY NA MENDELOVĚ UNIVERZITĚ V BRNĚ EXPERIENCE IN ELECTRONIC TESTING IN MATHEMATICS AT MENDEL UNIVERSITY IN BRNO ................................................................................................................................... 325 SERAFÍN Čestmír, CZ DIDAKTICKÉ ZÁSADY V ELEKTROTECHNICKÉM VZDĚLÁVÁNÍ PRINCIPLES OF TEACHING IN THE ELECTRONICS EDUCATION .................................. 335 SERAFÍN Čestmír, CZ POJETÍ DIDAKTIKY ELEKTROTECHNIKY THE CONCEPT OF DIDACTICS OF ELECTRICAL ENGINEERING .................................... 339 SIMBARTL Petr, CZ FINANCOVÁNÍ DIGITÁLNÍCH TECHNOLOGIÍ PRO VZDĚLÁVÁNÍ NA ZŠ FINANCING OF DIGITAL TECHNOLOGIES FOR EDUCATION AT SECONDARY SCHOOLS .................................................................................................. 343 SITÁŠ Juraj, SK SPRÁVA VZDIALENÝCH PRACOVNÝCH PLÔCH V UČEBNI REMOTE DESKTOP MANAGEMENT IN CLASSROOM ...................................................... 348 SMETANOVÁ Dana, CZ ELEKTRONICKÉ TESTOVÁNÍ ZNALOSTÍ FYZIKY ON ELECTRONIC TESTING KNOWLEDGE IN PHYSICS ................................................... 351 STOFFA Ján, CZ – STOFFOVÁ Veronika, CZ-SK TERMÍNY, POLOTERMÍNY A PSEUDOTERMÍNY V TECHNOEDUKÁCII A INFOEDUKÁCII TERMS, SEMITERMS AND PSEUDOTERMS IN TECHNOEDUCATION AND INFOEDUCATION ................................................................................................................... 356 SZOTKOWSKI René – KOPECKÝ Kamil, CZ KYBERŠIKANA VE SVĚTLE NOVÝCH MÉDIÍ VYUŽÍVANÝCH VE ŠKOLNÍM PROSTŘEDÍ CYBERBULLYING IN THE LIGHT OF NEW MEDIA USED IN THE SCHOOL ENVIRONMENT ...................................................................................................................... 366

8


ŠÍMA František, CZ POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ SLOVNÍCH ÚLOH NA ZÁKLADNÍCH A STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH COMPARISON OF THE RESULTS OF WORD PROBLEMS´ SOLVING AT PRIMARY AND SECONDARY SCHOOLS ............................................................................................... 371 ŚLEZIAK Mariusz, PL DYDAKTYKA PRZEDMIOTÓW MECHATRONICZNYCH W PRACOWNI UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH PNEUMATIC CONTROL SYSTEMS IN TECHNICAL AND INFORMATION TECHNOLOGY EDUCATION ............................................................................................................................ 377 ŚLEZIAK Mariusz, PL DYDAKTYKA MECHATRONIKI W PRACOWNI UKŁADÓW HYDRAULICZNYCH HYDRAULIC CONTROL SYSTEMS IN TECHNICAL AND INFORMATION TECHNOLOGY EDUCATION ............................................................................................................................ 381 VACKA Milan – SMETANOVÁ Dana, CZ KONOIDY VE STAVEBNICTVÍ ON CONOIDS IN CONSTRUCTION ....................................................................................... 385 VALENTOVÁ Monika – BREČKA Peter, SK KĽÚČOVÉ KOMPETENCIE ŽIAKOV V REFLEXII TECHNICKÉHO VZDELÁVANIA KEY COMPETENCIES OF PUPILS IN REFLECTION OF TECHNICAL EDUCATION ....... 392 WALAT Wojciech, PL ARCHITEKTONICZNA PRZESTRZEŃ EDUKACYJNA PRZEDSZKOLI NA ŚWIECIE – ANALIZA PRZYKŁADOWYCH ROZWIĄZAŃ ARCHITECTURAL AREA OF EDUCATIONAL KINDERGARTENS IN THE WORLD – ANALYSIS OF EXEMPLARY SOLUTIONS ........................................................................... 397 WOSSALA Jan, CZ CLIL A MODERNÍ TECHNOLOGIE VE VÝUCE CLIL AND MODERN TECHNOLOGIES IN EDUCATION .................................................... 401

9

Trendy ve vzdělávání 2015

JAK ŘEŠIT DĚLITELE

PROBLÉM

HLEDÁNÍ

NEJVĚTŠÍHO

SPOLEČNÉHO

ANTOŠ Karel, CZ Resumé Tento článek pojednává o možnostech a způsobech zkoumání matematických problémů. Ukazuje, že výzkumný přístup v oblasti matematického bádání je metodou, pomocí které může nejen učitel učit, ale která umožňuje i žákům a studentům se učit, experimentovat a nacházet řešení různých matematických problémů. Tento tvůrčí přístup je zde ukázán na problematice hledání největšího společného dělitele přirozených čísel. Klíčová slova: dělitelnost, přirozená čísla, experimentování, dokazování, největší společný dělitel. HOW TO SOLVE THE PROBLEM OF FINDING THE GREATEST COMMON DIVISOR Abstract This article discusses the possibilities and ways of exploring mathematical problems. It shows that the research approach in the field of mathematical research is a method by which a teacher can not only teach, but which enables pupils and students to learn, make experiments and find different solutions of different mathematical problems. The creative element is shown here on the problems of finding the greatest common divisor of natural numbers. Key words: divisibility, integers, experimenting, proving, greatest common divisor. Úvod V oblasti školské matematiky představuje zkoumání problémů důležitou oblast, jak žákům a studentům přiblížit matematiku jako vědu, kde tvůrčí činností se dají objevovat nové cesty k řešení různých matematických situací (3). Zpřístupnit matematiku žákům či studentům tedy nespočívá ani tak v tom, že je postavíme před hotová řešení, sdělíme jim známé postupy, definice či důkazy, ale především v tom, že jim umožníme poznat tvůrčí aspekt matematiky, kdy sami svojí tvořivostí budou řešit matematické problémy, volit různé strategie a postupy. Získané výsledky pak mohou zobecňovat, popřípadě tvořit analogické problémy. Cílem článku je ukázat na problematice dělitelnosti přirozených čísel, jak takovéto tvůrčí postupy mohou vést k různým a zajímavým řešením, kdy z počátečního problému dojdeme různými cestami a způsoby řešení až k výsledným odpovědím či matematickým větám. Na základě inspirace problémem 1 (3) je zde zpracováno řešení problémů 2 a 3. Oblast přirozených čísel a problematika jejich dělitelnosti se z hlediska středoškolské matematiky přímo nabízí ke zkoumání, protože se zde dají uplatnit různé matematické dovednosti a postupy dokazování, jako je systematické experimentování, či dokazování, kde řešitel na jednom problému může využít celou řadu nástrojů matematického aparátu (5). 1 Jak řešit matematické problémy Dle knihy (3) tato kapitola pojednává o možnostech a způsobech řešení matematických problémů z hlediska stanovení vhodných postupů a strategií s cílem správnost těchto postupů buď dokázat nebo vyvrátit a v případě úspěšného vyřešení problému přeměnit počáteční hypotézy na matematické věty.

10


Jedním z důležitých cílů školské matematiky je naučit studenty řešit matematické problémy (4). Problémem je nějaká situace, kterou chci vyřešit a k tomuto řešení hledám způsoby a cesty. Problém má tři hlavní složky: 1. Výchozí situace 2. Cíl, kterého chceme dosáhnout 3. Cesta od výchozí situace k cíli

Obr. 1: Schéma řešení problému Dále je nutno určit, jak se problém dá řešit, určit strategie řešení problémů, vyslovovat hypotézy a tyto dokazovat. Po důkazu dané hypotézy se z nastoleného problému stává matematická věta. Průběh tohoto procesu by mohl schematicky vypadat následujícím způsobem: Matematická situace (problém) experimentování (systematické nebo nesystematické) hypotézy ověření důkaz (odpověď) Při zkoumání matematických situací budeme problémy a na základě experimentování i hypotézy sami vytvářet. Ty potom budeme následně dokazovat (2). Při zkoumání a řešení problémů budeme ve výuce matematiky využívat výzkumný přístup. Celý proces výzkumného přístupu se dá schematicky znázornit následujícím schématem:

Obr. 2: Schematické znázornění výzkumného přístupu Zdůraznit by se mělo i to, že výzkumný přístup (2) je nejen metoda, pomocí které může učitel matematiku učit, ale i metoda, pomocí které se může žák nebo student matematiku učit. 2

Problém hledání největšího společného dělitele

V tomto problému se pokusíme určit největšího společného dělitele pro nekonečně mnoho přirozených čísel. Předpokládáme dovednost nějakým způsobem spočítat největšího společného dělitele dvojice čísel a dále znaky dělitelnosti čísla 3.

11


Problém 1: Určete v množině N všech přirozených čísel největšího společného dělitele všech čísel n3 + 17n, kde n je přirozené číslo (3). Řešení: nejprve musíme největšího společného dělitele objevit a pak dokázat, že je to skutečně největší společný dělitel. Systematické experimentování: V první fázi musíme pomocí experimentování zjistit, která čísla dosazováním pro n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 do daného výrazu dostaneme (Tabulka 1). Tabulka 1: Problém 1 n

1

2

3

4

5

6

7

n3 + 17n

18

42

78

132

210

318

462

Nyní budeme zkoumat největšího společného dělitele čísel získaných z daného výrazu uvedeným vztahem. Vezmeme první dvě čísla z druhého řádku tabulky a budeme hledat jejich největšího společného dělitele: D(18, 42) = 2*3D(3, 7) = 6*D(3, 7) = 6 Největším společným dělitelem prvních dvou čísel řady je číslo 6. Proto největším společným dělitelem všech uvažovaných čísel mohou být pouze čísla 1, 2, 3, 6. Pokud dokážeme, že číslo 6 je dělitelem všech čísel generovaných polynomem n3 + 17n, bude číslo 6 jejich největším společným dělitelem. Číslo 6 je dělitelem i ostatních čísel ve druhém řádku tabulky generovaných daným polynomem, protože jsou sudá a jejich ciferný součet je dělitelný třemi. Proto můžeme vyslovit: Hypotéza: (∀ ∈ N) 6|( + 17 ) Hypotézu můžeme ověřit ještě pro n = 8, 9, 10. Tabulka 2: Problém 1, experimentování pro další n n

8

9

10

n3 + 17n

648

882

1170

Protože i toto ověření vyšlo, můžeme přistoupit k důkazu. Důkaz 1: pomocí matematické indukce 1. Dokážeme, že hypotéza platí pro n = 1 - platí, viz předchozí experimentování s výsledky v tabulce 2. Dokážeme, že když vztah platí pro číslo n, tak potom platí i pro číslo n + 1 (∀ ∈ N)(6| + 17 ) ⇒ 6|[( + 1) + 17( + 1)] Nechť ∈ N tak, že 6|(n3 +17n), pak (n + 1)3 + 17(n + 1) = n3 + 3n2 + 3n + 1 + 17n + 17 = (n3 + 17n) + 3n(n + 1) + 18 Zde musejí být všechny 3 sčítance dělitelné šesti. První sčítanec je podle indukčního předpokladu dělitelný šesti. Druhý sčítanec je rovněž dělitelný šesti, protože je součinem čísla 3 a n(n+1), který představuje dvě po sobě jdoucí přirozená čísla a jedno z nich je tudíž dělitelné dvěma.

12


Poslední sčítanec je rovněž dělitelný šesti. Proto součet všech těchto tří sčítanců je rovněž dělitelný šesti. Důkaz 2: upravíme tento výraz na faktoriálové součiny dvou sčítanců. V centru úprav je převedení výrazu 17n na výraz 18n. Postup je následující: 3 n + 17n = (n3 – n) + 18n = n(n2 – 1) + 18n = n(n – 1)(n + 1) + 18n = (n – 1)n(n+1) + 18n V prvním sčítanci je součin tří po sobě jdoucích přirozených čísel. V nich je určitě jedno dělitelné dvěma a jedno dělitelné třemi, tudíž celý sčítanec je dělitelný šesti. Druhý sčítanec je také dělitelný číslem 6. Pro libovolné přirozené číslo n je první sčítanec dělitelný šesti a druhý také, tedy i součet obou sčítanců je dělitelný šesti. Důkaz 3: využijeme zápisu přirozených čísel n ve tvaru 6k + z, kde z = 0, 1, 2, 3, 4, 5. Budeme-li přirozené číslo n dělit číslem 6, dostaneme některý ze zbytků 0, 1, 2, 3, 4, 5. Libovolné přirozené číslo n se tak dá zapsat ve tvaru 6k + z, kde k je neúplný podíl a z je zbytek. Proto můžeme libovolné přirozené číslo n zapsat jako v jednom z následujících tvarů: 6k, 6k + 1, 6k + 2, 6k + 3, 6k + 4, 6k + 5. Pokud tyto výrazy dosadíme do našeho výrazu n3 + 17n, dostaneme: n = 6k: (6k)3 + 17·6k = 6(36k3 + 17k) = 6·A n = 6k + 1: (6k + 1)3 + 17(6k + 1) = 216k3 + 108k2 + 120k + 18 = 6·B n = 6k + 2: (6k + 2)3 + 17(6k + 2) = 216k3 + 216k2 + 174k + 42 = 6·C n = 6k + 3: (6k + 3)3 + 17(6k + 3) = 216k3 + 324k2 + 264k + 78 = 6·D n = 6k + 4: (6k + 4)3 + 17(6k + 4) = 216k3 + 432k2 + 390k + 132 = 6·E n = 6k + 5: (6k + 5)3 + 17(6k + 5) = 216k3 + 540k2 + 552k + 210 = 6·F Zde tedy dostaneme pro každé dosazení tvarů 6k + z do výrazu n3 + 17n výraz ve tvaru 6 krát „něco“. Tudíž tímto důkazem jsme zjistili, že číslo 6 je dělitelem výrazu n3 + 17n pro libovolná ∈ N, a proto je i jejich největším společným dělitelem. Uvedenou hypotézu můžeme tedy přejmenovat na větu. Věta: (∀ ∈ N) 6|( + 17 ) Odpověď na náš problém tedy zní: Největší společný dělitel všech čísel n3 + 17n, kde ∈ N, je číslo 6. Analogickým způsobem jako v uvedeném příkladu budeme postupovat v řešení dalších dvou příkladů při hledání největšího společného dělitele podobně zadaných přirozených čísel. Opět si stanovíme problém a budeme jej řešit obdobně vedeným postupem. Problém 2: Určete v množině N všech přirozených čísel největšího společného dělitele všech čísel n3 + 2n, kde n je přirozené číslo. Řešení: opět musíme největšího společného dělitele objevit a v dalších krocích dokázat, že je to opravdu největší společný dělitel. Systematické experimentování: V první fázi musíme pomocí experimentování zjistit, která čísla dosazováním pro n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 do daného výrazu dostaneme. Výsledky vložíme do tabulky.

13


Tabulka 3: Problém 2 n

1

2

3

4

5

6

7

n3 + 2n

3

12

33

72

135

228

357

Při pohledu na první člen v tabulce vidíme, že z teorie dělitelnosti přirozenými čísly (1) je zřejmé, že největší společný dělitel všech čísel musí být 1 nebo 3. Nyní budeme zkoumat největšího společného dělitele čísel ve druhém řádku tabulky. Číslo 3 je největším společným dělitelem všech čísel v druhém řádku tabulky. Abychom se drželi daného postupu řešení problému, vyslovíme hypotézu, kterou následně dokážeme. Hypotéza: (∀ ∈ N) 3|(

+2 )

Důkaz 1: matematickou indukcí 1. Dokážeme, že hypotéza platí pro n = 1 - platí, viz předchozí experimentování s výsledky v tabulce 2.

Dokážeme, že když vztah platí pro číslo n, tak potom platí i pro číslo n + 1 (∀ ∈ N)(3| + 2 ) ⇒ 3|[( + 1) + 2( + 1)]

Nechť ∈ N tak, že 3|(n3 +2n), pak (n + 1)3 + 2(n + 1) = n3 + 3n2 + 3n + 1 + 2n + 2 = (n3 + 2n) + 3n(n + 1) + 3 Zde musejí být všechny 3 sčítance dělitelné třemi. První sčítanec je podle indukčního předpokladu dělitelný třemi. Druhý sčítanec je rovněž dělitelný třemi, protože obsahuje číslo 3. Poslední sčítanec je rovněž dělitelný třemi. Proto součet všech těchto tří sčítanců je rovněž dělitelný třemi. Důkaz 2: upravíme tento výraz na faktoriálové součiny dvou sčítanců. V centru úprav je převedení výrazu 2n na výraz 3n. Postup je následující: 3 n + 2n = (n3 – n) + 3n = n(n2 – 1) + 3n = n(n – 1)(n + 1) + 3n = (n – 1)n(n+1) + 3n V prvním sčítanci je součin tří po sobě jdoucích přirozených čísel. V nich je určitě jedno dělitelné třemi, tudíž celý sčítanec bude dělitelný třemi. Druhý sčítanec je také dělitelný číslem 3. Pro libovolné přirozené číslo n je první sčítanec dělitelný třemi a druhý také, tedy i součet obou sčítanců je dělitelný třemi. Důkaz 3: využijeme zápisu přirozených čísel n ve tvaru 3k + z, kde z = 0, 1, 2. Budeme-li přirozené číslo n dělit číslem 3, dostaneme některý ze zbytků 0, 1, 2. Libovolné přirozené číslo n se tak dá zapsat ve tvaru 3k + z, kde k je neúplný podíl a z je zbytek. Proto můžeme libovolné přirozené číslo n zapsat v jednom z následujících tvarů: 3k, 3k + 1, 3k + 2. Pokud tyto výrazy dosadíme do našeho výrazu n3 + 2n, dostaneme: n = 3k: (3k)3 + 2·(3k) = 3k3 + 6k = 3·A 3 n = 3k + 1: (3k + 1) + 2(3k + 1) = 27k3 + 27k2 + 15k + 3 = 3·B n = 3k + 2: (3k + 2)3 + 2(3k + 2) = 27k3 + 54k2 + 42k + 12 = 3·C Zde tedy dostaneme pro každou možnost dosazení tvarů 3k + z do výrazu n3 + 2n výraz ve tvaru 3 krát „něco“. Tudíž tímto důkazem jsme zjistili, že číslo 3 je dělitelem výrazu n3 + 2n pro libovolná ∈ N, a proto je i jejich největším společným dělitelem.

14


Uvedenou hypotézu jsme dokázali třemi způsoby a můžeme ji tedy přejmenovat na větu. Věta: (∀ ∈ N) 3|( + 2 ) Odpověď na náš problém tedy zní: Největší společný dělitel všech čísel n3 + 2n, kde ∈ N, je číslo 3. Zadáme nyní ještě jeden problém a opět ho budeme řešit analogicky. Problém 3: Určete v množině N všech přirozených čísel největšího společného dělitele všech čísel n2 + 23n, kde n je přirozené číslo. Řešení: opět musíme největšího společného dělitele objevit a v dalších krocích dokázat, že je to opravdu největší společný dělitel. Systematické experimentování: V první fázi musíme pomocí experimentování zjistit, která čísla dosazováním pro n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 do daného výrazu dostaneme. Výsledky opět vložíme do tabulky. Tabulka 4: Problém 3 n

1

2

3

4

5

6

7

n2 + 23n

24

50

78

108

140

174

210

Nyní budeme zkoumat největšího společného dělitele čísel ve druhém řádku tabulky. Vezmeme první dvě čísla z dolního řádku tabulky a budeme hledat jejich největšího společného dělitele: D(24, 50) = 2*D(12, 25) = 2 Největším společným dělitelem prvních dvou čísel řady je číslo 2. Proto největším společným dělitelem všech uvažovaných čísel mohou být pouze čísla 1 nebo 2. Pokud dokážeme, že číslo 2 je dělitelem všech čísel generovaných polynomem n3 + 23n, bude číslo 2 jejich největším společným dělitelem. Hypotéza: (∀ ∈ N) 2|(

+ 23 )

Důkaz 1: matematickou indukcí 1. Dokážeme, že hypotéza platí pro n = 1 - platí, viz předchozí experimentování s výsledky v tabulce 2. Dokážeme, že když vztah platí pro číslo n, tak potom platí i pro číslo n + 1 (∀ ∈ N)(2| + 23 ) ⇒ 2|[( + 1) + 23( + 1)] Nechť ∈ N tak, že 2|(n2 +23n), pak (n + 1)2 + 23(n + 1) = n2 + 2n + 1 + 23n + 23 = (n2 + 23n) + 2n + 24 Zde musejí být všechny 3 sčítance dělitelné dvěma. První sčítanec je podle indukčního předpokladu dělitelný dvěma. Druhý sčítanec je rovněž dělitelný dvěma, protože obsahuje číslo 2. Poslední sčítanec je rovněž dělitelný dvěma. Proto součet všech těchto tří sčítanců je rovněž dělitelný dvěma.

15


Důkaz 2: upravíme tento výraz na faktoriálové součiny dvou sčítanců. V centru úprav je převedení výrazu 23n na výraz 24n. Postup je následující: n2 + 23n = (n2 – n) + 24n = n(n – 1) + 24n = n(n – 1) + 24n = n(n – 1) + 24n V prvním sčítanci bude součin dvou po sobě jdoucích přirozených čísel. V nich bude určitě jedno dělitelné dvěma, tudíž celý sčítanec bude dělitelný dvěma. Druhý sčítanec je také dělitelný číslem 2. Pro libovolné přirozené číslo n je první sčítanec dělitelný dvěma a druhý také, tedy i součet obou sčítanců je dělitelný dvěma. Důkaz 3: využijeme zápisu přirozených čísel n ve tvaru 2k + z, kde z = 0, 1. Budeme-li přirozené číslo n dělit číslem 2, dostaneme některý ze zbytků 0, 1. Libovolné přirozené číslo n se tak dá zapsat ve tvaru 2k + z, kde k je neúplný podíl a z je zbytek. Proto můžeme libovolné přirozené číslo n zapsat v jednom z následujících tvarů: 2k, 2k + 1. Pokud tyto výrazy dosadíme do našeho výrazu n2 + 23n, dostaneme: n = 2k: (2k)2 + 23·(2k) = 4k2 + 46k = 2·A 2 n = 2k + 1: (2k + 1) + 23(2k + 1) = 4k2 + 50k + 24 = 2·B Zde tedy dostaneme pro každou možnost dosazení tvarů 2k + z do výrazu n2 + 23n výraz ve tvaru 2 krát „něco“. Tudíž tímto důkazem jsme zjistili, že číslo 2 je dělitelem výrazu n3 + 2n pro libovolná ∈ N, a proto je i jejich největším společným dělitelem. Uvedenou hypotézu jsme dokázali třemi způsoby a můžeme ji tedy přejmenovat na větu. Věta: (∀ ∈ N) 2|( + 23 ) Odpověď na náš problém tedy zní: Největší společný dělitel všech čísel n2 + 23n, kde ∈ N, je číslo 2. Poté, co jsme zadali problémy 2 a 3 a řešili je analogicky jako v prvním vzorovém příkladu, jsme si procvičili, jak řešit matematické problémy systematickým experimentováním, následným zobecněním vedoucím k vyslovení hypotézy a dokázáním této hypotézy. Samozřejmě stačí, když důkaz je jeden. Závěr V článku Jak řešit matematické problémy jsme si na problematice dělitelnosti přirozenými čísly ukázali, jaké možnosti při řešení problémů skrývá matematika z hlediska tvůrčích přístupů, které žák či student může využít. Chtěli jsme ukázat, že student nemusí být odkázán jen na pasivního přijímatele matematických postulátů, ale že svá a mnohdy novátorská řešení může přímo sám i vytvářet. Ukázali jsme, jak systematické experimentování může vést k vyřešení zadaného problému, a jak dál s běžnými středoškolskými nástroji můžeme svá zjištění zobecňovat, dokazovat a vytvářet na nich matematické teorie. Závěrem je důležité zmínit, že tento tvůrčí přístup by měl být na hodinách matematiky na všech stupních škol rozvíjen, proto je zde nezastupitelná role učitele, který by měl žákům a studentům tyto cesty ukazovat a s nimi je rozvíjet, aby při řešení matematických problémů co nejvíce dokázali tvůrčí aspekt matematiky využívat a samostatně problémy řešit.

16


Literatura 1. CALDA, E., PETRÁNEK, O., ŘEPOVÁ, J. Matematika pro střední odborné školy a studijní obory středních odborných učilišť. Praha: Prometheus, 2006. ISBN 80-7196-041-1. 2. FROBISHER, L. Problems, Investigation and Investigative Approach. In: Issue in Teaching Mathematics. Cassel London 1994. 3. KOPKA, J. Umění řešit matematické problémy. Ústí n. Labem: UJEP, 2013. ISBN 978-80903625-5-0. 4. KOPKA, J. Zkoumání ve školské matematice. Ružomberok: Katolická Univerzita, 2005. ISBN 80-8084-064-4. 5. POLÁK, J. Přehled středoškolské matematiky. Praha: Prometheus, 2008. ISBN 978-80-7196356-1. Kontaktní adresa: Karel Antoš, Ing. Bc., Katedra přírodních věd, VŠTECB v Českých Budějovicích, Okružní 517/10, 370 01 České Budějovice, +420 387 842 166, [email protected]

17

FLASH ANIMATIONS AND THEIR APPLICATION IN TEACHING BERNÁT Milan, SK Resumé The paper reports the aspects related to creation and their application in teaching technical subjects. The authors of the paper also present the Flash animation himself created and applied in the natural and technical teaching process. At the same time he emphasises the irreplaceability of didactic and professional mastership of a teacher in the teaching process using flash animation programs. Keywords: teaching technical and natural subjects, interactive whiteboard, Flash animation. VYBRANÉ FLASH ANIMÁCIE A ICH APLIKÁCIA VO VÝUČBE Abstract Príspevok prezentuje základné aspekty tvorby Flash animácií a ich aplikáciu vo výučbe technicky orientovaných tém učiva. Autori v príspevku prezentujú predovšetkým vlastnú tvorbu, ktorú aplikovali vo výučbe technických predmetov prednosťou ktorá dáva predpoklad pre zúžitkovanie didaktického i odborného majstrovstva vyučujúceho. Kľúčové slová: výučba odborných predmetov, interaktívna tabuľa, Flash animácia. Introduction The main goal of our research was to create Flash animations for improving natural and technical subject teaching. Our objective was not only to create an innovative system of teaching natural and technical subject but also to verify it in the conditions of real school. For this purpose we created Flash animations in the Flash environment. The applets were created, i.e. the individual static pictures and figures from the traditional printed text books or schemes included in the instructions for use in pupils’ model electro construction kits were animated (or simulated). Moreover, on one of the Flash animations we demonstrated the technique of the Flash animations creation and its didactic application. The creation principles, strategies and tactics of the other Flash animations are analogical. In general, the key point of the application of visualization may be articulated as follows: those phenomena, processes and objects that can be visualized in a traditional, it means static way (a picture or a figure in a textbook, a plastic model or other three-dimensional models such as a model construction kit, etc.) are to be visualized traditionally. Those phenomena, processes and objects which go beyond the possibilities of the traditional and conventional ways of visualization are to be realized by means of Java applets Flash animations (‘enlargement of a hand of knowledge’). 1 Set of Selected Flash Animations Designed for Teaching in Thematic Unit - Production and distribution of electricity On the contrary, the visualisation by means of a computer model may be improved by a practical and real attribute that is contained in a textbook or a model construction kit but not in an computer model. The created collection of computer models was called (Figure 1). The world of natural and technical sciences (of younger pupils) in computer models. In order to strengthen the didactic application of the computer model the names of the individual computer models begin with the words. The individual applets of the packet start with the following words: How does itwork/function? or Do you know why/Do you know how…? Ako fungujú digitálne hodiny?

18

Figure 1.1 The Flash animation - Ako fungujú digitálne hodiny ? (from the process of “slowed” animation”)

19

Figure 1.2 The Flash animation - Ako fungujú digitálne hodiny? (from the process of “slowed” animation”)

20


2 Empirical Research Conducted into Flash Animations Application in Teaching Process The arrival of computer technology has offered unprecedented opportunities for the application of computer simulation and animation in the teaching process. It has raised our awareness of the necessity of a new quality platform creation for visualisation of objects, processes and phenomena in teaching technical subjects We made a database of Flash animations that served as a platform for the creation of the experimental innovative teaching system called NIESV. It was designed for visualisation of teaching processes and phenomena through applets. In the process of our research the NIESV system (in the form of concrete models designed for teaching selected thematic sections in teaching was also experimentally verified. The method of pedagogical experiment was used to compare the two teaching systems in the experimental group (the NIESV system) and the control group (traditional teaching system). The principle of the pedagogical experiment is demonstrated in Fig 2. The concrete teaching system (How do the digital clock? is demonstrated in Figure 1.

Figure 2 The principle of the pedagogical experiment The main aim of the experimental research was to investigate the possibilities of the NIESV system application in order to increase the effectiveness of the teaching process. Conclusion In conclusion, we would like to say that we present only partial results of the continuous pedagogical experiment in the article, which we implement in the second, third and fourth grade of technical school in the curriculum of technical science subjects. The current results - of technical school has a positive impact on the acquisition of the educational contents of the technical sciences by school pupils. This work was supported by KEGA-002 UMB – 4/2015. Bibliography 1.

BERNÁT, M. Visualization of some electro-physical processes through for didactic purposes and its application in teaching electrotechnical subjects. PhD. thesis, PdF UKF Nitra 2005 (in Slovak).

Contact: Milan Bernát, doc.Ing. PhD, Katedra fyziky, matematiky, techniky, Fakulta humanitných a prírodných vied PU, Ul. 17. novembra 15, 080 01 Prešov, SR Tel.: +421517570771, e-mail:[email protected],

21


NÁZOR ŠTUDENTOV NA PREDMET CHÉMIA - SKÚMANIE POMOCOU TESTU NEZÁVISLOSTI BIBA Vladislav – KLEPANCOVÁ Michaela, CZ Resumé Príspevok popisuje výsledky prieskumu medzi študentmi na VŠTE v Českých Budějoviciach, v ktorom bol pomocou dotazníka zisťovaný ich vzťah k chémii. Zamerali sme sa hlavne na hľadanie súvislostí medzi odpoveďami na otázky dotazníka pomocou štatistického testu nezávislosti. Kľúčové slová: chémia, dotazníkový prieskum, test nezávislosti. STUDENT'S ATTITUDE TOWARDS SUBJECT CHEMISTRY - RESEARCH USING TEST OF INDEPENDENCE Abstract The paper describes the results of research among students at Institute of Technology and Business in Czech Budejovice, whose relationship to chemistry was investigated by a questionnaire. We focused on connections between responses using statistical test of independence. Key words: chemistry, questionnaire research, independence test.

Úvod Napriek tomu, že vplyv poznatkov prírodovedných predmetov na kvalitu života spoločnosti je nespochybniteľný, v súčasnej dobe sme svedkami výrazného celosvetového poklesu záujmu žiakov a študentov o prírodovedné predmety. Táto skutočnosť neunikla pozornosti nielen odbornej, ale i širšej verejnosti a potvrdzujú ju nielen samotní učitelia jednotlivých stupňov škôl, ale i viaceré štúdie či pedagogické výskumy, napr. [3], [5], [6], [8], [9], [10]. Príčinou tohto stavu môže byť vysoká obsahová náročnosť prírodovedných predmetov, ako i pomerne vysoká potrebná miera abstrakcie a matematizácie. Závery niektorých výskumov ([3], [6]) poukazujú na vzťah medzi obľúbenosťou predmetu a jeho náročnosťou, v zmysle, že obľúbené je to, čo nie je náročné a naopak. Vzhľadom k tomu, že ani chémia ako vyučovací predmet nepredstavuje v kontexte uvedeného žiadnu výnimku, náš dotazníkový prieskum bol zameraný na zistenie vzťahu vysokoškolských študentov k vyučovaciemu predmetu chémia a na to, akým spôsobom vnímajú vplyv chemických poznatkov na svoj život títo mladí ľudia. V tomto článku sa zameriavame na hľadanie súvislostí medzi odpoveďami na jednotlivé otázky uvedené v dotazníku s cieľom odhaliť vplyv jednotlivých aspektov vyučovacieho procesu na postoj žiaka k predmetu. 1

Cieľ výskumu Podrobnejšie sme sa zamerali na zistenie miery závislosti medzi nasledujúcimi otázkami dotazníkového prieskumu: 9. Bola chémia medzi vašimi obľúbenými predmetmi na ZŠ a SŠ? a) áno b) nie c) neviem d) ZŠ áno, SŠ nie e) SŠ áno, ZŠ nie 10. Stretli ste sa vo vyučovaní chémie (na ZŠ, SŠ) s nejakým chemickým experimentom a zaujal Vás?

22


a) nestretol b) stretol a bolo to zaujímavé c) stretol a nezaujalo ma to 13. Zakrúžkujte všetky tvrdenia o chémii, s ktorými súhlasíte: a) problematika ma zaujíma, rád si ju zopakujem alebo sa dozviem niečo nové b) nezaujíma ma c) neviem, na čo je dobrá d) ovplyvňuje každodenný život e) nie je pre človeka dôležitá f) je pre každého človeka dôležitá g) jej poznatky využívam bežne vo svojom živote 14. Využili ste niekedy vo svojom živote dôsledky poznatkov z chémie? a) áno b) nie c) neviem 15. Ak ste na predchádzajúcu otázku 14 odpovedali kladne, uveďte aspoň jeden poznatok, ktorý ste využili. Na základe výskumných otázok boli stanovené nasledujúce hypotézy: H1: Z toho, že je chémia obľúbená na ZŠ vyplýva, že s vysokou pravdepodobnosťou bude obľúbená i na SŠ. H2: Existuje priama závislosť medzi obľúbenosťou chémie a tým, že študenti uvedú do dotazníka nejaký chemický experiment. H3: Závislosť medzi uvedením názoru na chémiu v otázke č. 13 a vypísaním poznatku z chémie, ktorý študent vo svojom živote využil či využíva. H4: Je vzťah medzi využitím dôsledkov poznatkov z chémie a uvedením nejakého poznatku v dotazníku. Stanovené hypotézy vyhodnotíme v kapitole 4. 2

Popis štatistickej vzorky Respondenti dotazníkového prieskumu boli študenti bakalárskeho štúdia učiteľstva matematiky pre stredné školy v kombinácii s inými predmetmi s výnimkou chémie. Prieskum prebiehal v dňoch 23. 2. – 26. 2. 2015. Z dôvodu zabezpečenia vypovedajúcej hodnoty bol prieskum vykonávaný anonymne. V súlade so zásadami pedagogického výskumu [2], [4] bola zvolená výskumná metóda pomocou anonymného dotazníka vlastnej konštrukcie s deviatimi otázkami a vyhodnotenie hypotéz pomocou χ2 - testu. Úplne znenie dotazníka je k dispozícii u autorov. 3

Použitá metóda vyhodnotenia Závislosť medzi dvomi slovnými štatistickými znakmi zisťujeme pomocou χ2 - test nezávislosti. Postup tohto testu je nasledovný: Empiricky zistené početnosti v jednotlivých skupinách zapíšeme pomocou kontingenčnej tabuľky, t.j. tabuľky početností u dvoch znakov. Tieto početnosti sa spravidla označujú nij. Následne vypočítame marginálne početnosti ni., n.j, t.j. súčty v riadkoch a stĺpcoch kontingenčnej tabuľky. Z marginálnych početností sa dajú vypočítať očakávané početnosti podľa vzťahu . . . =

Hodnoty sa zapisujú do tabuľky rovnakých rozmerov ako má pôvodná kontingenčná tabuľka a predstavujú početnosti, ktoré by sa v jednotlivých skupinách dali očakávať v prípade, že by neexistovala závislosť medzi skúmanými štatistickými znakmi. Hodnota testového kritéria je potom daná vzťahom

23


−

=

kde r, s označuje počet riadkov a stĺpcov tabuľky. Test nezávislosti sa teda zakladá na porovnaní empirických a teoretických (očakávaných) početností. Hypotézu o nezávislosti uvažovaných znakov zamietneme v prípade, že hodnota testového kritéria je vyššia ako kritická hodnota χ2 - rozdelenia s počtom stupňov voľnosti = −1 ∙ −1 . Kritické hodnoty χ2 – rozdelenia je možné nájsť v štatistických tabuľkách (napr. [7]). Predpokladom pre použitie tohto testu sú dostatočne veľké očakávané početnosti - najmenej 5 v prípade tabuľky 2×2 a v prípade väčšej tabuľky sa zvykne požadovať 80% hodnôt 5 a viac. Dôležité je to hlavne v prípade tých buniek tabuľky, ktoré významne prispievajú k celkovému súčtu χ2. Intenzitu (alebo silu) závislosti je možné charakterizovať niekoľkými spôsobmi, my využívame Cramerov koeficient kontingencie, daný vzťahom =

. min ,

−1

kde n je počet respondentov a r a s sú počty riadkov a stĺpcov kontingenčnej tabuľky. Hodnoty koeficientu do 0,1 sú považované za triviálne, 0,1–0,3 naznačujú malú závislosť, 0,3–0,5 strednú a nad 0,5 silnú závislosť [1]. 4

Štatistické vyhodnotenie Pri overovaní závislosti medzi obľúbenosťou chémie na jednotlivých stupňoch škôl (ZŠ, SŠ) boli stanovené nasledujúce štatistické hypotézy: H0: Neexistuje štatistická závislosť medzi obľubou chémie na ZŠ a SŠ. HA: Medzi zmienenými znakmi existuje štatistická závislosť.

Tabuľka 1: Obľúbenosť chémie na ZŠ a na SŠ (zdroj: vlastný) 9 SS áno SS nie ZS áno 14 4 ZS nie 1 25 Podľa tabuľky 1 môžeme usudzovať na závislosť medzi obľúbenosťou chémie na ZŠ a SŠ. Testové kritérium u tohto testu vychádza χ2 = 25,87 a príslušná kritická hodnota je 3,84 (hypotézu o nezávislosti preto zamietame). Hodnota Cramerovho koeficientu je V = 0,77, čo znamená, že závislosť je veľmi silná. Zdá sa, že u týchto študentov je postoj k chémii veľmi podobný na ZŠ aj na SŠ a teda zrejme nie je ovplyvnený obsahom učiva či osobnosťou učiteľa. H0: Neexistuje závislosť medzi obľúbenosťou chémie a uvedením experimentu. HA: Medzi zmienenými znakmi existuje štatistická závislosť. Tabuľka 2: Závislosť medzi obľúbenosťou chémie a uvedením chemického experimentu v dotazníku. (zdroj: vlastný) 10\9 a b

a 0 13

b 7 15

d 0 2

e 0 1

24


c

1

3

2

0

Očakávali by sme, že existuje závislosť medzi obľubou chémie a prezentáciou experimentov na hodinách chémie. Vo všeobecnosti sa predpokladá, že školské experimenty majú výrazný vplyv na vytváranie pozitívneho postoja k danému predmetu z dôvodu ich motivačného potenciálu. Zo získaných údajov sa však táto závislosť nepotvrdila (χ2 = 11,56 a kritická hodnota je 16,92). Je možné, že toto zistenie je do istej miery dôsledkom toho, že aj keď študent nejaký experiment uviedol, neznamená to, že experimenty boli vo výučbe zaraďované pravidelne. H0: Neexistuje závislosť medzi názorom na chémiu a využitím poznatku z chémie v praxi. HA: Medzi zmienenými znakmi existuje štatistická závislosť. Tabuľka 3: Závislosť medzi názorom na chémiu a jej využitím v praxi (zdroj: vlastný) 15\13 Uvedenie poznatku Neuvedenie poznatku

a

b

c

d

e

f

g

6

2

0

9

0

8

10

7

14

2

12

1

8

6

Z tabuľky 3 sa zdá, že neexistuje závislosť medzi názorom na chémiu v otázke 13 a uvedením využitia v praxi, resp. reálnom živote v otázka 15. (Hodnota testového kritéria je χ2 = 11,21 a kritická hodnota je 12,59). Uvedenie nejakého poznatku využiteľného v praxi (alebo reálnom živote) nie je závislé názore alebo postoji k chémii a jej štúdiu. H0: Neexistuje závislosť medzi využitím dôsledkov poznatkov z chémie a uvedením nejakého poznatku. HA: Medzi zmienenými znakmi existuje štatistická závislosť. Tabuľka 4: Závislosť medzi využitím dôsledkov poznatkov z chémie a uvedením nejakého poznatku. (zdroj: vlastný) 15\14 Uvedenie poznatku Neuvedenie poznatku

a

b

c

14

0

0

2

9

18

Nami predpokladaná silná závislosť medzi týmito otázkami sa potvrdila (χ2 = 35,03 a kritická hodnota je 5,99). Je zrejmé, že pokiaľ študenti neuvedú, že využili nejaký poznatok z chémie, potom poznatok ani nevypíšu. Záver V článku sme sa zamerali na súvislosti medzi odpoveďami na otázky v dotazníku, ktorými sme zisťovali vzťah študentov k chémii. Ukázala sa silná závislosť medzi obľubou chémie na základnej a strednej škole, z čoho sa zdá, že záujem nie je ovplyvnený náročnosťou učiva či osobnosťou učiteľa. Vyššia náročnosť učiva na strednej škole u týchto študentov nespôsobila zníženie záujmu, čo je zrejme zapríčinené aj tým, že

25


respondenti nášho prieskumu sú v súčasnosti študentmi matematiky a už na nižších stupňoch škôl zrejme inklinovali k abstraktnejšiemu spôsobu myslenia. Nepodarilo sa nám potvrdiť predpoklad o súvislosti medzi popularitou predmetu a zaraďovaním experimentov do výučby. Nepotvrdila sa ani hypotéza, že študenti s viac-menej kladným prístupom k predmetu chémia si lepšie uvedomujú jej využiteľnosť v praxi. Pre účastníkov prieskumu nie je chémia ťažiskovým predmetom. Aj keď veľká časť týchto študentov neprejavuje o chémiu ako vyučovací predmet či vednú disciplínu záujem, prieskum naznačuje, že si uvedomujú jej význam. Literatúra 1. COHEN, J.: Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences, L. Erlbaum Associates, New Jersey 1988, ISBN 978-0805802832 2. GAVORA, P. Úvod do pedagogického výzkumu. Brno, Paido, 2010. ISBN 978-80-7315-185-0 3. GEDROVICS, J. et al. Trendy v zájmech a postojích patnáctiletých žáků k přírodním vědám. Acta Facultatis Paedagogicae Universitatis Tyrnaviensis, 2008, Série B, 12, s. 13-17. ISBN 978-80-8082-218-7 4. CHRÁSKA, M. Metody pedagogického výzkumu: základy kvantitativního výzkumu. Praha, Grada, 2007. ISBN 978-80-247-1369-4. 5. KOBALLA, T. R. - GLYNN, S. M. Attitudinal and motivational constructs in science learning. In Abell, S. K. - Lederman, N. G. (ed.) Handbook of Research on Science Education. Mahwah. Lawrence Erlbaum Associates, 2007, ISBN 0805847138. 6. KUBIATKO, M. - ŠVANDOVÁ, K. - ŠIBOR, J. - ŠKODA, J. Vnímaní chemie žáky druhého stupně základních škol. Pedagogická orientace. 2012, roč. 22, č. 1, ISSN 1805-9511 (on-line) 7. MARKECHOVÁ, D. - TIRPÁKOVÁ, A. - STEHLÍKOVÁ, B. Základy štatistiky pre pedagógov, Fakulta prírodných vied UKF, Nitra, 2011, pp. 361, ISBN 978-80-8094-899-3 8. SMETANOVÁ, D. - VYSOKÁ, J. Hodnocení studentů - využití fyzikálních poznatků. Media4you Magazine, 2014, roč. 11, č. 2, Ing. J. Chromý, Ph.D. ed., s. 45-47, ISSN 1214-9187 9. VYSOKÁ, J. - SMETANOVÁ, D. Vztah studentů k přírodním vědám - matematice a fyzice In: Sapere Aude 2014 - sborník příspěvků. Hradec Králové, Magnanimitas, s. 97-104, ISBN 97880-87952-03-0 10. VESELSKÝ, M. - HRUBIŠKOVÁ, H. Zájem žáků o učební předmět chemie. Pedagogická orientace. 2009, roč. 19, č. 3, ISSN 1805-9511 (on-line) Kontaktní adresa: Vladislav Biba, Mgr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 200, e-mail: [email protected] Michaela Klepancová, Mgr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 185, e-mail: [email protected]

26


ZKOUMÁNÍ VZTAHU K MATEMATICE POMOCÍ TESTU NEZÁVISLOSTI BIBA Vladislav – SMETANOVÁ Dana, CZ Resumé V příspěvku popisujeme vyhodnocení dotazníkového výzkumu vztahu k matematice, který proběhl u studentů chemických oborů na Univerzitě Palackého v Olomouci. Diskutujeme vztah k matematice na různých stupních škol a její využití v životě. Vyhodnocení jsou provedena pomocí testu nezávislosti. Klíčová slova: matematika, dotazníkový průzkum, statistický test nezávislosti. A RESEARCH ON STUDENTS‘ ATTITUDE TOWARDS MATHEMATICS Abstract The paper describes the results of research among students of chemistry at Palacky University in Olomouc, whose attitude to mathematics was investigated by a questionnaire. We focused on connections between responses using statistical test of independence. Key words: mathematics, questionnaire research, statistics independence test. Úvod Poznamenejme, že jedním ze známých a aktuálních problémů je menší zájem žáků na ZŠ a SŠ o přírodovědné obory v porovnání s obory humanitními [5], [8]. Jak se zdá, tento trend se zcela překvapivě objevuje i při studiu přírodovědných oborů. Studenti jednoho přírodovědného oboru mají malý zájem o využití jiného přírodovědného oboru a propojení mezioborových vazeb. Proto nás zajímalo, jakým způsobem vnímají matematiku studenti chemických oborů, kteří ji používají pouze jako „nástroj“ při svém studiu. Zaměřili jsme se zejména na oblibu matematiky na různých stupních škol, a zda si uvědomují využití matematických poznatků v běžném životě. Zkoumali jsme závislosti mezi otázkami pomocí testu nezávislosti. 1

Cíl výzkumu Soustředili jsme se na zjištění závislostí mezi následujícími otázkami dotazníkového průzkumu: 1. Co si myslíte o matematice? a) rád se ji učím b) je nudná c) je lehká d) je důležitá v životě každého člověka 2. Byla matematika mezi vašimi oblíbenými předměty na ZŠ a SŠ? a) ano b) ne c) nevím d) ZŠ ano, SŠ ne e) ŠS ano ZŠ ne 3. Je matematika mezi vašimi oblíbenými předměty na VŠ? a) ano b) ne 4. Vypište, který z matematických poznatků jste v životě využil(a). Na základě výzkumných otázek týkajících se vztahu studentů k matematice, jsme vyslovili několik hypotéz. • Existuje závislost mezi oblibou matematiky na ZŠ a SŠ. • Existuje závislost mezi oblíbeností matematiky na VŠ a míněním o její důležitosti. • Napíšou-li studenti využití matematického poznatku, pak je pravděpodobné, že se ji zároveň budou rádi učit nebo se domnívat, že je důležitá v životě každého člověka. • Je přímá souvislost mezi uvedením využitého poznatku a oblibou matematiky na ZŠ a SŠ. Zda byly naše hypotézy opodstatněné, vyhodnotíme v závěru.

27


2

Popis statistického vzorku a výzkumné metody Respondenti dotazníkového průzkumu byli studenti bakalářského studia oborů Chemie, Chemie pro víceoborové studium (učitelské kombinace s dalšími předměty vyjma matematiky), Biochemie, Bioorganická chemie a chemická biologie Univerzity Palackého v Olomouci. Průzkum proběhl ve dnech 23. 2. – 26. 2. 2015 a zúčastnilo se ho 43 studentů oborů, kde je chemie stěžejním předmětem. Vzhledem k výrazné převaze žen ve statickém vzorku nevyhodnocujeme jejich názory zvlášť. Pro zajištění vypovídající hodnoty byl průzkum prováděn anonymně. V souladu se zásadami pedagogického výzkumu ([2], [3]) byla zvolena výzkumná metoda pomocí anonymního dotazníku vlastní konstrukce. Úplné znění dotazníku je k dispozici u autorů. Dotazník byl zaměřen na zkoumání vztahu studentů k matematice a chemii. V tomto článku statisticky vyhodnocujeme pouze tu část, která se týká vztahů studentů chemických oborů k matematice. 3

Metoda vyhodnocení Závislost mezi dvěma slovními statistickými znaky zjišťujeme pomocí χ2 - testu nezávislosti. Postup tohoto testu je následující: Empiricky zjištěné četnosti v jednotlivých skupinách zapíšeme pomocí kontingenční tabulky, tj. tabulky četností u dvou znaků. Tyto četnosti se obvykle značí nij. Posléze vypočítáme marginální četnosti ni., n.j, t.j. součty v řádcích a sloupcích kontingenční tabulky. Z marginálních četností lze vypočítat očekávané četnosti podle vztahu . . . = Hodnoty zapíšeme do tabulky stejných rozměrů jako má původní kontingenční tabulka a představují četnosti, které by se v jednotlivých skupinách dali očekávat v případě, že by neexistovala závislost mezi zkoumanými statistickými znaky. Hodnota testového kritéria je potom dána vztahem − =

kde r, s označuje počet řádků a sloupců tabulky. Test nezávislosti se tedy zakládá na porovnání empirických a teoretických (očekávaných) četností. Hypotézu o nezávislosti uvažovaných znaků zamítneme v případě, že hodnota testového kritéria je vyšší než kritická hodnota χ2 - rozdělení s počtem stupňů volnosti = −1 ∙ −1 . Kritické hodnoty χ2 – rozdělení je možné najít v statistických tabulkách (např. [4]). Předpokladem pro používání tohoto testu jsou dostatečně velké očekávané četnosti - nejméně 5 v případě tabulky 2×2. V případě větší tabulky bývá obvyklé požadovat očekávané četnosti 5a více u 80% buněk. Důležité je to hlavně v případě těch buněk tabulky, které významně přispívají k celkovému součtu χ2. Intenzitu (nebo sílu) závislosti je možné charakterizovat několika způsoby, my využíváme Cramerův koeficient kontingence, daný vztahem =

. min ,

−1

kde n je počet respondentů a r a s jsou počty řádků a sloupců kontingenční tabulky. Hodnoty koeficientu do 0,1 jsou považované za triviální, 0,1–0,3 naznačují malou závislost, 0,3–0,5 střední a nad 0,5 silnou závislost [1].

28


4

Statistická vyhodnocení Odpovědi respondentů jsou zpracovány do tabulek a za každou tabulkou je uvedeno její vyhodnocení pomocí χ2 - testu nezávislosti. Tabulka 1: Oblíbenost matematiky na ZŠ a na SŠ (zdroj: vlastní) Otázka 2 Oblíbená na ZŠ Neoblíbená na ZŠ

Oblíbená na SŠ 18 2

Neoblíbená na SŠ 8 11

Z tabulky 1 můžeme usuzovat na závislost mezi oblíbeností matematiky na ZŠ a na SŠ. (Hodnota testového kritéria je χ2 = 10,05, přičemž příslušná kritická hodnota je 3,84.) Cramerův koeficient kontingence je V = 0,51, což ukazuje na silnou závislost [1]. Samotný výsledek možná ani není překvapivý, ale zdá se navíc, že obliba matematiky na SŠ klesá i u těch, kteří měli matematiku rádi na ZŠ. Poznamenejme, že studenti chemie mají na VŠ základní kurz matematiky, proto můžeme zkoumat i její oblibu na VŠ a závislosti s touto oblibou související. Tabulka 2: Závislost mezi názorem na matematiku a její oblibou na VŠ (zdroj: vlastní) 3\1 3a 3b

1a 3 1

1b 0 3

1c 1 0

1d 5 25

Podle tabulky 2 existuje závislost mezi názorem na studium matematiky (otázka 1) a její oblibou na VŠ (otázka 3). Hodnota testového kritéria je χ2 = 10,79 a kritická hodnota je 7,81. Kvůli výrazné převaze odpovědí 1d je třeba k tomuto závěru přistupovat opatrně (není zde splněn požadavek na očekávané četnosti ). Tabulka 3: Závislost mezi názorem na matematiku a uvedením nějakého poznatku v otázce 6 (zdroj: vlastní) 4\1 4 ANO 4 NE

1a 4 2

1b 2 1

1c 0 1

1d 20 15

Mezi názorem na matematiku (otázka 1) a uvedením nějakého poznatku z matematiky, který student v životě využil (otázka 4) se závislost neukázala (χ2 = 1,66 a kritická hodnota je 7,81). Toto zjištění se zdá být dost překvapivé – dalo by se čekat, že studenti s pozitivním vztahem k matematice si lépe uvědomují její využitelnost. Tabulka 4: Závislost mezi oblibou matematiky a uvedením nějakého poznatku v otázce 6 (zdroj: vlastní) 4\2 4 ANO 4 NE

2a 9 10

2b 7 4

2d 4 4

2e 2 0

29


Mezi oblíbeností matematiky (otázka 2) a uvedením nějakého poznatku (otázka 4) se závislost znovu neprojevila (χ2 = 4,09 a kritická hodnota je 7,81). Tak jako v případě předchozí tabulky 3, i zde bychom čekali, že studenti s pozitivním vztahem k matematice si lépe uvědomují její využitelnost. Z těchto zjištění (tab. 3 a tab. 4) se zdá být evidentní, že studenti si využitelnost matematiky uvědomují, přestože mnohé z nich tento předmět nebaví. Závěr Závislost mezi oblíbeností matematiky na ZŠ a SŠ je velmi silná, ale zdá se navíc, že její obliba na SŠ klesá i u těch, kteří ji měli na ZŠ rádi. Závislost mezi názorem na matematiku a její oblibou na VŠ byla prokázána. Z Tabulky 2 je zjevné, že počet ostatních odpovědí výrazně převyšuje odpověď 1d). Tedy matematika je považována za důležitou v životě každého člověka i přes fakt, že ji studenti nemusí mít na VŠ v oblibě. Mezi názorem na matematiku a jejím využitím se závislost neukázala. Oproti našemu předpokladu nemusí platit, že studenti s pozitivním vztahem k matematice si zároveň uvědomují možnosti jejího využití. Opět se neprojevila závislost mezi využitím matematického poznatku a oblíbeností matematiky. Nenaplnilo se očekávané, že studenti, kteří mají oblíbenou matematiku, ji budou i využívat v praxi. Literatura 1. COHEN, J. Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences, L. Erlbaum Associates, New Jersey 1988, ISBN 978-0805802832 2. GAVORA, P. Úvod do pedagogického výzkumu, 2. rozš. české vydání Brno: Paido, 2010, 261 s., ISBN 978-80-7315-185-0 3. CHRÁSKA, M. Metody pedagogického výzkumu: základy kvantitativního výzkumu, Vyd. 1. Praha: Grada, 2007, 265 s., Pedagogika. ISBN 978-80-247-1369-4 4. MARKECHOVÁ, D. - TIRPÁKOVÁ, A. - STEHLÍKOVÁ, B. Základy štatistiky pre pedagógov, Fakulta prírodných vied UKF, Nitra, 2011, pp. 361, ISBN 978-80-8094-899-3 5. SJÖBERG, S. Science and Technology in Education – Current Challenges and Possible Solutions, Invited contribution to Meeting of European Ministers of Education and Research, Uppsala 1-3 march 2001, (on-line) Dostupné z: http://www.iuma.ulpgc.es/~nunez/sjobergreportsciencetech.pdf 6. SMETANOVÁ, D., VYSOKÁ, J. Hodnocení studentů – využití fyzikálních poznatků. Media4u Magazine, 2014, roč. 11, č. 2, Ing. J. Chromý, Ph.D. ed., s. 45-47, ISSN 1214-9187 7. VYSOKÁ, J., SMETANOVÁ, D. Vztah studentů k přírodním vědám – matematice a fyzice, In: Sapere Aude 2014 – sborník příspěvků. Hradec Králové, Magnanimitas, s. 97-104, ISBN 97880-87952-03-0 8. WELLS, B. H., SANCHEZ, H. A., ATTRIDGE, J.M. Modeling Student Interest in Science, Technology, Engineering and Mathematics , 2007 IEEE Meeting the Growing Demand for Engineers and Their Educators 2010-2020 International Summit, Munich, Germany, 9-11 Nov. 2007. ISBN 978-1-4244-1916-6 Kontaktní adresa: Biba Vladislav, Mgr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 200, e-mail: [email protected] Dana Smetanová, RNDr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected]

30


SEBEPOJETÍ ŽÁKA A HODNOCENÍ V BADATELSKY ORIENTOVANÉ VÝUCE TECHNICKÉ VÝCHOVY ČÁSTKOVÁ Pavlína – KROPÁČ Jiří, CZ Resumé Příspěvek reaguje na aktuální vzdělávací trendy v oblasti polytechnického vzdělávání a prezentuje badatelsky orientovanou výuku jako jednu z příležitostí k formování sebepojetí žáka. Snahou příspěvku předložit souvislosti sebepojetí ve vztahu k technické výchově. Současně prezentuje sebehodnocení žáka, jako nedílnou součást jeho sebepojetí. Klíčová slova: sebepojetí žáka, sebehodnocení žáka, technická výchova, badatelsky orientovaná výuka. PUPIL´S SELF-CONCEPT AND ASSESSMENT IN INQUIRY-BASED TECHICAL EDUCATION Abstract The paper responds to current educational trends in polytechnic education and presents inquirybased education as the one of the opportunities for the development and the pupil´s self-evaluation. On the basis of this contribution is an attempt to present the context of self-concept in relation to technical education. At the same time it presents the student self-assessment as an integral part of their self-image. Key words: pupil´s self-concept, pupil´s self-assessment, technical education, inquiry-based education. Úvod Výuka technicky zaměřených předmětů v podmínkách základní školy připravuje žáky pro život a užívání techniky získáváním obecně technických způsobilostí, které jsou v současné době aktuální nebo které je možné v budoucnu předpokládat. Kromě vytváření porozumění technickým systémům, rozvoje kritického myšlení, technického myšlení i psychomotorických dovedností se tato výuka podílí také na rozvoji osobnosti žáků. V technických předmětech jsou mimo jiné spoluvytvářeny postoje žáků k sobě samému i k okolnímu světu, je rozvíjeno jejich sebehodnocení a sebedůvěra. Úkolem technických předmětů je tedy jednak zabránit technickému analfabetismu, vnímaném jako opak technické gramotnosti, ale také vytvářet či spoluvytvářet představu jedince o svém já a to ve vztahu k technice a především k činnostem spojeným s technikou. V souladu s uvedeným považuje Roučová (18) za hlavní cíl technické výchovy všeobecný rozvoj člověka, který zná své vlastnosti a schopnosti, systematicky pracuje na jejich rozvoji a dokáže je ve svém životě prakticky uplatnit. Pro uvedené úkoly mají technické předměty realizované ve všeobecném vzdělávání na nižších stupních škol ze své podstaty dobré možnosti. Tyto možnosti jsou podmíněné realizací problémově i tvořivě zaměřené aktivní činnosti žáka v tématech potřebných a praxi blízkých, které současně umožňují aplikaci žáky dříve osvojeného poznání a tvorbu žákovy hodnotové orientace. Záměrem příspěvku je prezentovat souvislosti rozvoje sebehodnocení žáka při realizaci badatelsky orientované výuky technických předmětů ve vzdělávání. 1

Sebepojetí a sebehodnocení žáka

31


Sebepojetí a jeho utváření je jedna z výzkumných oblastí, kterou se zabývá především psychologie. Poznatky jedince zahrnující vlastnosti, schopnosti, znalosti, postoje i hodnoty jsou však důležité také pro pedagogiku. Samotný pojem bývá charakterizován jako relativně stabilní představa jedince o sobě či svém já, to jak jedinec vidí sám sebe (9). Sebepojetí je vícesložkový, integrovaný konstrukt, mj. zahrnuje a je „výsledkem“ sebepoznání založeného především na podnětech sociálních, osobnostních a situačních, na úspěších či neúspěších v činnosti, je tedy značně závislé na informacích poskytovaných okolím. Sebepojetí lze chápat i jako výčet toho, co jedinec dovede, ke komu patří atp., především ale zahrnuje obecné generalizace, s nimiž souvisí vlastnosti, zvnitřnělé společenské normy, schopnosti, vědomosti, hodnoty, postoje a sociální role, všechno, na základě čeho se subjekt charakterizuje a hodnotí. Jde ovšem zejména o charakteristiky sebeprofilující. Sebepojetí zahrnuje otázky: - Kdo a jaký jsem? - Jaký bych chtěl či měl být? - Kam směřuji? - Co mohu dokázat? Z hlediska žáka nejde tedy jen o otázku reálného Já -kdo jsem a jaký jsem, ale také o otázku ideálního Já -kým a jaký chci být (4). Jestliže budeme vnímat sebepojetí jako postoj k sobě samému, pak je možné jej charakterizovat třemi základními aspekty. Jedná se o aspekt kognitivní, afektivní a konativní. Sebepojetí jako obraz o sobě je výsledkem sebepoznání, což je kognitivní složka sebepojetí závislá na schopnosti reflexe, sebeobraz je „naučený a závisí na popisech poskytovaných okolím“, uvádí (8). V tomto smyslu potom probíhá jako poznávání svých potřeb, motivů, zájmů, emocí a myšlení. Z hlediska stati jde zejména o žákovo uvědomování si svých psychických vlastností, možností i omezení ve vztahu k technice, uvědomění si možností ovládání a užívání svých daností (rozumových, emočních, fyzických, způsobu myšlení - konvergentní nebo divergentní, aj.) v souvislostech s technikou. Žák si i v technických souvislostech uvědomuje - co jsem, co mohu zvládnout, co se chce, co chci já, k čemu se hodím, co mohu na sobě změnit, chci to změnit, jak se ovládám, trpím stresem, zvládám zátěž atp. Takto vznikající obraz - sebepojetí, jak upozorňuje Fontana (8), může i nemusí být správný; odvisí od vnějších, přejímaných informací. Žák tedy své sebepojetí na základě kontinuálně probíhajícího sebepoznávání může upřesňovat, činit více adekvátním a tím i více stabilním. To je možno výukou technických předmětů cíleně podporovat. Přiměřené a stabilní sebepojetí je výrazem zralosti žáka i v zaměření na techniku, i zde je předpokladem dobrého rozhodování, včetně rozhodování v náročných situacích. Je však třeba, aby sebepoznání bylo podloženo prožitkem situací spojených s technikou. Škola může žáky dobře vybavit představami o jejich „předpokladech“ pro zvládání požadavků „celé“ výuky i pro jednotlivé vyučovací předměty (zde vytváří potřebný referenční rámec). Pro praktické situace v očekávaném profesním i neprofesním životě žáka má prostor menší. Může se to týkat i řešení situací spojených s vytvářením a užíváním některých oblastí techniky a situací spojených s hodnocením (sebehodnocením) a rozhodováním se. Menší prostor věnovaný výuce technických předmětů je tedy třeba využít pro vytvoření sebepojetí zacíleného k této významné oblasti životní reality. 2

Žákovo sebepojetí k technice Žákův obraz světa (obraz techniky) je projev poznatků jedince chápaných vcelku a ve vztahu k objektivní realitě, jde o „názor jedince na svět jako celek“. Obraz světa jednotlivce se opírá o poznání objektivní reality, k tomu každá oblast poznání a/nebo ve vztahu k žákovi vyučovací předmět přispívá svým dílem, dále se opírá o individuální zkušenosti a prožitky individua (také jazyk, kterým žák mluví, má kategorizací pojmů vliv na to, jaký si utváří obraz světa). Obraz světa „se značnou stabilitou“ předurčuje základní orientaci a základní postoje jedince. Pro žákův obraz techniky platí totéž, jen úžeji ve vztahu k technice. (23) Obraz techniky je tedy v tomto smyslu možno považovat za organickou součást obrazu světa (obdobně se lze setkat s vymezením fyzikálního obrazu světa v publikacích J. Fenclové).

32


Technika představuje významnou oblast reality, proto technika a její vnímání, činnost s ní má význam v obrazu světa i v sebepojetí jedince existujícího v technikou disponujícím světě. Člověk je tvůrce techniky, využívá ji pro své cíle či účely, technika vznikla a slouží jako prostředek zvětšení jeho sil a pro uspokojování jeho individuálních nebo společenských potřeb. Někteří však techniku považují za nehumánní a škodlivou, naopak jiní přeceňují možnosti a přínosy techniky. Je proto potřebné, aby si žák kritickým myšlením vytvořil k technice postoje podložené orientací ve výše uvedených oblastech. Ujasněním si obrazu techniky může žák rozvíjet adekvátní představu sebe či sebepojetí ve vztahu k technice. (Kropáč a kol, 2004) Ve specifikaci na žákův obraz techniky a ve více konkrétní rovině můžeme vymezit, v návaznosti na H. Wolffgramma (23), tyto významné okruhy žákova poznávání, přerůstajícího do konativní i postojové složky a související se sebepojetím ve vztahu k technice: − odpověď na smysl technického pokroku, − souvislosti vývoje techniky, individua a společnosti, − poznání a hodnocení společenského významu současného stavu techniky, − docenění odpovědnosti společnosti i individua za humanistický způsob užívání techniky, − sledování a hodnocení možnosti řešení globálních problémů technickými možnostmi (využití zdrojů materiálů, zajištění potřeb energie, zajištění potravin, ochrana prostředí). Pro porovnání - autoři Meier, Meschenmoser, Zolner (13) považují k vytváření žákova obrazu techniky za potřebné ve výuce realizovat: analýzu příkladů vývoje techniky (infrastruktury), sledování základních, popř. funkčních technických souvislostí, hodnocení společenských a ekonomických souvislostí techniky, zjišťování individuálních a společenských možností vytváření techniky, hodnocení působení techniky na zdraví, životní prostředí, uspokojování potřeb (užitná hodnota) a působení na změny těchto potřeb, navrhování alternativních technických řešení a odhadů budoucího vývoje. Také mezi těmito okruhy lze nalézt řadu takových, které nejméně podmiňují/ovlivňují vytváření sebepojetí. Z hlediska tématu této stati je podnětná myšlenka polských autorů (22), využít za východiska vymezování obsahu technických předmětů kritéria jakosti života, neboť ta podmiňují a dynamizují rozvoj člověka (i ve vztahu k technice). Jde o: − individuální vnímání své vlastní hodnoty a účasti v činnostech (technických), odpovědnost za prováděné činnosti, − seberealizaci, − toleranci, − morální představivost a domýšlení důsledků, − tvořivost. Na výše uvedených „základech“ spočívajících v tomto případě v koncepci učiva lze vytvářet žákův obraz techniky podložený jeho technickým i širším poznáním, jímž může žák své názory zdůvodnit; to vzhledem k významu techniky pro utváření podmínek života žáky významně souvisí s jeho sebepojetím a zpětně je ovlivňuje. Žákův obraz světa, popř. obraz techniky (složka obrazu světa) a žákovo sebepojetí spolu souvisejí. Spolu se vznikem žákových zkušeností s technikou a vytvářením žákova obrazu techniky musí být rozvíjeno kritické myšlení, které je pro činnosti s technikou nezbytné stejně jako pro schopnost posoudit „sebe sama“ (sebehodnocení). K čemuž je třeba dospět za pomoci učitele. 3

Badatelsky orientovaná výuka jako faktor ovlivňující sebepojetí žáka ve vztahu k technice

33


V souladu s aktuálními vzdělávacími trendy se v moderním školství propaguje konstruktivistická osa výuky zastoupená zejména aktivitami zaměřenými na rozvoj klíčových kompetencí žáka. Je kladen důraz na participaci žáka ve výuce a rozvoj jeho osobnostních kvalit. Základem vzdělávacího procesu je konstruování poznatků samotným žákem a učitel, jako garant metody, zajišťuje, aby každý žák mohl dosáhnout nejvyšší možné úrovně rozvoje. Žákovo poznání je postupně tvořeno jako subjektivní poznávací struktura, která se v procesu učení mění a obohacuje. Teorie badatelsky orientované výuky, stejně jako většina konstruktivistických didaktik, je založena na prekonceptech žáka jako nástrojích poznání. Ty mají být ve výuce opakovaně rekonstruovány tak, aby byl poznatek integrován do konkrétních schémat. Žák je tedy v edukačním procesu stavěn do role objevitele přestavujícího své poznatky na základě vlastní činnosti. (16) Na intenzivnější uplatňování badatelsky orientované výuky v ČR i zahraničí v souvislosti se snahou o popularizaci technických a přírodovědných oborů upozorňuje např. Dostál (6). Badatelsky orientovaná výuka jako jedna z aktivizačních metod problémového učení, vychází z principu konstruktivismu a je založena na základě řízeného samostatného poznávání prostřednictvím vlastní aktivní činnosti jedince, která rozvíjí kritické (tedy i badatelské) myšlení. Takovéto pojetí výuky může být realizováno prostřednictvím různých vzdělávacích strategií, za užití široké škály vyučovacích metod. Badatelsky orientovanou výuku je tedy možné vnímat také jako oblast zahrnující více aktivizačních metod (např. metodu řešení problémů, heuristickou nebo také projektovou výuku). (21) Oproti tradičním přístupům se role učitele mění z předavatele hotových znalostí na facilitátora a koordinátora žákova procesu poznání. (2) Učitel nastavuje podmínky, pomáhá, radí a motivuje k samostatnému objevování. Žák je v technické výchově stavěn před teoretické či praktické problémy, které musí řešit na základě svých dosavadních znalostí, dovedností, zkušeností, ale také postojů a názorů na sebe sama i okolní svět. Tyto názory je nucen srovnávat s pedagogickou realitou a výsledky vlastní učební činnosti. Badatelsky orientovanou výuku je možné přizpůsobit dle věku a úrovně poznání žáků tak, aby odpovídala specifickým zvláštnostem jednotlivých věkových období. U mladších žáků je vhodné předložit připravený postup řešení prostřednictvím dílčích kroků, zatímco starším žákům můžeme předložit pouze formulaci badatelského úkolu. (15) Proces žákovského bádání je možné realizovat několika způsoby. Jedná se o: − potvrzující bádání, při kterém žáci znají postup, otázky i výsledky, které ověřují vlastními experimenty, − nasměrované bádání, kdy učitel předloží otázku, na kterou žáci hledají odpovědi, − strukturované bádání, při kterém je žákům sdělena badatelská otázku a postup činnosti. Na základě těchto informací pak žáci formulují své závěry. − otevřené bádání, při kterém si otázky pokládají sami žáci, současně volí metody a provádějí výzkum. (7) Ke všem těmto činnostem je třeba aktivní a uvědomělý přístup žáka, jeho schopnost učení se, kooperace a sebehodnocení. 4

Hodnocení žákových výkonů učitelem v badatelsky orientované výchově Ve snaze diagnostikovat žákův výkon a výsledek práce žáka při realizaci badatelsky orientované výchovy je učitel nucen odpovědět si na otázky: Co konkrétně kontrolovat a hodnotit a jaký postup zvolit, aby bylo hodnocení výkonu žáků spravedlivé, spolehlivé i efektivní? (1) Odpovědi na uvedené otázky charakterizují uplatňované výukové strategie učitele zahrnující mimo jiné i interakci mezi učitelem a žáky. Školní hodnocení má v badatelsky orientované výuce velmi specifickou roli, neboť bez hodnotících procesů není možné žáka dále rozvíjet.

34


Školním hodnocením, ve smyslu hodnocení výkonu žáka, rozumíme „všechny hodnotící procesy a jejich projevy, které bezprostředně ovlivňují školní výuku nebo o ní vypovídají“ (20). Z didakticko-pedagogického hlediska je možné hodnocení považovat také za didaktickou metodu (14). Učitelovo hodnocení je ovlivněno velkým množství skutečností, které jsou součástí vzájemného vztahu učitel-žák. Mezi nejzásadnější determinanty patří chápání samotného žáka učitelem a od toho se odvíjející celkové pojetí vyučování (výukové strategie). Funguje-li učitel jako jediný hodnotitel, je na proces učení nahlíženo pouze jedním (přestože odborným) pohledem. V případě, že v duchu současné pedagogiky vnímáme žáka jako spolutvůrce výchovného procesu, pak je jeho participace nezbytná i při hodnocení výsledků učební činnosti (badatelsky orientované výuky). Hodnocení vlastní práce umožní žákovi regulovat svou činnost, čímž ovlivní proces vlastního učení a rovněž se učí se přijímat zodpovědnost za jeho výsledky. Sebehodnocení v badatelsky orientované výuce plní funkci zpětné kontroly, která vede k propojení dosavadních poznatků s těmi inovovanými prostřednictvím znovu vybavování dějů a faktů a jejich kritického posuzování. (10) Sebehodnocení lze chápat jednak jako jednu z didaktických metod, při které žák konfrontuje své vlastní názory na sebe sama s názory učitele popř. ostatních žáků. Podle Blatného se jedná o emoční reprezentaci vnímání vlastní hodnoty a kompetence. (3) Sebereflexi je možné vymezit jako obecně vědomé sebepoznávání ve smyslu introspekce, na jehož základě vzniká vztah k sobě samému. Cesta k sebereflexi žáka však vede přes hodnocení učitele, ten je jedním z hlavních činitelů ovlivňující sebehodnotící činnosti žáků. Hodnotící dovednosti žáka je třeba systematicky rozvíjet například prostřednictvím návodných reflektivních otázek. Mezi tyto otázky patří dotazy typu: Co nového jsem se dozvěděl? Co jsem se naučil? Co se mi podařilo? V jaké situaci jsem nejistý? Jak reaguji, když něco nevím? Na co bych se měl více soustředit? Proč jsem se zlepšil/zhoršil? (upraveno dle Kolář, Šikulová (10) Takto formulované otázky mohou mít regulativní, motivační i poznávací funkci, a to jak v průběhu procesu učení, tak v jeho závěru. Přesto, že sebehodnocení žáka nemůže zcela nahradit hodnocení učitele, má v edukačním procesu své opodstatnění. Činnosti hodnocení učitelem a sebehodnocení žákem by měly být ve vzájemné rovnováze a prolínat se, protože snahou každého učitele by mělo být směřování k samostatnosti a zodpovědnosti žáka za své jednání. Školní vzdělávací program každé školy sice deklaruje základní charakteristiky hodnocení, které si volí každá škola a učitel by je měl plně respektovat, přesto se v edukačním procesu uplatňuje i v této oblasti jistá míra učitelova osobnostního pojetí. Promyšlení nejvhodnější cesty „osamostatňování“ žáka od řízeného sebehodnocení k neřízenému procesu se tedy mohou lišit u každého učitele či v každé třídě. Je možné pozorovat strategii rozšiřování, ve smyslu prohlubování, návodných otázek (či položek) od několika obecných ke specifickým, či obráceně. Ukázky položek specifických pro výuku technické výchovy, které žákovi přiblíží představu o kvalitě jeho práce v oblasti znalostí, dovedností i emočního působení realizované činnosti rozpracovaly Částková, Stolinská (5). Závěr Příspěvek reaguje na aktuální vzdělávací trendy v oblasti přírodních věd, zejména pak v oboru technického a polytechnického vzdělávání. Současné pedagogické trendy podporují aktivní zapojení žáka do výuky prostřednictvím aktivizačních didaktických metod. Příspěvek prezentuje badatelsky orientovanou výuku jako jednu z příležitostí rozvoje hodnocení a sebehodnocení žáka. K efektivní a úspěšné implementaci badatelsky orientované výuky je třeba systematicky připravovat žáka na proměnlivé podmínky života nejen rozvojem jeho kompetencí, ale především rozvojem jeho osobnostních kvalit. Na základě toho je snahou příspěvku prezentovat souvislosti sebepojetí ve

35


vztahu k technické výchově a sebehodnocení žáka v kontextu uplatnění badatelsky orientovaného vyučování technické výchovy. Záměrem příspěvku je upozornit na význam sebehodnocení žáka a poskytnout postup pro učitelem řízené sebehodnotící aktivity. Neboť prostřednictvím sebehodnocení žáka řízeného učitelem je možné postihnout souhrnný přehled souvztažnosti dějů, jevů a činů, se kterými se žák setkává v pedagogické situaci. Ve snaze respektovat současné tendence upouštění od kvantitativního hodnocení směrem ke kvalitativnímu popisu realizované činnosti zohledňujeme komplexní přístup ke školnímu hodnocení žáka. Článek vznikl za podpory projektu Centrum teorie vzdělávání přírodovědných oborů CZ.1.07/2.3.00/20166.

Literatura 1. BAJTOŠ, J., PAVELKA, J. Základy didaktiky technickej výchovy. Prešov: FHPS, 1999. ISBN 80-88722-46-2. 2. BERTRAND, Y. Soudobé teorie vzdělávání. Praha: Portál, 1998. ISBN 80-71-78216-5. 3. BLATNÝ, M. Psychologie osobnosti: hlavní témata, současné přístupy. Vyd. 1. Praha: Grada, 2010. ISBN 978-80-247-3434-7. 4. ČÁP, J., J. MAREŠ Psychologie pro učitele. Praha: Portál, 2001. ISBN 80-7178463-X. 5. ČÁSTKOVÁ, P., STOLINSKÁ, D. Sebereflexe žáka v technické výchově na primární škole. In. Trendy ve vzdělávání. HAVELKA, M., CHRÁSKA, M., KLEMENT, M., SERAFÍN, Č. 2014, roč. 2014, I, s. 31-35. ISSN 1805-8949 Dostupné z: http://www.kteiv.upol.cz/tvv_web/tvv14/tvv_ 2014_proceedings.pdf. 6. DOSTÁL, J. Badatelsky orientovaná výuka jako trend soudobého vzdělávání. E-pedagogium: Nezávislý odborný časopis pro interdisciplinární výzkum v pedagogice. Olomouc: Univerzita Palackého, 2013, roč. 2013, III. s. 81-93. ISSN 1213-7499. Dostupné z: http://www.upol.cz/fakulty/pdf/e-pedagogium/ 7. EASTWELL, P. Inquiry learning: Elements of confusion and frustration. The American biology teacher, 71 (5), 263–264, 2009. 8. FONTANA, D. Psychologie ve školní praxi. Praha: Portál, 2003. ISBN 80-7178-626-8. 9. HARTL, P., HARTLOVÁ, H. Psychologický slovník. Praha: Portál, 2004. ISBN 80-7178-303X. 10. KOLÁŘ, Z, ŠIKULOVÁ, R. Vyučování jako dialog. Praha: Grada Publishing a.s., 2007. ISBN 978-80-247-1541-4. 11. KROPÁČ, J., KUBÍČEK, Z., CHRÁSKA, M. a HAVELKA, M. Didaktika technických předmětů: vybrané kapitoly. 1. vyd. Olomouc, Univerzita Palackého, 2004. 223 s. ISBN 80244-0848-1. 12. KŘIVOHLAVÝ, J. Psychologie zdraví. 2.vyd. Praha: Portál, 2003. 279s. ISBN 80-71787744. 13. MEIER, B., MESCHENMOSER, H., ZÖLLNER, H. Technische Infrastrukturen als Basis für Innovationen. Unterricht – Arbeit+Technik, 2004, 6. Jahrgang, Heft 21, S. 51- 57. ISSN 14388987. 14. MOJŽÍŠEK, L. Vyučovací metody. Praha: SPN, 1986. 15. PAPÁČEK, M. Limity a šance zavádění badatelsky orientovaného vyučování přírodopisu a biologie v České republice. In: PAPÁČEK, M. (ed.): Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi, 2010. Sborník příspěvků semináře, 25. a 26. března 2010, Jihočeská univerzita, České Budějovice, 2010, 145 - 162. ISBN 978-80-7394210-6.

36


16. PECINA, P., ZORMANOVÁ, L. Metody a formy aktivní práce žáků v teorii a praxi. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2009, 147 s. Spisy Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity, sv. č. 114. ISBN 978-802-1048-348. 17. PRŮCHA, J., WALTEROVÁ, E., MAREŠ, J. Pedagogický slovník. 6. aktualizované vydání. Praha: Portál, 2009. ISBN 978-80-7367-647-6. 18. ROUČOVÁ, E. Didaktika technických prací na primární škole. Distanční text. 2003. 19. SPILKOVÁ, V. Proměny primárního vzdělávání v ČR. Praha: Portál, 2005. 20. SLAVÍK, J. Hodnocení v současné škole. Východiska a nové metody pro praxi. Praha: Portál, 1999. ISBN 80-7178-262-9. 21. STEPHENSON, N. Introduction to Inquiry Based Learning. [online]. 2013 [cit. 2014-06-17]. Dostupné z: http://www.teachinquiry.com/index/Introduction.html 22. WALAT, W. Kryteria jakości źycia jako podstawa modelowania systemu edukacji ogólnotechnicznej. In Teoretycune i praktyczne problemy edukacji technicznej i informatycznej 2003. Rzeszow: Universytet Rzeszowski, 2003, s. 120 – 126. ISBN 83-88845-35-7. 23. WOLFFGRAMM, H. Zur Weltbildfunktion allgemeiner technischer Bildung (Ein Beitrag zur multifunktionalen Techniksicht). Technica Didactica, 1999, 3. Jahrgang, Heft 1, S. 3 - 24. ISSN 0949-8109. Kontaktní adresa: Pavlína Částková, Mgr., Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 808, e-mail: [email protected] Jiří Kropáč, doc., PaedDr., CSc. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 805, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected]

37


VZNIK DIGITÁLNÍHO ROZDĚLENÍ DOBIÁŠ Václav, CZ Resumé Příspěvek předkládá první analýzu dat českých žáků získaných z mezinárodního šetření ICILS 2013. Hlavním cílem článku je poodhalit důvody vzniku druhé formy digitálního rozdělení v České republice. Výsledky dotazníkového šetření z ICILS 2013 jsou zpracovány formou kontingenčních tabulek. Mezi hlavní zjištění patří: Žáci se počítačové aktivity vedoucí k zábavě učí hlavně sami (facebook, on-line hry apod.). Rodiče s vyšším dosaženým vzděláním učí své děti více práci na počítači, díky čemuž mají lépe socioekonomicky situovaní žáci vyšší šanci, že budou znát základní pracovní počítačové aktivity ještě před započetím výuky informatiky. Klíčová slova: digitální rozdělení, dosažené vzdělání rodičů, digitální gramotnost, ICILS 2013. ARISING OF DIGITAL DIVIDE Abstract The article presents analysis of the international survey ICILS 2013. The main aim of this article is to reveal reasons of rise second level digital divide in the Czech Republic. Results of the questionnaire part of survey ICILS 2013 are presented in the form of contingency tables. The main findings is: Students learn themselves leisure computer activities. At activities leading to work with computers, parents with higher educational attainment more teach their children these activities, so better socioeconomically situated students have higher chance to know the basics working computer activities before starting the learning ICT at school. Key words: digital divide, parental educational level, digital literacy, ICILS 2013. Úvod V 90. letech se s rozmachem digitální techniky ukázalo, že rozdílné sociální vrstvy mají rozdílný přístup k digitální technice. Tento jev byl nazván digitální rozdělení (digital divide) (Attewell, 2001). Někdy na začátku 21. století se nerovnost v přístupu k digitální technice začíná zmenšovat. Ukazuje se ale, že i přes podobný přístup k digitální technice nedokáží sociálně slabší vrstvy společnosti ovládat digitální techniku stejně dobře, jako sociálně lépe situované vrstvy společnosti. Tento jev byl pojmenován jako druhá forma digitálního rozdělení. (Attewell, 2001) Horší schopnost práce s digitální technikou nejčastěji vede k horšímu přístupu k informacím, například při hledání práce. Kvůli tomu může být nižší schopnost práce s digitální technikou jednou z příčin sociálního vyloučení (Strategie digitální gramotnosti ČR na období 2015 až 2020, 2015). Výuka informatiky by měla hrát klíčovou roli při snižování druhé formy digitálního rozdělení. Pro lepší zacílení výuky informatiky je třeba pochopit příčiny vzniku digitálního rozdělení. V současnosti existuje velmi málo článků, zabývajících se příčinami vzniku digitálního rozdělení (Hargittai a Hinnant 2008; Wei a kol. 2011). Tento článek poodkrývá důvody vzniku digitálního rozdělení v České republice. Konkrétně se zaměřuje na otázku: Odkud se digitálním aktivitám učí rozdílné sociální vrstvy? Výsledky jsou získány na základě dat naměřených v rámci mezinárodního šetření ICILS 2013 v České republice.

38


1 Druhá forma digitálního rozdělení O druhé formě digitálního rozdělení se začíná mluvit na začátku 21. století. Označuje nerovnost ve schopnostech a dovednostech v používání digitální techniky (Dewan a Riggins 2005). Digitální rozdělení je symptomem i příčinou hlubších sociálních nerovností (Parayil 2005). Schopnost práce na počítači závisí na přístupu k němu (Dewan a Riggins 2005). Vlastnictví počítače závisí především na příjmech rodiny (Dewan a Riggins 2005; Eamon, 2004). Schopnost práce na počítači může ovlivňovat socioekonomický statut rodiny. Sociální vlivy mají výrazný vliv na přijetí a následnou penetraci výpočetní techniky, není ale jasné, proč tomu tak je (Peng 2010). Nejvíce připojenými skupinami k internetu jsou dospívající (Hargittai a Hinnant 2008). Mladí ale používají internet více pro zábavu než starší (Hargittai a Hinnant 2008; Eamon, 2004). Přičemž to, co děláme nebo neděláme na počítači, posouvá nebo brzdí naše schopnosti práce s počítačem (DiMaggia a kol., 2001). Mezi těmi, kteří používají internet pro zábavu, a těmi, co ho používají pro práci, může vznikat uživatelská propast (usage gap) (Hargittai a Hinnant 2008). Zároveň ale jak lidé používají internet, je minimálně zčásti řízeno jejich on-line schopnostmi (Hargittai a Hinnant 2008). Wei a kol. (2011) ve svém výzkumu zjistili, že nejdůležitějším faktorem ovlivňujícím schopnost práce s počítačem je četnost jeho používání. Tolik už nezáleží na tom, jakou formou je počítač používán. Dalším Weiovým zjištěním je, že výuka informatiky neovlivňuje dovednost práce s počítačem. Důležitými faktory pro schopnost hledání na internetu jsou věk, stupeň vzdělání a čas strávený na internetu (Hargittai 2002). Dle zjištění Hargittai (2008) vzdělaní i méně vzdělaní deklarují stejné počítačové schopnosti, i když jsou reálně na jiné úrovni. Což značí, že méně vzdělaní se domnívají, že když umí používat počítač k zábavě, mají dobré počítačové schopnosti. V šetření ICILS (2013) se zjistilo, že ve všech zemích zúčastněných v šetření existují statisticky významné rozdíly mezi úrovní schopností práce s počítačem a sociálním zázemím (ICILS, 2013). 2 Mezinárodní šetření ICILS 2013 ICILS je první mezinárodní šetření, zaměřující se na počítačovou a informační gramotnost. Šetření je zaměřeno na mapování reálných dovedností a schopností čtrnáctiletých žáků v oblasti používání ICT (Národní zpráva šetření ICILS 2013, 2014). Šetření proběhlo celkem v 19 státech. V České republice bylo testováno 3006 žáků ze 170 škol. V rámci výzkumu žáci vyplňují test, ve kterém se zjišťuje počítačová a informační gramotnost. Na test je vyhrazeno 60 minut. Dále žáci vyplňují dotazník, ve kterém odpovídají na otázky zaměřené na socioekonomický statut rodiny, vybavenost rodiny výpočetní technikou a popis zkušeností v práci s digitální technikou (Koncepční rámec šetření ICILS, 2013). 3 Metodologie zpracování dat Tento příspěvek čerpá z dotazníkového šetření ICILS. V dotazníku byli žáci dotazováni, kdo je naučil konkrétní počítačovou aktivitu. Konkrétně jde o tyto aktivity: komunikace přes internet, tvorba dokumentů pro školní práci, dále jak změnit nastavení počítače, hledání informací na internetu a práce v síti. Žáci měli na výběr z těchto odpovědí: • Naučil jsem se to sám. • Naučil jsem se to ve škole. • Naučil jsem se to doma. • Naučil jsem se to od přátel. • Neučil jsem se to/Neumím to. Odpovědi na tyto otázky byly v kontingenčních tabulkách dány do souvislosti s dosaženým vzděláním otce. Vzdělání otce bylo vybráno z důvodu méně náhodně rozdělených výsledků oproti

39


výsledkům, které jsou získány porovnáním s dosaženým vzděláním matky. Z údajů byly vytvořeny v programu R kontingenční tabulky. V popiscích řádků kontingenčních tabulek je uvedeno dosažené vzdělání otce. Úrovně vzdělání byly za pomoci dokumentu MŠMT školství v krajích (2011) převedeny z mezinárodní standardní klasifikace vzdělávání ISCED na Český standard dosaženého vzdělání. V popiscích sloupečků kontingenčních tabulek je uvedeno, od koho se žáci naučili konkrétní počítačovou aktivitu. V hodnotách kontingenčních tabulek jsou uvedeny četnosti odpovědí. Četnosti jsou převedeny na procentní hodnoty pro každou sociální skupinu. Součet všech procentních hodnot v řádku je tedy vždy 100%. Důvodem využití procent je snaha ukázat, jak se mění poměr odpovědí u každé sociální skupiny. Celkové četnosti u jednotlivých sociálních skupin jsou uvedeny v tabulce 1. Žáků, jejichž otec nedokončil základní vzdělání, bylo pouze 11. Navíc jejich odpovědi vykazovaly velký rozptyl výsledků, proto vypovídající hodnota odpovědí u této skupiny je pouze informativní. Statistické zpracování dat dále probíhá a bude dále zveřejněno. Tabulka 1: Zastoupení žáků z různých socioekonomických prostředí (zdroj dat: ICILS 2013) Dosažené vzdělání otce

Počet žáků

Vysokoškolské Nástavbové studium nebo VOŠ Střední škola a učiliště Základní škola Nedokončil základní školu

739 138 2029 89 11

Celkem

3006

4 Výsledky Tabulka 2: Jak ses naučil hledat na internetu (zdroj dat: ICILS 2013) Vzdělání otce

Sám Učitelé

Vysokoškolské Nástavbové studium a nebo VOŠ Střední škola a učiliště Základní škola Nedokončil základní školu

82,4 82,6 83,2 83,1 54,5

4,1 2,2 4,7 5,6 18,2

Rodina 12 14,5 9,8 7,9 0

Přátelé 1,4 0,7 2,2 2,2 9,1

Neučil 0,1 0 0,1 1,1 18,2

Tabulka 3: Jak ses naučil komunikovat na internetu (zdroj dat: ICILS 2013) Vzdělání otce

Sám Učitelé


70 65,9 70,1 74,2 54,5

0,3 0,7 1,7 2,2 0

40

Rodina 13,4 10,1 11 5,6 18,6

Přátelé 0,8 0 0,8 0 18,2

Neučil 6,9 9,4 4,8 3,4 27,3


Tabulka 4: Jak ses naučil tvorbě dokumentů pro školní práci (zdroj dat: ICILS 2013) Vzdělání otce

Sám Učitelé


36,7 35,5 33,2 26,1 36,4

34,6 37 47,3 54,5 27,3

Rodina 23,6 20,3 12,7 5,7 9,1

Přátelé 4,2 5,1 5,2 10,2 9,1

Neučil 0,9 2,2 1,6 3,4 18,2

Tabulka 5: Jak ses naučil měnit nastavení počítače (zdroj dat: ICILS 2013) Vzdělání otce

Sám Učitelé


46,4 46 47,1 50,6 36,4

13,4 16,1 14,5 12,4 18,2

Rodina 32 32,1 25,5 18 18,2

Přátelé 4,7 5,1 8,2 10,1 0

Neučil 3,5 0,7 4,7 9 27,3

Tabulka 6: Jak ses naučil pracovat v síti (zdroj dat: ICILS 2013) Vzdělání otce

Sám Učitelé


54 46,4 54,4 60,7 54,5

13,5 13 16,8 20,2 9,1

Rodina 20,6 24,6 16,6 11,2 0

Přátelé 5 6,5 7,3 4,5 9,1

Neučil 6,9 9,4 4,8 3,4 27,3

5 Diskuse výsledků Zkoumaná data byla analyzována podle způsobu osvojení počítačových aktivit. Data z šetření ICILS 2013 byla uvolněna až v březnu 2015, článek předkládá první výsledky analýzy dat českých žáků. Naučil jsem se aktivitu sám U žáků, kteří odpověděli, že konkrétní aktivitu se naučili sami, je množství odpovědí v závislosti na vzdělání přibližně podobné. Nelze tedy vypozorovat žádnou závislost v množství odpovědí na vzdělání. Výrazně se ale liší hladiny odpovědí u jednotlivých otázek. U některých otázek odpovídalo cca 80% dotazovaných, že se konkrétní aktivitu naučili sami (hledání na internetu) u jiných oblastí (tvorba dokumentů pro školní práci) odpovědělo pouze 35% dotazovaných, že se danou aktivitu naučili sami. Samovolné učení je od narození pravděpodobně prvním způsobem učení se jak ovládnout digitální techniku. Naučil jsem se aktivitu od učitelů U žáků, kteří odpověděli, že konkrétní aktivitu se naučili od učitelů, je množství odpovědí v závislosti na vzdělání přibližně podobné, případně mírně rostoucí. Tedy čím bylo sociální zázemí žáků slabší, tím více se konkrétní aktivitu naučili od učitelů. Je ovšem třeba poznamenat, že tato závislost je pouze slabá.

41


Podle žáků, je učitelé nejvíce naučili tvorbu dokumentů pro školní práci (43,8%), dále pak pracovat v síti (15,9%) a měnit nastavení počítače (14,2%). U aktivit, které žáci využívají spíše k zábavě (hledání na internetu 4,5%, komunikace přes internet 1,3%), velmi málo žáků odpovědělo, že je tyto aktivity naučili učitelé. Jsou možné dvě vysvětlení 1) Žáci aktivitu znali ještě dříve, než se probírala na výuce, proto neodpověděli, že je konkrétní aktivitu naučil učitel. 2) Učitelé se těmto aktivitám nevěnovali. Dalším vysvětlením může být kombinace obou vysvětlení. Tedy: Učitelé ví, že většina studentů již umí danou aktivitu, proto se jí při výuce nevěnují. Naučil jsem se aktivitu od rodičů U žáků, kteří odpověděli, že konkrétní aktivitu se naučili od rodičů, je množství odpovědí v závislosti na vzdělání výrazně rostoucí. Tedy čím bylo sociální zázemí žáků slabší, tím méně se konkrétní aktivitu naučili od rodičů. Tito žáci vykazují horší schopnost práce s počítačem než jejich lépe sociálně situovaní vrstevníci. Pravděpodobně bude mít sociální zázemí rodiny vliv na žákovu schopnost práce s výpočetní technikou. Naučil jsem se aktivitu od kamarádů U žáků, kteří odpověděli, že konkrétní aktivitu se naučili od kamarádů, je množství odpovědí v závislosti na vzdělání klesající. Tedy čím je sociální zázemí žáků slabší, tím více se žáci konkrétní aktivitu naučili od kamarádů. Učení se od kamarádů ale nehraje příliš výraznou roli. Aktivitu neumím Ve výzkumu se ukázalo, že všichni žáci nemají problém využívat počítač k zábavě. Aktivity vedoucí k práci na počítači a komunikaci na něm neovládá cca 5 – 10% žáků. Čím je nižší socioekonomické zázemí žáků, tím procento narůstá. Závěr Ze zpracovaných dat výzkumu ICILS 2013 (2014) vyplývá, že u aktivit vedoucích k práci a k ovládání počítače existuje závislost mezi socioekonomickým statutem rodiny a způsobem, kterým si žáci osvojují jednotlivé schopnosti práce na počítači. Aktivity vedoucí k zábavě se žáci z velké míry učí sami. U aktivit vedoucích k práci na počítači, (strategickým cílům dle Van Deursena, Van Dijka, Peterse, 2012) již začíná nabývat na důležitosti pomoc rodičů, učitelů a kamarádů. Čím nižší je sociální úroveň rodiny, tím více se děti učí počítačové aktivity od učitelů a kamarádů, a tím méně se učí počítačovým aktivitám od svých rodičů. Pro lepší interpretaci dat z výzkumu je velmi důležité pořadí, od koho se děti učí jednotlivým počítačovým aktivitám. Pokud dokážeme určit toto pořadí, dokážeme identifikovat klíčový způsob učení se počítačovým aktivitám, který ovlivňuje ostatní způsoby osvojování si jednotlivých počítačových aktivit. Výzkum pořadí v jakém se žáci učí konkrétním počítačovým aktivitám, je součástí právě probíhajícího autorova kvalitativního výzkumu.

42


Literatura 1. ATTEWELL, Paul. The First and Second Digital Divides. Sociology and education. Chicago: University of Chicago Press, 2001, roč. 74, č. 3. 2. BASL, Josef, Simona BOUDOVÁ a Lucie ŘEZÁČOVÁ. Národní zpráva šetření ICILS 2013: počítačová a informační gramotnost českých žáků. 1. vyd. Praha: Česká školní inspekce, 2014, 57 s. ISBN 978-80-905632-6-1. 3. DEWAN, Sanjeev a Frederick RIGGINS. The digital divide: Current and future research directions. Journal of the Association for Information Systems. 2005, roč. 12, č. 6. 4. DIMAGGIO, Paul, Eszter HARGITTAI, W. Russell NEUMAN a John P. ROBINSON. Social implications of the internet. Annu. Rev. Sociol. 2001, č. 36. 5. EAMON, Mary Keegan. Digital divide in computer access and use between poorand nonpoor youth. Journal of Sociology and Social Welfare. 2004, č. 31. 6. HARGITTAI, Eszter. Second-level digital divide: differences in people's online skills. First monday. 2002, roč. 7, issue 4. DOI: 10.5210/fm.v7i4.942. 7. HARGITTAI, Eszter a Amanda HINNANT. Digital Inequality Differences in Young Adults’ Use of the Internet. Communication Research. 2008, roč. 2008, č. 5. DOI: 10.1177/00936502083211782. 8. MŠMT. Školství v krajích podle ISCED-97 v roce 2010. 2011. Dostupné z: http://www.msmt.cz/vzdelavani/skolstvi-v-cr/statistika-skolstvi/skolstvi-v-krajich-podleisced-1 9. PARAYIL, Govindan. The Digital Divide and Increasing Returns: Contradictions of Informational Capitalism. The Information Society. 2005, roč. 21, issue 1, s. 41-51. DOI: 10.1080/01972240590895900. Dostupné z: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01972240590895900 10. PENG, Gang. Critical mass, diffusion channels, and digital divide. Journal of Computer Information Systems. 2010, roč. 2010, Spring, s. 63-71. 11. Strategie digitální gramotnosti ČR na období 2015 až 2020. Praha, 2015. Dostupné z: http://www.ictu.cz/fileadmin/docs/Akce_Spis/Pracovni_skupiny/Vzdelavani/2015/Strategie _digitalni_gramotnosti_CR_na_obdobi_2015_az_2020__kulate_stoly_.pdf 12. VAN DEURSEN, Alexander, Jan VAN DIJK a O. PETERS. Proposing a Survey Instrument for Measuring Operational, Formal, Information, and Strategic Internet Skills. International Journal of Human-Computer Interaction. 2012, roč. 28, issue 12, s. 827-837. DOI: 10.1080/10447318.2012.670086. Dostupné z: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/10447318.2012.670086 13. WEI, Kwok-Kee, Hock-Hai TEO, Hock Chuan CHAN a Bernard C. Y. TAN. Conceptualizing and Testing a Social Cognitive Model of the Digital Divide. Information Systems Research. 2011, roč. 22, issue 1, s. 170-187. DOI: 10.1287/isre.1090.0273. Dostupné z: http://pubsonline.informs.org/doi/abs/10.1287/isre.1090.0273 Kontaktní adresa: Václav Dobiáš, Mgr., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 517/10, České Budějovice, ČR, tel.: 387 842 165, e-mail: [email protected]

43


PŘÍSPĚVEK K TEORII ŘEŠENÍ PROBLÉMŮ DOSTÁL Jiří, CZ Resumé Teorie řešení problémů je na mezinárodním poli dlouhodobě vědeckým zájmem, především v rámci psychologie, avšak i pedagogiky, kde se do popředí dostává výzkum možností rozvoje kompetencí spojených s řešením problémů. Článek proto navazuje na práce předních teoretiků v oblasti psychologie zaměřených na teorii řešení problémů. Provádí analýzu již publikovaných poznatků, komparuje je a kriticky hodnotí za účelem vytvoření báze odpovídající současnému stavu poznání. Ve svém úvodní části se věnuje pojmu problém a jeho vymezení definicí. Dále se věnuje problémovým situacím a okolnostem, které problém doprovázejí a projevují se při jeho řešení. Stěžejní částí článku je analýza procesu řešení problému. Podrobněji specifikuje související pojmy, mj. schopnost problém vnímat, vnímatelnost problému, ochota problémem se zabývat, ochota problém řešit, uvědomění si existence problémové situace, strategie řešení problému. Klíčová slova: problém, řešení problému, definice, psychologie, vzdělávání. A CONTRIBUTION TO A THEORY OF PROBLEM SOLVING Abstract A theory of problem solving is, at the international scientific field, solved in a long term: mainly in psychology, but also in educational science (pedagogy), where the research of possibilities of the development of competences linked to the problem solving is now emphasized. The article therfore follows on works of the lead theorists in the field of psychology focused on the theory of problem solving. It contains an analysis of already published knowledge, compares it and evaluates it critically in order to create a basis that is corresponding to the current state of cognition. In its introductory part, it pursues a term problem and its definition. Furthermore, it pursues the problematic situations and circumstances that accompany the particular problem and appear during its solving. The main part of this article is an analysis of the problem solving process itself. It specifies related terms in detail, e.g. the ability to perceive the problem, the perceptibility of the problem, the willingness to solve the problem, the awareness of existence of the problem or strategies of problem solving. Key words: problem, problem solving, definition, psychology, education. 1 Problém a jeho vymezení Člověk se v životě setkává se situacemi, které jsou pro něho rozporuplnými, obsahují překážky, které je třeba překonat, aby mohlo být dosaženo nějakého cíle, nebo člověk prožívá různé obtíže. K tomu, aby mohly být tyto situace zvládnuty, je žádoucí uplatnit myšlenkové procesy umožňující generovat poznatky nezbytné pro úspěšné vyřešení nebo odstranění zmíněných překážek. Takovéto situace, vyvolávající nevyhnutelné myšlenkové procesy, se dle A. M. Maťuškina (1973, s. 20) v psychologii nazývají problémovými situacemi a příslušné úlohy problémovými úlohami. Pojem problém bývá vymezován různě, a proto je žádoucí ho podrobněji analyzovat a vymezit. V teorii bývá problém chápán jako obtíž teoretické nebo praktické povahy, která vyvolává zkoumavý postoj subjektu a vede jej k obohacení jeho vědomostí (Cz. Kupisiewicz, s. 16). Podobně je problém v rovině vzdělávání vnímán polským vědcem W. Okońem (s. 79), který definuje didaktický problém jako praktickou nebo teoretickou obtíž, kterou žák samostatně řeší svým vlastním aktivním zkoumáním. Základem této obtíže je zpravidla cílevědomě a záměrně

44


organizovaná situace, ve které žák usiluje v souladu s určitými potřebami o překonání obtíže, a tím získává nové poznatky a nové zkušenosti. Analýza této situace vede k formulaci problému, a to slovní definici vzniklé obtíže. Pojem problém vymezuje J. Linhart takto (1976, s. 385): a) problém je takový interakční vztah subjektu k jeho okolí, který v sobě zahrnuje vnitřní rozpor, jejž subjekt řeší hledáním přechodů od iniciálního stavu k finálnímu stavu (cíli), b) existence rozporu vyvolává dynamiku činnosti a zároveň je zdrojem motivované aktivity, c) při řešení rozporu subjekt překračuje to, co je bezprostředně dáno, tj. překračuje rámec aktuální situace a dané informace a hledá nové postupy. Duncker (1945) uvádí, že problém vzniká, když má člověk určitý cíl, ale neví, jak ho dosáhnout. Toto tvrzení je však pouze jedním z případů, jelikož problémový vztah nemusí vycházet primárně pouze z cíle člověka, avšak i z obtíží a vnitřní nejistoty. Jedinec si je vědom problému, který již vznikl a až následně si vytyčuje cíle, jak obtíže a nejistotu působící tíživý pocit odstranit. Problém je určen vztahem mezi subjektem a objektivní situací v životním prostředí. Problémový vztah má povahu (Linhart, 1976, s. 78): a) buď rozporu mezi dvěma protikladnými tendencemi, které se subjektu jeví jako dvě neslučitelné alternativy, nebo jako rozdíl či konflikt mezi aktuální situací a cílem; subjekt má potřebu dosáhnout cíle, nezná však prostředky k jeho dosažení – důsledkem je „pociťovaná rozpornost“ situace; řešení problému spočívá v odstranění rozporu a v nalezení žádaného objektu; b) neuspořádanosti v objektivní situaci či ve struktuře činnosti a subjektivní nejistoty, která vyvolává aktivační napětí a motivační zaměření. Příhodné podmínky umožňují vznik problémové situace, ve které se jedinec ocitá a která ho bezprostředně obklopuje. Jak vhodně podotýká Cz. Kupisiewicz (1964, s. 16), tato situace uvádí jedince do rozpaků, což vyvolává pocit obtíží prolnutý zvědavostí a usiluje se ho uspokojit. Osvojené formy chování se ocitají v rozporu s danou situací, jedinec je nucen se těmto novým situacím přizpůsobovat, vytvářet nové způsoby chování, čímž vzniká nová rovnováha sil a dochází k překonání konfliktu (srov. Linhart, 1982, s. 63). Problémovou situaci nelze zaměňovat za problém, tento pojem bude více rozveden později. Studiem vědeckých publikací dospíváme k závěru, že vhodné vymezení provádí J. Linhart (1976, s. 385), který vymezuje problémovou situací jako souhrnnost podmínek určujících vznik a specifiku problému. S dalším vymezením od autora I. J. Lernera (1986, s. 91) se nelze plně ztotožnit. Ten vymezuje problémovou situaci jako překážku, kterou si subjekt jasně či neurčitě uvědomuje, k jejímuž překonání potřebuje tvůrčí vyhledávání nových poznatků, nových způsobů a činností. Překážka však není jediným prvkem problémové situace, roli sehrávají i další okolnosti. Analyzujeme-li různé problémové situace, dospíváme k závěru, že se vyznačují různorodostí a lze je na základě podobných znaků klasifikovat do skupin. Jako nejjednodušší s ohledem na porozumění a následné řešení problému se jeví situace, ve kterých jsou zřejmé všechny nezbytné informace a zároveň nejsou přítomny nepotřebné údaje, které by bylo nutné odfiltrovávat a provádět nadbytečné rozhodovací operace. Problém je zřetelný a v podstatě jde o to nalézt jeho řešení. Jsou jasně specifikovány všechny podstatné okolnosti problému: současný stav, cílový stav a dostupné operátory. Tyto situace lze označit jako určité problémové situace a příkladem mohou být různé typy hlavolamů. S tímto druhem problémových situací se lze velmi často setkat ve školním vzdělávání, na což upozorňují Mayer a Wittrock (2006), kteří uvádějí, že výukové materiály často upřednostňují dobře definované problémy, ačkoli většina reálných životních problémů je definována špatně. K tomu, jak bylo zjištěno, přispívá zejména jednoduchost přípravy takovýchto problémových situací ze strany učitele, vysoký počet žáků a s tím související obtížnost jejich vedení při řešení problémů a dále relativní časová nenáročnost, což je výhodné zejména s ohledem na délku typizované vyučovací jednotky. Opačné situace, které lze označit jako neurčité problémové

45


situace, jsou charakteristické nedostatkem informací, které je třeba nejprve získat. Mnohdy ani nebývá zřejmé, jaké informace budou pro řešení potřeba, a taktéž není zcela zřetelný problém, který je třeba nejdříve identifikovat, preparovat a definovat a až poté lze přistoupit k jeho řešení. Objektivní neurčitost je vně jedince, který se v problémové situaci ocitá. Funke a Frensch (1995) označují tyto problémové situace jako „netransparentní“. Problémové situace je možné posuzovat i z hlediska statičnosti, resp. dynamičnosti, což rozpracovávají např. autoři Blech a Funke (2010), Klieme (2004), Wirth a Klieme (2004). Určující je proměnlivost komplexu podmínek určujících vznik a specifiku problému v čase. Pro řešení problému je výhodnější, pokud jsou podmínky stabilní a nedochází ke změnám, poté se jedná o statické problémové situace. Příkladem statické problémové situace může být opět hlavolam. Naproti tomu pro dynamické problémové situace je charakteristická změna podmínek určujících vznik a specifiku problému v čase. Ty se mohou měnit působením různých vlivů, jejichž vznik a působení jedinec nemůže ovlivňovat. Předpokladem pro úspěšné řešení problémů v těchto situacích je průběžné zohledňování vlivů působících v čase a jejich kontrola. Dynamičnost nemusí být vnímána v kontextu řešení problému jako negativum, může působit i pozitivně, např. dříve neřešitelný problém se stane náhle řešitelným. 2 Problémová situace Vhodné podmínky vytvořené a řízené učitelem1 umožňují vznik problémové situace, která je žákovi předložena a bezprostředně ho obklopuje. Jak podotýká Cz. Kupisiewicz (1964, s. 16): „tato situace uvádí žáka do rozpaků, což vyvolává pocit obtíží prolnutý zvědavostí a usiluje se ho uspokojit.“ Osvojené formy chování se ocitají v rozporu s danou situací, žák je nucen se těmto novým situacím přizpůsobovat, vytvářet nové způsoby chování, čímž vzniká nová rovnováha sil a dochází k překonání konfliktu (srov. Linhart, 1982, s. 63). Problémovou situaci nelze zaměňovat za problém. Komparací vědeckých studií dospíváme k závěru, že vhodné vymezení provádí J. Linhart (1976, s. 385), který vymezuje problémovou situací jako „souhrnnost podmínek určujících vznik a specifiku problému.“ S dalším vymezením od autora I. J. Lernera (1986, s. 91) se nelze zcela ztotožnit. Ten vymezuje problémovou situaci jako „překážku, kterou si subjekt jasně či neurčitě uvědomuje, k jejímuž překonání potřebuje tvůrčí vyhledávání nových poznatků, nových způsobů a činností.“ Překážka však není jediným prvkem problémové situace, roli sehrávají i další okolnosti. Analyzujeme-li různé problémové situace, dospíváme k závěru, že se vyznačují různorodostí a lze je na základě podobných znaků klasifikovat do skupin. Jako nejjednodušší s ohledem na porozumění a následní řešení problému se jeví situace, ve kterých jsou zřejmé všechny nezbytné informace a zároveň nejsou přítomny nepotřebné údaje, které by bylo nutné odfiltrovávat a provádět nadbytečné rozhodovací operace. Problém je zřetelný a v podstatě jde o to, nalézt jeho řešení. Jsou jasně specifikovány všechny podstatné okolnosti problému: současný stav, cílový stav a dostupné operátory. Tyto situace lze označit jako určité problémové situace2. S tímto druhem problémových situací se lze velmi často setkat ve školním vzdělávání, na což upozorňují R. E. Mayer a M. C. Wittrock (2006), kteří uvádějí: „výukové materiály často upřednostňují dobře definované problémy, ačkoli většina reálných životních problémů je definována špatně.“ K tomu, jak bylo zjištěno, přispívá zejména jednoduchost přípravy takovýchto problémových situací ze strany učitele, vysoký počet žáků a s tím související obtížnost jejich vedení při řešení problémů a dále relativní časová nenáročnost, což je výhodné zejména s ohledem na délku typizované vyučovací jednotky. Opačné situace, označované jako neurčité problémové situace, jsou charakteristické 1

Vhodné podmínky mohou navodit i moderní vzdělávací technologie, které jsou řízeny vhodným programem. Účast učitele lze chápat jako zástupnou. V reálném životě nebývají až na výjimky problémové situace uměle připravovány. 2 Příkladem mohou být různé typy hlavolamů.

46


nedostatkem informací, které je třeba nejprve získat. Mnohdy ani nebývá zřejmé, jaké informace budou pro řešení potřeba, a taktéž není zcela zřetelný problém, který je třeba nejdříve identifikovat, preparovat a definovat a až poté lze přistoupit k jeho řešení. Objektivní neurčitost je vně jedince, který se v problémové situaci ocitá. J. Funke a P. Frensch (1995) označují tyto problémové situace jako „netransparentní“. Problémové situace je možné posuzovat i z hlediska statičnosti, resp. dynamičnosti, což rozpracovávají např. autoři Ch. Blech a J. Funke (2010), E. Klieme (2004), J. Wirth a E. Klieme (2004). Směrodatná je proměnlivost komplexu podmínek určujících vznik a specifiku problému v čase. Pro řešení problému je výhodnější, pokud jsou podmínky stabilní a nedochází ke změnám, poté se jedná o statické problémové situace3. Naproti tomu pro dynamické problémové situace je charakteristická změna podmínek určujících vznik a specifiku problému v čase. Ty se mohou měnit působením různých vlivů, jejichž vznik a působení jedinec nemůže ovlivňovat. Předpokladem pro úspěšné řešení problémů v těchto situacích je průběžné zohledňování vlivů působících v čase a jejich kontrola. Dynamičnost nemusí být vnímána v kontextu řešení problému jako negativum, může působit i pozitivně v tom smyslu, že např. dříve neřešitelný problém se stane náhle řešitelným. 3 Vnímání problému Jak již bylo nastíněno, uvažování jedince začíná okamžikem uvědomění si problémové situace. V tomto případě má problémová situace potenciál přerůst do problému hodného řešení. Každý problém je vázán problémovou situací, ale ne každá problémová situace se mění na problém, jelikož tato skutečnost je závislá na jedinci. Člověk ocitající se v problémové situaci a uvědomující si její existenci nemusí problém „vidět“, pokud u něho není dostatečně rozvinuta schopnost vnímat problém. Jedinec, který problém vnímá, prožívá pocit obtíží prolnutý zvědavostí, dokáže jasně specifikovat obtíž, zdroj rozporu, který problémovou situaci vyvolává, je schopný se problémem zabývat. Naproti tomu jedinec neschopný problém vnímat je sice součástí problémové situace, avšak netuší, co onu obtíž způsobuje, jaká překážka vyvolávající rozpor má být odstraněna, a tudíž ji nemůže následně ani odstranit. Na vnímání problému působí řada faktorů, které mohou být uvnitř problémové situace, např. nevhodné slovní vyjádření, které má problémovou situaci navodit, nedostatečné znalosti, nebo vně, mj. hluk, nevhodné osvětlení, vada zraku. V této souvislosti můžeme hovořit i o tzv. vnímatelnosti problému. Práh vnímatelnosti je u každého jedince odlišný, což je zřetelné zejména, ocitne-li se více osob v problémové situaci stejných parametrů. Podmínky vně člověka jsou stejné, rozdílné jsou podmínky přímo vázané k jedinci. 4 Ochota žáka problémem se zabývat Jestliže jedinec problém vnímá, je dále velmi podstatná ochota problémem se zabývat. Jedná se o stav, kdy jedinec nenuceně přistupuje k posuzování okolností problému a charakteru problémové situace. Jednotlivé okolnosti hodnotí a přisuzuje jim určitý význam. Jedním z úsudků může být, že za stávající situace není ochoten problémem se dále zabývat a případně následně přistoupit k jeho řešení. Toto je velmi podstatné v oblasti vzdělávání, jelikož žákům by měly být předkládány problémy, které budou ochotně přijímat a pokud ne, měli by být k tomu vhodně motivováni. Neochota problémem se zabývat bude zřetelná zejména v situacích, které umožňují únik, jelikož pocit obtíží není pro každého jedince příjemným. 5 Ochota žáka problém řešit Pokud je žák ochoten se problémem zabývat, neznamená to ještě, že ho bude ochoten řešit. Jestliže např. nemá výchozí údaje pro hledání postupů k překonání překážky a není zřetelná 3

Příkladem statické problémové situace může být opět hlavolam.

47


možnost je získat, pak problémovou situaci k řešení nepřijímá a ta se tudíž neodráží v jeho uvažování. V tomto případě se u žáka neprojeví vůle spojená se snahou problém řešit. Ochotu problém řešit, podobně jako ochotu problémem se zabývat, nelze předpokládat automaticky, a proto je žádoucí ji vhodnými prostředky a postupy navodit, jedince motivovat. R. E. Mayer (1990) si všímá skutečnosti, že ochota je ovlivňována motivačními a emocionálními faktory, k nimž patří například zájem, přesvědčení (sebedůvěra) a představy o vlastních schopnostech. Úkolem učitele je tedy vzbudit u žáka takové chování, které je zaměřené na bádání a vyřešení problému. Dle charakteru problému se mohou v motivovanosti jedince projevovat zájmy, zvyky, ideály, vnější popudy aj. Ochotu problém řešit negativně ovlivňují zejména tři faktory, které nelze opomíjet. Vhodně je vymezuje M. Nakonečný (1998, s. 458): „k tomu, aby byl jedinec ochoten problém řešit, zabývat se jím, musí být dle něho pravděpodobné, že dosáhne cíle.“ Stejně tak roli sehrává hodnota cíle, kterého má být řešením dosaženo nebo subjektem očekávané možné důsledky. Význam mají v podstatě dva způsoby, jak vybudit pohnutky, které jedince vedou k řešení problému. Prvním případem je vytváření situací, které žáka vybudí, energizují, tj. navodí stav, kdy žák prožívá popud nebo nucení k zájmu o problém a jeho řešení. Učitel musí žáka přivést k prožitku chtění být činným. Je třeba vzbudit zájem o řešení problému, což mu umožní uspokojit potřebu vyplývající z neznalosti, lze hovořit o tzv. poznávací potřebě. M. Nakonečný (1998) uvádí, že „tento stav se vyznačuje určitým napětím a pohnutkou (puzením) a k tomu je důležité, aby problém pochopil a uvědomil si překážku, která mu zabraňuje dosažení cíle.“ Problém vždy v sobě zahrnuje rozpor či obtíž, kterou je třeba v průběhu řešení překonat. Pro žáka však musí být překážka zcela zřetelná, aby rozpor či obtíž pociťoval. Uvedený stav lze charakterizovat jako nerovnovážný a jedinec je motivován k jeho vyrovnání, při kterém dochází k uspokojení poznávacích potřeb. Druhým ze způsobů je uplatnění vnějších podnětů, které vyvolávají vnitřní pohnutky a které jsou prostředky uspokojování vnitřních potřeb jedince. Ten se na místo touhy po řešení problému a uspokojení potřeb v souvislosti s jeho vyřešením (viz výše) orientuje na účelnost řešení problému. Účel stojí v tomto případě mimo problém samotný, problém sehrává pouze zástupnou roli. Žák problém řeší za účelem dosažení cíle a řešení problému se stává pouhým prostředkem, což není z hlediska vzdělávacích výsledků tolik přínosné, jako když se projeví zájem o problém samotný. Pro školní prostředí je typické uplatňování podnětů, které jsou nepřirozené, např. v běžném životě se žák nesetkává se známkami. 6 Řešení problému Očekává se, že žák, který je postaven před didaktický problém, ho bude aktivně řešit. Řešení problému lze v souladu s R. E. Mayer (1990) vymezit jako souhrn kognitivních procesů zaměřených na přeměnu daného stavu na cílový stav v situaci, kdy postup řešení není zřejmý. Uvedená charakteristika je mezi experty na řešení problémů běžně přijímána (viz např. Klieme, 2004; Mayer a Wittrock, 2006; Reeff, Zabal, Blech, 2006). Řešení problému a to, v čem spočívá, ve své práci charakterizuje J. Funke (2010), který uvádí, že „podmínkami (daný stav) jsou počáteční znalosti osoby o problému.“ Operace jsou přípustné činnosti, které lze provádět za účelem dosažení požadovaného cílového stavu (výsledku) s pomocí dostupných nástrojů. Na cestě k cíli stojí překážky, které je třeba překonat (např. nedostatek znalostí nebo bezprostředně zřejmých strategií). Překonávání překážek může zahrnovat nejen kognitivní, ale i motivační a emocionální hlediska. Řešení didaktického problému začíná uvědoměním si existence problémové situace a následným pochopením její podstaty. Žák ve svém jednání a při řešení problémů naráží na četné překážky a setkává se s různými možnostmi, mezi nimiž má volit. Sama jeho osobnost je složitý systém vlastností a rolí, jejichž vzájemné působení je mnohdy protikladné. Tím je podmíněn boj motivů, charakteristický pro aktivní chování: postoje a citově podložená přání subjektu se často střetávají s okolním světem (srov. Linhart, 1982, s. 63). Řešení problémů je osobní a cílený proces. To

48


znamená, že činnosti, které jedinec při řešení problému vykonává, jsou vedeny jeho osobními cíli (Mayer a Wittrock, 2006). Žák musí nejprve identifikovat problém a následně hledat možnosti jeho řešení (srov. Mayer a Wittrock, 2006). Pro řešení problému jsou typické určité fáze, které rozpracovávají mnozí autoři, např. J. Linhart (1976, s. 78) uvažuje, že subjekt prochází třemi fázemi: - objevení problémové situace; - fáze procesu řešení, kdy se subjekt seznamuje s vlastnostmi situace a hledá prostředky, jak změnit tuto situaci (objekt) se zřetelem k požadovanému cíli; - fáze verifikace objevené vlastnosti nebo metody a jejího použití na dalších problémech téže třídy. S uvedeným lze souhlasit, nicméně situace je složitější a vyžaduje podrobnější analýzu kladoucí vyšší důraz na jedince a jeho myšlení a chování. Vyjdeme z šetření PISA 2012 (PISA 2012 : Koncepční rámec kompetence k řešení problémů, 2013), v rámci kterého byly indikovány a hodnoceny následující činnosti, vykonávané žáky při řešení problémů: zkoumání a porozumění, znázorňování a formulování, plánování a provádění, sledování a posuzování. Nejen tyto, ale i jiné postupy budou následně blíže charakterizovány. V literatuře se lze setkat se snahami zachytit postup řešení problému, seřadit jednotlivé fáze. V souladu s autory R. Lesh a J. S. Zawojewski (2007) však nelze předpokládat, že jsou činnosti při řešení problémů prováděny v jednotném pořadí nebo že se vždy uplatňují všechny uváděné postupy. Při strukturování, znázorňování a řešení autentických problémů vyplývajících z reálných životních situací, se často dospívá k výslednému řešení problému způsobem, který přesahuje meze lineárního postupu krok za krokem. Uvedení autoři podotýkají, že současné poznatky o fungování lidského kognitivního systému naopak naznačují, že dokáže zpracovávat různé informace souběžně. Jedinec, který se ocitne v problémové situaci, a uvědomuje si její existenci, se nejprve musí seznámit s prvky, souvislostmi a vlivy, které situaci utvářejí a jsou její součástí. Výsledkem tohoto počínání by mělo být vytvoření mentální reprezentace všech vnitřních i vnějších entit, které jsou součástí problému nebo ho přímo utvářejí. Jedinec tedy s tímto cílem prozkoumává problémovou situaci a během toho ji pozoruje a působí na ni s cílem ji poznat a pochopit. Je třeba porozumět informacím, které byly dány, i těm, které byly nově získány v interakci s problémovou situací, a pochopení podstatných prvků problému. Typické je za účelem lepšího pochopení znázorňování jednotlivých prvků, jejích vazeb, působících vlivů a zaznamenávání zjištěných poznatků. Myšlení jedince se poté může orientovat na hlubší proniknutí do problému, paměť je uvolněna pro jiné potřeby. To umožňuje vytvoření soudržné mentální reprezentace problémové situace jako celku, tj. modelu situace, případně modelu problému (PISA 2012 : Koncepční rámec kompetence k řešení problémů, 2013). Prvky, souvislosti a vlivy mohou být ze své podstaty dynamické, proměnlivé v čase i prostoru, což se jeví pro jejich poznání a pochopení jako negativum. Pokud jsou již ale poznány a pochopeny, mohou být jejich změny i pozitivní s ohledem na řešení problému. Změny mohou navodit příhodnější okolnosti a podmínky. Problémová situace zahrnuje okolnosti a podmínky, které způsobují obtíž, rozpor, neklid, pocit nejistoty, omezení nebo znepokojení nad neuspořádaností. Ty mohou být materiální i nemateriální povahy a mohou vyžadovat operace s fyzickými předměty, věcmi, nebo jen myšlenkové operace. Jedinec musí provést analýzu problémové situace a preparovat příčinu rozporu, obtíže, která u něho vyvolává problémový stav popuzující ho k jeho vyřešení, odstranění či překonání. Příčinu je třeba odlišit od ostatních entit, zjistit vztah k souvisejícím objektům a určit charakter vazeb. Rozpor či obtíž jsou vždy nehmatatelné, vnitřní, prožívané subjektem. Naproti tomu je způsobující příčina může mít charakter hmotný i nehmotný.

49


Je otázkou, zda řešení problému spočívá v přetváření vnějších okolností a podmínek nebo vnitřních. J. Linhart (1976) uvádí, že „řešení problému spočívá v přetváření objektu, v jeho rekonstrukci tak, aby rozpor, jímž je dán problém, byl překonán a aby byla nalezena objektivně nutná alternativa postupu řešení a jednání.“ S ohledem na vlastnosti, složitost lidské psychiky a rozvoj vědy, lze vhodnými postupy a prostředky odstranit vnímání určité situace jako problémové, odstranit tak rozpor a prožitek obtíží. Nelze tedy jednoznačně tvrdit, že řešení problému se vztahuje pouze k okolnímu světu mimo jedince, je ovšem nezpochybnitelné, že podstata řešení většiny problémů spočívá vně. I ve vzdělávání se však setkáváme s řešeními problémů, která spočívají ve vnitřním přetváření vnímání určité situace jako problémové4. Jestliže si je jedinec vědom toho, co je příčinu rozporu, obtíže, přistupuje k uvažování o tom, co ji způsobuje a jak lze tomuto působení zamezit5 – odstraněním překážky, přeuspořádáním systému prvků nebo uspořádáním prvků v systém. Promýšlí, v rámci dostupných znalostí, jaké má k dispozici prostředky, jak je lze vhodně využít a jakou cestu zvolit s ohledem na její odstranění. Jedná se o komplex různorodých činností a myšlenkových postupů, které podle charakteru řešeného problému mohou zahrnovat i manipulaci s předměty materiální povahy, dochází k interakcím, k vyhodnocování situace v nových podmínkách odlišujících se jedincem provedenými změnami. Při řešení problémů si jedinec musí v mysli vybavit znalosti různého typu a operovat s nimi (srov. Mayer a Wittrock, 2006). V průběhu řešení jedinec zpravidla vymezuje hypotézy, získává nové informace a postupně zjišťuje, jaké skutečnosti mají nebo naopak nemají vliv na odstranění příčiny rozporu či obtíže. Probíhá strukturování informací a jejich kritické posuzování. Výsledkem jsou poznatky, které lze transferovat a vhodně využít při řešení problémů podobného charakteru. V této souvislosti jsou některé problémy více či méně interaktivní. Jedinec musí např. ovlivňovat jednu či více vstupních proměnných a vyhodnotit dopad na jednu či více výstupních proměnných. Proměnné se mohou navzájem ovlivňovat, což zvyšuje náročnost řešení problému. Je žádoucí, aby jedinec byl stále motivován. Zejména, pokud není delší dobu nacházena skutečnost, která způsobuje příčinu rozporu nebo není zřejmé, jak ji odstranit, je situace demotivující a jedinec může od řešení problému upustit. „Problém samotný neukazuje směr řešení a neohraničuje ho“ (Lerner, 1986, s. 91 - 92). To je charakteristické až pro problémový úkol, v němž spolu s požadavkem jsou zadány některé parametry řešení. Tedy problém, který obsahuje parametry svého řešení, je problémový úkol. V rámci výuky se setkáváme s problémovými úkoly, ne problémy samotnými. Je na učiteli a jeho pedagogických kompetencích, aby dokázal formulovat a žákům předkládat takové problémové úkoly, které budou plnit požadované cíle. Pro úspěšné řešení problému je vhodné provádět plánování jednotlivých kroků vedoucích k jeho vyřešení. Plánování se odvíjí od okolností problému, souvislostí a vlivů, které problémovou situaci utvářejí, a případně stanovených parametrů. Sestavený plán nemusí být definitivní a je velmi pravděpodobné, že bude docházet k jeho změnám odrážejícím nové poznatky získané v průběhu řešení.

4

Příkladem může být žák, který je terčem posměchu od spolužáků za vynikající prospěch a vyučující mu sdělí, „nevšímej si jich, oni na to jednou přijdou, že nemají pravdu“. Zmíněný žák řeší problém, jak se vyhnout pocitu znepokojení, vnitřního rozporu, pocitu nejistoty, jak odstranit prožívání tohoto nepříjemného stavu. Namísto řešení problému změnou vnějších podmínek, umravnění posmívajících se spolužáků, je působeno na žáka, aby tuto situaci jako problém nevnímal a provedl korekci svého myšlení. 5 Modelovým příkladem může být problémová situace, kdy se nelze rozjet s autem, nebo jen obtížně. Jedinec se seznamuje s prvky, souvislostmi a vlivy, které situaci utvářejí, a následně zjišťuje, že automobil jakoby něco brzdí. Při dalším bádání zjišťuje, že příčinou obtíží při rozjezdu jsou blokována zadní kola a tuto příčinu způsobuje zatažená ruční brzda (mj. by to mohla být i porucha na brzdovém systému, což by mohlo způsobovat stejnou příčinu problému). Negativnímu působení lze zamezit uvolněním ruční brzdy.

50


S ohledem na osobnost jedince dochází se zvyšujícím se počtem řešených problémů k ustálení postupů užívaných při řešení. Lze hovořit o strategii řešení problému, kterou lze charakterizovat jako plán posloupnosti kroků sestávajících z aplikace vhodných metod a prostředků vedoucích k úspěšnému vyřešení problému. Do strategie se promítá jednak typičnost okolností problému, které jedinec posuzuje a s ohledem na ně volí podobu jednotlivých kroků a dále úspěšnost aplikace navržených postupů a prostředků při řešení jednotlivých problémů, přičemž ty, které se neosvědčily, nebývají dále v podobných problémových situacích využívány. Zvyšující se četnost řešených problémů má z tohoto hlediska formativní význam. Parametry řešení jsou faktory limitující, usměrňující a záměrně stanovené. Jedince řešícího problém limitují v možnostech řešení, vymezují cesty, formy nebo prostředky které mají, případně nemají, být při řešení problému využity. Mohou vyjadřovat i výslednou jakost řešení. Je usměrněn tak, aby řešení problému probíhalo dle potřeb tvůrce problémové úlohy, což je v určitém směru pro potřeby výuky výhodné, na druhou stranu omezující kreativitu. Zadané parametry mohou přispět k nalezení cesty řešení pro jedince jinak neřešitelného problému. Po nalezení skutečnosti způsobující příčinu rozporu a zjištění, jak ji lze eliminovat, se jedinec snaží o její odstranění. Je tedy vyžadováno konání, které, pokud bude úspěšné, odstraní příčinu rozporu, obtíže a tím dojde k vyřešení problému. To může dle charakteru problémové situace vyžadovat i zacházení s předměty materiální povahy. Konání předpokládá dovednosti, které může mít jedinec již osvojené, což usnadňuje řešení problému, zejména dochází ke zkrácení času potřebného k řešení. Proces řešení problému v sobě zahrnuje i vnímání pokroku. Jedinec musí, pokud má být řešení úspěšné, vnímat následky vlastního konání v jednotlivých fázích řešení problému, musí provádět ověřování, zda konání mělo pozitivní efekt na řešení problému, zda se přibližuje předpokládanému cíli, nebo zda se vzdaluje. Do způsobu řešení mohou zasáhnout nepředpokládané události, které mění problémovou situaci a mohou mít vliv na průběh řešení problému. Vyřešení problému lze označit za stav, který lze charakterizovat jako odstranění, vymizení, nebo odeznění obtíží, rozporu, neklid, pocit nejistoty či znepokojení. Již bylo rozebráno, že k jeho vyřešení může dojít v podstatě dvojím způsobem, vnitřně, anebo z vnějšku. Řešení však nemusí být postaveno na jedinci, který problém pociťuje a prožívá. K obojímu však může přispět další jedinec nebo i více kooperujících jedinců. V krajním případě jedinec prožívající obtíž, rozpor, nemusí vykonat žádnou aktivitu a problém může být vyřešen následkem samovolné změny působících okolností nebo změny vyvolané jinou osobou. V literatuře věnované řešení problémů se lze setkat s pojmem kompetence k řešení problému. V publikaci OECD (Problem Solving for Tomorrow’s World, 2004) vycházející z rešerší vědeckoodborných publikací, je tento pojem definován následovně: „kompetence k řešení problémů je schopnost jednotlivce využívat kognitivní dovednosti k porozumění problémové situaci a k jejímu vyřešení v případě, že způsob řešení není bezprostředně zřejmý.“ Její součástí je i ochota žáka se takovými situacemi zabývat, aby mohl jako konstruktivní a přemýšlivý jedinec rozvinout vlastní potenciál. Na tomto místě není podstatné, že je kompetence vymezena jako schopnost, na což pouze upozorňujeme, podstatnější je povšimnout si následující skutečnosti. V rámci šetření PISA v roce 2003 byla kompetence vymezena podobně, zejména její první část. Jak se uvádí v publikaci Problem Solving for Tomorrow’s World (2004), zatímco definice z roku 2003 zahrnovala pouze kognitivní rozměr a zdůrazňovala především mezioborovou podstatu hodnocení, v roce 2012 byla do definice v souladu s tím, jak OECD definuje kompetence (OECD, 2003b), zařazena také emocionální složka. „Kompetence je mnohem více než pouhá reprodukce osvojených znalostí. Zahrnuje mobilizaci kognitivních i praktických dovedností, kreativity a dalších psychických zdrojů, jako jsou postoje, motivace a hodnoty“ (OECD, 2003b).

51


Jak již bylo zmiňováno, pro řešení a úspěšné vyřešení problému je potřeba mít znalosti, je možné hovořit i o znalostní základně. Tu však nelze chápat jako něco uzavřeného, ale jako dynamicky se vyvíjejícího v průběhu řešení problému, jelikož součástí kompetence k řešení problémů je i schopnost aktivně získávat a používat nové znalosti, a to jak v přímém kontaktu s překážkou či obtíží a aktivním působením na ni nebo získáváním potřebných znalostí z jiných zdrojů, avšak žádoucích pro úspěšné vyřešení problému. I stávající, tj. již osvojené znalosti před započetím řešení problému, mohou být využity novým způsobem. To umožnuje řešení nerutinních, subjektivně nových, úkolů. Výrazně neurčitou proměnnou je čas potřebný k řešení problému. Dobu nezbytnou pro nalezení a odstranění ovlivňuje řada vnitřních i vnějších faktorů. Vnější faktory jsou dány různorodostí okolností a jejich uspořádáním, vnitřní jsou dány vrozenými i získanými dispozicemi jedince. Při řešení problémů ve výuce je nezbytné tyto skutečnosti brát na zřetel, jelikož i při snaze sjednotit vnější podmínky mohou žáci potřebovat na řešení problému různou dobu. Zkušenost z tvůrčí činnosti nelze předávat tím, že se o ní a o tvůrčí činnosti vědců a vynálezců vypravuje, nelze ji předávat ani prostřednictvím vzorů tvůrčí činnosti demonstrovaných před očima žáků. Nelze tak učinit proto, že dokud žák není začleněn do procesu tvůrčí, výzkumné činnosti, tuto zkušenost si neosvojí. Prostředkem osvojování je systém tvůrčích úkolů, jejichž argumentované řešení musí hledat samotní žáci. Učitel musí umět vybírat problémy, které budou silnými zdroji intelektuálního neklidu. „Neklid je hnací silou k řešení daných úkolů i k samostatnému vyhledávání problémů“ (Lerner, 1986, s. 91 - 92). K tomu, aby žáci mohli řešit komplexní problémový úkol, je nutno učit je samostatnému provádění jednotlivých etap i jednotlivých postupů tvůrčí činnosti. V jednom případě se žáci učí vidět problém, v jiném případě mají vypracovat důkazy, jindy dělat závěry z prezentovaných faktů či vyslovovat předpoklady, sestavovat plán verifikace řešení atp. Toto je zajišťováno heuristickou metodou (částečně výzkumnou). Příkladem této metody je heuristická beseda, kdy učitel řídí zkoumání, postupně vytyčuje problémy, formuluje protiklady, sestavuje konfliktní situace, sám určuje kroky této besedy a žáci samostatně hledají řešení částí problémů či subproblémů, vznikajících v průběhu besedy (srov. tamtéž, s. 95). Závěr Zkoumáním, komparací a zhodnocením publikovaných poznatků se podařilo verifikovat a systematizovat teorii řešení problémů v ucelenější bázi, která byla následně rozvinuta o vymezení nových, úzce souvisejících, pojmů. Při tom vyplynula v článku neřešená otázka, a to, jak u člověka rozvíjet schopnost vnímat a řešit problémy? Jako samostatná oblast se pak jeví předcházení problémům jedincem a vyhýbání se jim. Vzdělávání musí brát v potaz, že řešení problému se nelze naučit tím, že se o něm vypravuje, nelze se ho účinně naučit ani prostřednictvím vzorů demonstrovaných před očima jedince. Nelze tak učinit proto, že dokud jedinec není začleněn do procesu tvůrčí, výzkumné činnosti, tuto zkušenost si neosvojí. Prostředkem osvojování je systém problémových úkolů, jejichž argumentované řešení musí hledat samotní jedinci. Ve školách se v souvislosti s řešením problémů setkáváme s tzv. badatelsky orientovanou výukou, která se jeví jako perspektivní. Na potřebu uplatňování badatelských přístupů ve výuce, v jejichž rámci jsou obsaženy problémové situace a řešeny problémy reagovala i OECD prostřednictvím testů mezinárodních testů PISA. Poprvé bylo realizováno výzkumné šetření zaměřené na řešení problémů žáky v roce 2003 (Problem Solving for Tomorrow’s World, 2004). Literatura

52


1. BLECH, C. & J. FUNKE (2010). You cannot have your cake and eat it, too: How induced goal conflicts affect complex problem solving, Open Psychology Journal 3, 42–53. 2. DUNCKER, K. (1945). On problem solving. Psychological Monographs, 58. 3. FUNKE, J. & P. A. FRENSCH (2007). Complex problem solving: The European perspective – 10 years after, in D. H. Jonassen (ed.), Learning to Solve Complex Scientific Problems, Lawrence Erlbaum, New York, 25–47. 4. FUNKE, J. (2010). Complex problem solving: A case for complex cognition? Cognitive Processing, Vol. 11, 133–142. 5. KLIEME, E. (2004). Assessment of cross-curricular problem-solving competencies, in J. H. Moskowitz, M. Stephens (eds.), Comparing Learning Outcomes. International Assessment and Education Policy, Routledge Falmer, London, 81–107. 6. Koncepční rámec řešeni problémů PISA 2012. ČŠI: Praha 7. KUPISIEWICZ, Cz. (1964). O efektívnosti problémového vyučovania. Bratislava: SPN. 8. LESH, Richard a Judith s. ZAWOJEWSKI, (2007). Problem solving and modeling. In: The Handbook of Research on Mathematics Teaching and Learning (2nd ed.): a Project of the National Council of Teachers of Mathematics. Editor Frank K. Lester. Reston, Virginia: Information Age Publishing, Charlotte, North Carolina, s. 763 – 804. ISBN 9781593115876. 9. LERNER, I. J. (1986). Didaktické základy metod výuky. Praha: SPN. 10. LINHART, J. (1976). Činnost a poznávání. Academia. Praha. 11. LINHART, J. (1982). Základy psychologie učení. Praha: SPN. 12. MAŤUŠKIN, A. M. (1973). Problémové situácie v myslení a vo vyučování. Bratislava: SPN. 13. MAYER, R. E. & M. C. Wittrock (1996). Problem Solving Transfer, in R. Calfee, R. Berliner (eds.), Handbook of Educational Psychology, Macmillan, New York, 47–62. 14. MAYER, R. E. (1990). Problem solving, in W. M. Eysenck (ed.), The Blackwell Dictionary of Cognitive Psychology, Basil Blackwell, Oxford, 284–288. 15. MAYER, R. E. (1998). Cognitive, metacognitive, and motivational aspects of problem solving, Instructional Science, Vol. 26, 49–63. 16. NAKONEČNÝ, M. (1998). Základy psychologie. Praha: Academia. 17. OKOŇ, W. (1966) K základům problémového učení. Praha: SPN. 18. Problem Solving for Tomorrow’s World. 2004. OECD: Paris. 19. REEFF, J.-P., A. ZABAL & C. BLECH (2006). The Assessment of Problem-Solving Competencies: A Draft Version of a General Framework, Deutsches Institut für Erwachsenbildung, Bonn. 20. The PISA 2003 Assessment Framework: Mathematics, Reading, Science and Problem Solving Knowledge and Skills. OECD: Paris. 21. WIRTH, J. & E. KLIEME (2004). „Computer-based assessment of problem solving competence“, Assessment in Education: Principles, Policy and Practice, Vol. 10, No. 3, 329– 345. Kontaktní adresa: Jiří Dostál, PaedDr. PhDr. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 8018, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected]

53


ALTERNATÍVY A VYUŽITIE INTERDISCIPLINÁRNEHO VZDELÁVANIA - ŠTUDENTSKÁ VEDECKÁ ODBORNÁ ČINNOSŤ FESZTEROVÁ Melánia, SK Resumé Životné prostredie je oblasť, ktorá každý deň prináša nové poznatky a výzvy. Metodiky výskumu v danej oblasti ako aj ich realizácia a spracovanie sú diferencované. Ich základom sú kvalitné vedomosti a správna orientácia a prehľad v oblasti zameranej na sledovanie stavu zložiek životného prostredia. Súčasní študenti majú možnosti spolupracovať pri príprave prieskumu a následne aj vo výskumnej sfére. Môžu sa podieľať aj na zavádzaní výsledkov do praxe. Učiteľ v spolupráci so študentmi, pomocou rôznych stimulov a motivačných činiteľov vytvára učebnú podmetovú situáciu, ktorá motivuje študentov k učebnej činnosti. Vychovávať budúcich učiteľov s kladným vzťahom k životnému prostrediu je práca náročná, ktorá si vyžaduje správnu motiváciu a plynulé vzdelávanie v danej oblasti. Príspevok uvádza príklady týkajúce sa interdisciplinárneho vzdelávania, chémie a životného prostredie, ktoré boli spracované v rámci výskumu a odborných činností študentov Katedry chémie Univerzity Konštantína Filozofa v Nitre. Kľúčové slová: Študentská vedecká, odborná činnosť (ŠVOČ), vzdelávanie, interdisciplinárne vzťahy, chémia. ALTERNATIVES AND USE IN INTERDISCIPLINARY EDUCATION - STUDENT RESEARCH AND PROFESSIONAL ACTIVITIES Abstract Environmental education is focused on complex relationships between population and the environment. Environmental education is a field of study that brings new knowledge and challenges each day. The methodologies of the research in this field, as well as its realization and the process of production are different. The basis is good knowledge, an overview of the analysis used and good orientation, as well as reviews in the field of environmental studies. Students have chance many opportunities to cooperate in research preparation and also in the research area. They can participate in the implementation of the results into real work. With the help of different stimuli and motivational elements, teachers and students can create an educational situation that motivates action, as well as education in environment. It is difficult to educate future teachers to have a positive attitude about the environment; this needs good motivation and constant study of this field The article deals with examples focused on interdisciplinary education chemistry and environmental that had been dealt with in research of particular activities students of the Chemistry department, Constantine Philosopher University in Nitra. Key words: Student Research and Professional Activities (SRPA), education; interdisciplinary relationship; chemistry. Úvod Environmentálna výchova je v súčasnosti veľmi frekventovaný pojem. Prináša objavovanie nepoznaného, neustále učenie a zlepšovanie, plynulú edukáciu žiakov a študentov v dlhodobom horizonte (Pedro, Pedro, 2010). V dnešnej dobe je častokrát používané jej spojenie v mnohých oblastiach výskumu a vzdelávania a jej rôzne modifikácie. Životné prostredie poskytuje študentom jedinečné zážitky, ktoré im umožňujú aktívne sa podieľať na rôznych činnostiach, aktivitách

54


a zároveň presadzovať pozitívny postoj a zvýšený záujem o vedu (Boyce, Mishra, Halverson, Thomas, 2014). Metodiky výskumu životného prostredia ako aj ich realizácia a spracovanie sú diferencované (Noga, 2008). Ich základom je dostatočné množstvo kvalitných vedomostí a správna orientácia v danej oblasti. Súčasní študenti majú oveľa viac poznatkov a informácií, ktoré môžu využiť v ich budúcej praxi. Majú možnosti viac spolupracovať už pri príprave výskumu ako aj v ňom samotnom. Táto spolupráca (kooperácia) je užitočná najmä, ak sa študenti zapoja do vedeckovýskumnej činnosti (Boyce, Mishra, Halverson, Thomas, 2014). Následne sa môžu podieľať na implementácii výsledkov do praxe. Poznajú a majú prístup k širokému rozsahu existujúcich výskumných techník a možností ich uplatnenia. Kvalitatívny výskum si vyžaduje širokú oblasť vedomostí, informácií a znalostí. Pozitívom je, že vďaka vedeckotechnickému rozvoju jeho realizácia v súčasnosti trvá kratší čas. Avšak stanovenie problému, jeho vyriešenie a uplatnenie pre prax potrebuje kreativitu a praktické zručnosti študentov. Limitujúcim faktorom pre budúci hospodársky rast nie je práca a technológie (Hawken 1997). Je to prírodný kapitál (veľkosť populácie rýb, nie počet a veľkosť rybárskych lodí) a sociálny kapitál (schopnosť vykonať úpravy trhu a riadiť spoločnosť s cieľom dosiahnutia zdravia, mieru, bezpečnosti, sociálnej spravodlivosti a stability) (Cortese, 2003). Otázky prírodovedného vzdelávania zamerané na oblasť životného prostredia sú dôležité v rôznych odvetviach spoločnosti. Z dôvodu naliehavosti a dôležitosti riešenia tohto problému, perspektíva vzdelávania zohráva rozhodujúcu úlohu, za účelom rozširovania nových poznatkov a informácií, ktoré poskytujú alternatívy na zmiernenie obáv o stave prírodných zdrojov (dos Santos, Karine; Moita Neto, Jose Machado; Alves de Abreu e Sousa, Patricia; 2014). Z dôvodu, že študenti netrávia dostatok času v prírode, skúmaním a poznávaním životného prostredia (Louv 2005), je potrebné viesť práve mladú generáciu k uvedeným aktivitám, aby nadobudli správny vzťah k prírode, k starostlivosti a ochrane o ňu (Feszterová, 2015). V príspevku opisujeme skúsenosti z interdisciplinárneho vzdelávania orientovaného na chémiu a environmentálne vzdelávanie budúcich absolventov Univerzity Konštantína Filozofa v Nitre. S poznatkami získanými počas štúdia a uplatnenými v prácach sa študenti zapojili do súťaže pod názvom Študentská vedecká, odborná činnosť (ŠVOČ). V predložených prácach boli realizované diskusie o otázkach životného prostredia v interdisciplinárnom kontexte z pohľadu budúcich absolventov. Z hľadiska študentov bolo dôležité pochopiť, že je potrebné pozrieť sa na problematiku životného prostredia z dôvodu ich odborného rastu a budúceho uplatnenia v praxi. Využitie moderných vzdelávacích technológií a aktívneho učenia v environmentálnom vzdelávaní je veľmi dôležité, pokiaľ sú použité na zabezpečenie účinnej výchovy, vzdelávania a profesijnú orientáciu študentov (Derevenskaia, 2014). 1

Univerzitné vzdelávanie - plne integrovaný systém Študijné programy Chémia v kombinácii a Chémia životného prostredia zamerané na vzdelávanie budúcich absolventov v prírodných vedách musia byť orientované tak, aby zodpovedali potrebám súčasnej praxe. Univerzitné vzdelanie má unikátnu akademickú slobodu a množstvo a rozmanitosť schopností rozvíjať nové myšlienky, aby sa vyjadrilo k spoločnosti, jej výzvam a aby sa zapojilo sa do odvážneho experimentovania v oblasti trvalo udržateľného rozvoja (Cortese, 2003). (Obr. 1) Vzdelávanie a odborná príprava zameraná na stav životného prostredia je nástrojom systematického utvárania a rozvíjania vedy, odborných vedomostí a názorov práve v danej oblasti. Získanie poznatkov z rôznych disciplín zameraných na životné prostredie, oboznámenie so stavom ovzdušia, vody, pôdy, živočíchov a rastlinstva, prehlbovanie vedomostí a rozširovanie poznatkov o ich znečisťovaní, v ktorých sú vzdelávaní budúci absolventi je veľmi dôležité (Ozden, 2008).

55


Na Katedre chémie UKF v Nitre sú študenti vzdelávaní v dvoch akreditovaných študijných odboroch 1.1.1 - Učiteľstvo akademických predmetov (Chémia v kombinácii) a 4.1.14 - Chémia (Chémia životného prostredia). Počas bakalárskej štúdia (3 - 4 ročného) si študenti rozširujú si svoje vedomosti v chemických, fyzikálnych, matematických, biologických a environmentálnych disciplínach ako napr.: Všeobecná chémia, Anorganická chémia, Chemické výpočty, Organická chémia, Analytická chémia, Biochémia, Fyzikálna chémia, Bezpečná práca s chemickými látkami, Práca s PC, Modelovanie chemických zlúčenín, Analýza zložiek životného prostredia, Fyzika pre nefyzikov, Ekológia ekosystémov, Systémové prístupy v ekológii, Životné prostredie SR, Monitoring životného prostredia, Bioetika, Základy fyziológie a genetiky rastlín, Laboratórna kontrola biologických produktov, Environmentálna výchova, Chémia syntetických polymérov, Záhradníctvo, Fauna vo výskume krajiny, Teória chemickej väzby, Základy matematiky pre chemikov, Základy didaktiky chémie a v rôznych laboratórnych cvičeniach. Študenti spomínaných študijných programov sú zapájaní do rôznych aktivít zameraných na monitorovanie životného prostredia, na znečistenie ovzdušia, vody a pôdy v rámci súťaže ŠVOČ. Súťaž vychádza zo znalostí a praktických zručností, ktoré študenti získali v priebehu štúdia.

Vzdelávanie

Výskum

Univerzitné činnosti a aktivity Externá spolupráca

Univerzita Obr. 1 –Model univerzitného vzdelávania ako plne integrovaný systém (Cortes, 2003)

2

Metodológia výskumu v prácach ŠVOČ Súťaž ŠVOČ bola vytvorená pre zlepšenie odbornej prípravy študentov a ich prínos súvisiaci s praxou. Ponúka pre študentov napr. aj aktívnu účasť na projektoch v rôznych vedných oblastiach. Jednou z nich je oblasť životného prostredia. Študenti majú možnosť podieľať sa na vedeckovýskumnej práci, pracovať v rôznych vedných oblastiach. Týmto spôsobom si rozširujú a získavajú nové poznatky a informácie napr. o životnom prostredí. Strategickým cieľom aktivity je pochopiť dôležitosť ochrany a starostlivosti o životné prostredie pre spoločnosť. Popularizovať vedeckovýskumnú činnosť v radoch študentov, s dôrazom uvedomenia si špecifickej úlohy mladej generácie pri starostlivosti o životné prostredie. Naplnenie cieľa je možné dosiahnuť prostredníctvom rozvoja existujúcich študijných programov a účasťou na takých aktivitách a súťažiach akou je súťaž ŠVOČ. Odborný dohľad nad aktivitami ŠVOČ zabezpečujú pedagógovia univerzity. Fakulta prírodných vied Univerzity Konštantína Filozofa v Nitre každoročne organizuje súťaž ŠVOČ pre študentov bakalárskeho a magisterského štúdia, kde sú predložené práce hodnotené oponentmi a obhajoby prác sa konajú pred odbornými komisiami (Obr. 2). V rámci súťaže sú realizované cielené aktivity, nástroje a činnosti podporujúce propagáciu a popularizáciu vedy a techniky v jednotlivých študijných programoch, prostredníctvom čoho sa dosahuje najvýraznejší vplyv na študentov ako cieľovú skupinu.

56


Študenti, ktorí sa zúčastnili v ŠVOČ počas posledných rokov prezentovali práce zamerané na: a) výchovu a vzdelávanie z oblasti životného prostredia s názvami: Chemické látky a ich účinky v prostredí, Negatívne vplyvy toxických látok na životné prostredie, Toxické znečistenie v životnom prostredí, Chémia životného prostredia v záujmových krúžkoch na základných školách, Priemyselné hnojivá a ich vplyv ma vybrané zložky životného prostredia, Metódy hodnotenia kvality a monitoring zložiek životného prostredia – porovnanie SR a ČR, Ekoanalytická chémia životného prostredia, Chémia s orientáciou na environmentálne vzdelávanie v základných školách, Využitie analýz pôdnych vzoriek vo vyučovaní chémie, Efektivita vybraných demonštračných chemických experimentov orientovaných na životné prostredie, Sorpcia ťažkých kovov vo vybraných zložkách životného prostredia, Environmentálne problémy a ich dopad na životné prostredie, b) stav ovzdušia Znečisťujúce látky v ovzduší Nitrianskeho kraja, Tuhé znečisťujúce látky v ovzduší, Vybrané činitele a ich vplyv na rozptyl znečisťujúcich látok (SO2, NOx) v ovzduší, Vplyv vybraných činiteľov na obsah PM10 a PM2,5 v ovzduší mesta Nitry, Identifikácia kontaminácie ovzdušia na lokálnej úrovni, Koncentrácia vybraných znečisťujúcich látok v ovzduší mesta Strážske, Vonkajšia koncentrácia vybraných znečisťujúcich látok v ovzduší modelového územia, Pyrolýza vybraného druhu tuhého komunálneho odpadu, c) kvalitatívne a kvantitatívne charakteristiky vody Sledovanie vybraných charakteristík vôd vo Váhu, Čistenie odpadových vôd v ČOV Partizánske, Monitoring vybraných ukazovateľov v rieke Nitra, Sledovanie vybraných chemických charakteristík vôd vysokohorských jazier, Stanovenie kvality povrchovej vody vo vybranom vodnom toku, Antropická kontaminácia vybraného vodného toku, Stanovenie ťažkých kovov metódou atómovej absorpčnej spektrometrie vo vybraných vodných tokoch, d) analýzy pôdnych vzoriek v rôznych pôdnych typoch a druhoch Metódy stanovenia anorganického dusíka v pôde, Vplyv síry na kumuláciu selénu v pôde, Sledovanie vybraných charakteristík pôd v k. ú. Trnovec nad Váhom, Hodnotenie zmien vybraných chemických charakteristík v pôde, Sledovanie vybraných pôdnych charakteristík z k. ú. Šaľa, Chemické charakteristiky vo vybraných pôdnych typoch, Obsah Cox v pôde, Stanovenie pH v pôdnych vzorkách z k. ú. Horná Kráľová, Analýza vybraných frakcií síry v pôde k. ú. Šale, Metódy stanovenia síry v pôde, Stanovenie ťažkých kovov metódou atómovej absorpčnej spektrometrie v pôde. Výskumná činnosť je založená na tímovej práci, na využití poznatkov z jednotlivých vedných odborov, ako aj na schopnostiach využívať získané znalosti a informácie v reálnej praxi. Aplikácia teoretických poznatkov do aktivít zameraných na ochranu životného prostredia umožňuje lepšie pochopiť pravidlá trvalo udržateľného rozvoja, porozumenie biosféry, ekonomických a ekologických spojení, problémy životného prostredia z miestneho a globálneho hľadiska a tiež ich dôvody. Budúci absolventi majú nielen hodnotiť, ale musia byť aj odborníci v oblasti ochrany a starostlivosti o životné prostredie (Pedro, Pedro, 2010). To úzko súvisí s rozvojom vzťahov medzi ľuďmi a prostredím (Hilbert et al., 2009). Nie je ľahké aplikovať metódy chemických analýz s cieľom sledovania kontaminácie vo vybranej oblasti. Vyžaduje si to interdisciplinárny prístup. Rovnako dôležité je zvýšenie záujmu mladých ľudí o prácu v oblasti vedy, výskumu a techniky a podporu dlhodobých kooperácií a interakcií s výskumnými ústavmi, akadémiou vied a vedeckou komunitou.

57


Obr. 2 – ŠVOČ 2013 na Katedre chémie Univerzity Konštantína Filozofa v Nitre (Hudec, 2013) 3

Výsledky a diskusia Ochranu prostredia pred znečisťujúcimi látkami zabezpečujú legislatívne opatrenia (zákony, normy, vyhlášky, nariadenia), ktoré určujú spôsoby monitoringu rôznych látok v prostredí (Hreško et al., 2008). Znečistenie krajiny spôsobujú skládky netriedených odpadov, spaľovanie odpadu, doprava, poľnohospodárstvo a priemysel. Chemický priemysel v Slovenskej republike patrí medzi jedno z najdôležitejších odvetví hospodárstva, ktoré sa podieľa na zvyšovaní životnej úrovne obyvateľstva. Je pravdepodobné, že aj v budúcnosti bude dochádzať k jeho ďalšiemu rozvoju. S rozvojom chémie a chemického priemyslu sú spojené problémy životného prostredia (Hrnčiarová, 2011, Vollmannová et al. 2008). Ide o znečisťovanie životného prostredia exhalátmi (Caricchia, Chiavarini, Pezza, 1999; Ercelebi, Toros, 2009; Khlaifi et al., 2008), kvapalnými a tuhými odpadmi, spôsobené chemickými závodmi a spaľovňami odpadov (Hegedüsová, Jomová, Feszterová, 2008). Na Slovensku je 9 ohrozených oblastí s narušeným alebo silne narušeným životným prostredím, ktoré zaberajú 4470 km2 (9,12 %) (Hreško et al., 2012). V týchto oblastiach žije približne 1,86 milióna obyvateľov (Dubcová et al., 2008). Výsledky, ktoré boli získané a publikované v prácach ŠVOČ: • Je veľmi dôležité neustále monitorovať koncentráciu znečisťujúcich látok v životnom prostredí a ich dopad. Monitoring znečisťujúcich látok v ovzduší, vode a pôde predstavuje komplexný systém zberu a hodnotenia údajov o znečistení prostredia, ale aj ich dopadov napr. na zdravie obyvateľstva. • Najväčšie problémy s kvalitou ovzdušia a množstvom vypúšťaných znečisťujúcich látok do prostredia sú vo veľkých mestách a priemyselných aglomeráciách. Je preto dôležité sledovať a hodnotiť stav znečistenia ovzdušia v jednotlivých krajoch Slovenska. Znečistený vzduch z priemyslu, dopravy a energetiky spôsobuje ochorenie nielen ľudí, ale devastáciu okolitej prírody. • Dôležité je neustále kontrolovať dodržiavanie emisných limitov a kvóty, technické požiadavky, všeobecné podmienky prevádzkovania, požiadavky na zabezpečenie rozptylu znečisťujúcich látok do prostredia a následne ich rozptyl v prostredí. • Starostlivosť o životné prostredie nie je len sledovanie vybraných faktorov v ovzduší, vode a pôde, ale predstavuje aj starostlivosť o naše lesy, z ktorých vymizlo viac ako 70 % zdravých stromov, o živočíchov, z ktorých mnohé sú kriticky ohrozené, o kvalitu

58


odpadových vôd, pretože postavené čističky odpadových vôd nestačia na ich odvádzanie a čistenie. Záver S rozvojom ľudských činností a kumuláciou ich negatívnych činností v prírode dochádza k neustálemu ovplyvňovaniu prírodných zložiek a k zhoršovaniu kvality nenahraditeľných, prírodných zložiek životného prostredia. Zhodnocovanie tohto prostredia má tri základné podoby: znečisťovanie a ďalšie formy degradácie jeho prírodných zložiek, narušovanie rovnováhy ekologických systémov, neracionálne využívanie prírodných zdrojov. Sociálno - ekonomické dôsledky znehodnocovania životného prostredia je možné zhrnúť do nasledovných okruhov: destabilizácia geobiocenózy v dôsledku ekologických porúch, poškodenie zdravia obyvateľstva, poškodenie stavieb a zariadení (Spišiak, 2000). Študenti, ktorí sú účastníkmi ŠVOČ sú zorientovaní v danej oblasti, vedia do akej miery sa podieľa priemysel, doprava a hospodárstvo na znečisťovaní okolitého prostredia. Majú prehľad o používaných technológiách ako aj o nových technológiách. Častokrát využívajú spoluprácu s rôznymi výskumnými ústavmi a závodmi. Majú možnosť prezentovať dosiahnuté výsledky v rámci súťaže ŠVOČ. To predpokladá nielen dobrú prácu prieskumníka (výskumníka), ale musia vedieť aj svoju prácu dobre odprezentovať (Derevenskaia, 2014). Spolupracujú pri analýzach a pri spracovaní výsledkov. Na základe získaných skúseností vedia poukázať na príčiny a negatívne vplyvy v prostredí. Študenti, ktorí sú správne motivovaní, sa vedia nadchnúť pre oblasť, ktorá ich zaujíma (Stoffová, Valent, 2014). V tejto oblasti zohráva najdôležitejšiu úlohu učiteľ. Jeho úlohou je nielen voliť správnu výskumnú oblasť, navrhnúť vhodnú metodiku, ale aj využiteľnosť získaných výsledkov. Výpovedná hodnota výsledkov je základom pre dobrý výskum. Študenti sa stávajú rovnocennými partermi svojich učiteľov. Pretože to čo sa naučia, odovzdávajú ďalej, pričom sa snažia, aby ich práca vzbudila záujem, aby boli pochopení a získali odozvu na základe dosiahnutých výsledkov (Derevenskaia, 2014). Na UKF v Nitre sú budúci absolventi plynulo vzdelávaní v takých disciplínach, ktoré budú môcť využiť vo svojej ďalšej práci a predovšetkým v ich praxi. Stále nadobúdajú viac a viac informácií, poznatkov, vedomostí a získavajú nové zručnosti. Vznikajú nové disciplíny, ktoré sa zaraďujú do obsahu vzdelávania a týkajú sa nadobudnutia nielen nových vedomostí, ale aj nových výskumov realizovaných novými metódami. V súčasnej dobe sa celá populácia podieľa na negatívnom ovplyvňovaní zložiek životného prostredia. Rýchle zmeny v priemysle a technológii zapríčiňujú rôzne environmentálne problémy (Alaydin Demirel, Altin Altin, 2013). Je preto žiaduce, aby bola vychovávaná generácia, ktorá sa bude snažiť o zlepšenie prostredia, ktoré nás obklopuje, o udržanie jeho želateľnej kvality. Pozitívnou zmenou je fakt, že rastie počet študentov, ktorí prejavujú záujem o stav životného prostredia. Sprievodným znakom rozvíjajúcich sa aktivít mladých ľudí je ich snaha sledovať kvalitu životného prostredia a to napríklad formou zapájania sa do ŠVOČ, prácami zameranými na sledovanie znečistenia zložiek životného prostredia. Vedecký výskum a vývoj vedie k rastúcemu záujmu o vedecké a vzdelávacie inovácie (Feszterová, 2014). Poďakovanie Príspevok vzikol s finančnou podporou Európskeho spoločenstva v rámci projektu: Vybudovanie výskumného centra „AgroBioTech”, projekt č. 26220220180. Literatúra 1. ALAYDIN, E., DEMIREL, G., ALTIN, S., ALTIN, A. Environmental Knowledge of Primary School Students: Zonguldak (Turkey) Example. Procedia-Social and Behavioral Sciences. 2013, Volume 141, pp. 1150–1155.

59


2.

3.

4. 5. 6.

7. 8. 9.

10. 11. 12.

13.

14.

15. 16.

17. 18.

19.

20.

BOYCE, C J., MISHRA, CH., HALVERSON, K. L., THOMAS, A. K. Getting Students Outside: Using Technology as a Way to Stimulate Engagement. Journal of Science Education and Technology. 2014, Volume 23, Issue 6, pp. 815-826. CARICCHIA, A. M., CHIAVARINI, S., PEZZA, M. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the urban atmospheric particulate matter in the city of Naples (Italy). Atmospheric Environment. 1999, Volume 33, Issue 23, pp. 3731–3738. CORTESE, A. D. The critical role of higher education in creating a sustainable future. Planning for higher education. 2003. DEREVENSKAIA, O. Active Learning Methods in Environmental Education Of Students. Procedia-Social and Behavioral Sciences. 2014, Volume 131, pp. 101–104. dos SANTOS, K.; MOITA NETO, J. M., ALVES DE ABREU E SOUSA, P. (2014) Chemistry and environmental education: an experience in higher education. Quimica Nova na Escola. 2014, Volume 36, Issue 2, pp. 119-125. DUBCOVÁ, A., LAUKO, V., TOLMÁČI, L., CIMRA, J., KRAMÁREKOVÁ, H., KROGMANN, A., et al. Geografia Slovenska. Nitra : UKF, 2008. Ercelebi, S. G., & Toros, H. (2009). Extreme value analysis of Istanbul air pollution data. Clean - Soil, Air, Water. 2009, Volume 37 , Issue 2, pp. 122-131. FESZTEROVÁ, M. (2014). Dangerous Substances and Processes: Consideration of the Subject within the Educational Process. Procedia-Social and Behavioral Sciences. 2014, Volume 116, pp. 1176–1180. DOI: 10.1016/j.sbspro.2014.01.365. FESZTEROVÁ, M. Environmental Modeling-Alternatives and Use in Interdisciplinary Education. ACTA NATURALIS SCIENTIA. 2015, Volume 5, Issue 15, ISSN 1339-5491. HAWKEN, P. Natural Capitalism. Mother Jones, March/April, 40–53. 1997. HEGEDÜSOVÁ, A., JOMOVÁ, K., FESZTEROVÁ, M. Aktuálne trendy vo vyučovaní chémie. 1st ed. Nitra : Univerzita Konštantína Filozofa v Nitre, 2008, 50 s. ISBN 978-80-8094295-3. HILBERT, H. R. H. H., KAŠIAROVÁ, S., FESZTEROVÁ, M., SAMEŠOVÁ, D. (2009). Indikácia negatívnych faktorov environmentálneho zdravia na lokálnej úrovni (modelové územie Baďan). Problémy ochrany a využívania krajiny, Nitra : BIOSFÉRA. 2009, s. 97-104 HREŠKO, J., BUGÁR, G., FEHÉR, A., JAKABOVÁ, S., PETROVIČ, F. PUCHEROVÁ Z., et al. Natural Resources (Air, Water, Soils, Biota, Ecosystems). Nitra : UKF. Prírodovedec č. 351. 2008. ISBN 978-80-8094-458-2, 140 s. HRNČIAROVÁ, T. Hodnotenie diverzity krajiny vybranými účelovými vlastnostmi. Životné prostredie. 2011,Volume 45, Issue 4, pp. 206-211. ISSN 0044-4863. KHLAIFI, A., DAHECH, S., BELTRANDO, G., IONESCU, A., CANDAU, Y. (2008). Spatial dispersion modelling of SO2 according to the atmospheric circulation in a coastal city: Sfax (Tunisia). Meteoroogical. Application. 2008, Volume 15, pp. 513–522. LOUV, R. Last child in the woods: saving out children from the nature-deficit disorder. Algonquin Books, Chapel Hill, NC. 2005. NOGA, H. Biofuels as an alternative source of energy in Poland, Management of manufacturing systems focused od Environmental Technologies and Management, Słovacja, Prešov 11-12 IX. 2008, pp. 325-327. ISBN 978-80-553-0068-9. OZDEN, M. (2008). Environmental awareness and attitudes of student teachers: an empirical research. International Research in Geographical an Environmental Education. 2008, Volume 17, Issue 1, pp. 40-55. PEDRO, A. S.; PEDRO, V. M. (2014). Developing sustainable environmental behavior in secondary education students (12-16) Analysis of a didactic strategy. Procedia - Social and Behavioral Sciences. 2014, Volume 2, Issue 2, pp. 3568-3574.

60


21. SPIŠIAK, P. Základy geografie poľnohospodárstva a lesného hospodárstva. Bratislava: PriF UK, 2000. 147 s. ISBN 80-223-1390-4. 22. STOFFOVÁ, V., VALENT, Á. (2014). Ako znemožniť študentom podvádzanie pri preverovaní vedomostí z informatiky. In Stoffová, V. & Chráska, M. (Eds.), XXVII. DIDMATTECH 2014 : International Scientific and Professional Conference, Olomouc: Univerzita Palackého, 2014. pp. 73-84. ISBN 978-80-86768-96-0. 23. VOLLMANNOVÁ, A., TOMÁŠ, J., BAJČAN, D., KOVÁČIK, P. Soil hygiene in old environmental burden areas. Chemické listy, 2008, Volume 102, Issue 15, pp. 519-520. Kontaktná adresa: Melánia Feszterová, doc. Ing. PhD., Katedra chémie, Fakulta prírodných vied, Univerzita Konštantína Filozofa, Tr. A. Hlinku 1, 949 74 Nitra, Slovensko, tel.: 00421 903 456 414, e-mail: mfeszterová@ukf.sk

61


SIMULACE STAVOVÝCH ZMĚN IDEÁLNÍHO PLYNU FILÍPEK Josef, CZ Resumé V uzavřené termodynamické soustavě se ohřevem, ochlazováním a působením vnějších sil mění tři stavové veličiny – objem, tlak a teplota. Proto je vhodné stavové změny zobrazovat v prostorovém diagramu (na termodynamické ploše). Multimediální projekt, který je nedílnou součástí článku, názorně zobrazuje průběh stavových a energetických veličin ideálního plynu. Klíčová slova: vratné změny plynu, stavová rovnice, termodynamická plocha, Adobe Flash, interaktivní animace. STATUS CHANGE SIMULATION IN IDEAL GAS In closed thermodynamic setup three magnitudes change with heating, cooling and external force effects - volume, pressure and temperature. Therefore it is suitable to visualize state changes in spatial diagram (on thermodynamic plane). Multimedia project, which is a base of this article, graphically describes the course of state and energy magnitudes in ideal gas. Keywords: reversible changes in gas, state function, thermodynamic plane, Adobe flash, interactive animation . Úvod Většina zákonů technické termodynamiky byla definována v 19. století. Zasloužili se o to vědci jako B. Thompson, J. Watt, S. Carnot, J. P. Joule, W. Thomson (lord Kelvin), R. Clausius a další. Bylo dokázáno, že teplo a mechanická práce jsou jen rozdílné formy energie.

Obr. 1 - Kruhový cyklus [6]

Tepelný stroj může trvale pracovat tehdy, pokud se plyn vždy po ukončení expanze vrátí zpět do původního stavu. [6] Tuto skutečnost zachycuje kruhový děj (Obr. 1). Z obrázku je zřejmé, že tlak a objem plynu je na počátku kruhového děje stejný jako na konci. Stejná je i teplota, ale to už z obr. 1 nevyplývá, protože se jedná o plošný diagram p - V.

62


1 Termodynamická plocha V uzavřené soustavě (s konstantní hmotností plynové náplně) popisuje stavová rovnice ideálního plynu vztah mezi třemi stavovými veličinami – tlakem, objemem a termodynamickou teplotou. Závislost tlaku na teplotě a objemu plynu lze znázornit plochou v prostorovém souřadném systému (Obr. 2). Rovnovážné stavy látky se mohou vyskytovat pouze na termodynamické ploše, nikoli nad touto plochou či pod touto plochou. [2]

Obr. 2 Termodynamická plocha [2]

Obr. 3 Prostorový stavový diagram ideálního plynu

Každý bod svými souřadnicemi udává nějaký stav plynu (Obr. 3). Na této ploše jsou zakresleny hyperboly spojující body o stejné souřadnici T (izotermy) a přímky spojující body o stejné souřadnici V (izochory), respektive body o stejné souřadnici p (izobary).

63


V bodě 1 je stav plynu charakterizován stavovými veličinami p1, V1, T1. Přesuneme-li se působením vnějších sil, ohřevem či ochlazováním do bodu 6 získáme nové souřadnice p6, V6, T6. Z obr. 3 je zřejmé, že tyto souřadnice nezávisí na cestě, kterou si zvolíme. Prostorový stavový diagram p – V – T je názorný, ale obtížně se v něm zobrazují stavové změny. Častěji se setkáváme s rovinnými diagramy p – V (Obr. 4).

Obr. 4 Rovinný diagram p - V

2

Vlastní projekt Úkolem tohoto projektu je sestavit výukovou oporu, která názorně zobrazí vzájemné souvislosti stavových a energetických veličin ideálního plynu při ohřevu, ochlazování a působení vnějších sil. Program obsahuje plynulé animace stavových změn a tabulky, které studenti vyplní na základě znalosti termodynamických výpočtů. Projekt byl vytvořen pomocí software Adobe Flash. [1] Vznikl přepracováním a rozšířením dřívějších prací. [7], [4] Student má za úkol přesunout se z počátečního stavu 1 do konečného stavu 6 několika cestami (Obr. 3, 4). Vycházíme z předpokladů, že proběhnou základní vratné stavové změny ideálního plynu. Změny stavových veličin p, V, T i energetických veličin Q, U, I, S, A, At vycházejí ze základních vztahů termodynamiky [3]: stavová rovnice:

p ⋅V = m ⋅ r ⋅ T

Mayerův vztah:

c p = cv + r

změna vnitřní energie: dU = m ⋅ cv ⋅ dT

dQ T objemová práce plynu: dA = p ⋅ dV

Poissonův vztah: κ =

cp cv

změna entalpie: dI = m ⋅ c p ⋅ dT

změna entropie: dS =

I. zákon termodynamiky: dQ = dU + dA ,

technická práce plynu: dAt = −V ⋅ dp

dQ = dI + dAt

64


Pro ilustraci zvolíme průběh 1 – 5 – 6 (Obr. 3, 4), který zahrnuje izotermickou kompresi a izochorický ohřev. V průběhu izotermické komprese (Obr. 5) se stavové a energetické veličiny mění následovně: • roste – tlak plynu p • nemění se - teplota T, vnitřní energie U, entalpie I • snižuje se – objem plynu V, entropie S, odvádí se teplo Q přes tepelně vodivé dno válce, soustava spotřebovává práci A i technickou práci At

Obr. 5 Izotermická komprese plynu

Pokud bychom místo zvyšování vnější síly naopak odebírali ocelové kuličky, proběhne vratná změna – izotermická expanze (Obr. 6). Vraťme se však k průběhu 1 – 5 – 6 (Obr. 3). Úroveň Q, A, At, ∆S na konci izotermické komprese je ve sloupcovém grafu vyjádřena zelenými čarami (Obr. 7). Při následujícím izochorickém ohřevu se veličiny mění takto: • roste - teplota T, tlak p, vnitřní energie U, entalpie I, entropie S, soustava přijímá teplo Q • nemění se - objem V, soustava nekoná práci A • snižuje se - technická práce At je i nadále spotřebovávána soustavou Po skončení termodynamických procesů začne student vyplňovat bílá políčka v tabulce (Obr. 8). Nejprve v levé části tabulky vypočítá stavové veličiny p, V, T. K tomu může využít vzorce uvedené v tab. 1. Potom v pravé části doplní množství tepla vyměněného s okolím Q, změny stavových funkcí ∆U, ∆I, ∆S, objemovou práci A a technickou práci At (Tab 2).

65


Obr. 6 Izotermická expanze plynu

Obr. 7 Izochorický ohřev plynu

66


Obr. 8 Doplnění tabulky vypočtenými hodnotami

Tab. 1 Vzorce pro výpočet stavových veličin

p (Pa)

Bod

V (m3)

m ⋅ r ⋅ T1 V1

1

p1 =

2

V  p2 = p1 ⋅  1   V2 

3

T (K)

V1 - zadáno

T1 - zadáno

V2 - zadáno

T2 =

p3 = p6

V3 = V1

T3 =

4

p4 = p1

V4 = V2

5

p5 =

p1 ⋅V1 V5

V  p6 = p1 ⋅  1   V6 

6

p6 =

κ

p4 ⋅ T6 T4

p2 ⋅V2 ⋅ T1 p1 ⋅ V1

p3 ⋅ T1 p1 V ⋅T T4 = 4 1 V1

V5 = V2

T5 = T1

V6 = V2

T6 =

n

p6 = p3

p6 =

p5 ⋅ T6 T5

67

p6 ⋅ V6 ⋅ T1 p1 ⋅ V1

T6 =

V6 ⋅ T3 V3


Tab. 2 Vzorce pro výpočet stavových a energetických funkcí

Změna

∆U (J)

Q (J)

∆Ι (J)

∆S (J)

A (J)

U1−2 = m⋅ cv ⋅ (T2 −T1 ) I1−2 = m⋅ cp ⋅ (T2 −T1 ) S1− 2 = 0

At (J)

p1 ⋅V1κ ⋅ V2κ −1 − V11−κ 1−κ

(

)

1-2 adiabatická

Q1− 2 = 0

2-6 izochorická

Q2−6 = m⋅ cv ⋅ (T6 −T2 ) U2−6 = m⋅ cv ⋅ (T6 −T2 ) I2−6 = m⋅cp ⋅(T6 −T2 )

S2−6 = m ⋅ cv ⋅ ln

T6 T2

A2−6 = 0

At 2−6 = p 2 ⋅ V2 − p 6 ⋅ V6

1-3 izochorická

Q1−3 = m⋅ cv ⋅ (T3 −T1 ) U1−3 = m⋅ cv ⋅ (T3 −T1 ) I1−3 = m⋅ cp ⋅ (T3 −T1)

S1−3 = m ⋅ cv ⋅ ln

T3 T1

A1−3 = 0

At1−3 = p1 ⋅ V1 − p3 ⋅ V3

3-6 izobarická

Q3−6 = m⋅ cp ⋅ (T6 −T3 ) U3−6 = m⋅ cv ⋅ (T6 −T3 ) I3−6 = m⋅ cp ⋅ (T6 −T3 )

S3−6 = m ⋅ c p ⋅ ln

T6 T3

A3−6 = p3 ⋅ (V6 − V3 )

At 3−6 = 0

1-4 izobarická

Q1−4 = m⋅ cp ⋅ (T4 −T1 ) U1−4 = m⋅ cv ⋅ (T4 −T1) I1−4 = m⋅ cp ⋅ (T4 −T1)

S1−4 = m ⋅ c p ⋅ ln

T4 T1

A1− 4 = p1 ⋅ (V4 − V1 )

At 4 −1 = 0

4-6 izochorická

Q4−6 = m ⋅ cv ⋅ (T6 − T4 )

U4−6 = m⋅ cv ⋅ (T6 −T4 )

I4−6 = m⋅cp ⋅(T6 −T4 )

S4−6 = m ⋅ cv ⋅ ln

T6 T4

A4−6 = 0

At 4−6 = p4 ⋅ V4 − p6 ⋅ V6

1-5 izotermická

Q1−5 = p1 ⋅ V1 ⋅ ln

U1−5 = 0

I1−5 = 0

S1−5 =

5-6 izochorická

Q5−6 = m ⋅ cv ⋅ (T6 − T5 ) U5−6 = m⋅ cv ⋅ (T6 −T5 )

I5−6 = m⋅cp ⋅(T6 −T5 )

S5−6 = m ⋅ cv ⋅ ln

1-6 polytropická

Q1−6 = U1−6 + A1−6

V5 V1

U1−6 = m⋅ cv ⋅ (T6 −T1)

I1−6 = m⋅ cp ⋅ (T6 −T1)

A1−2 =

Q1−5 T1

A1−5 = p1 ⋅V1 ⋅ ln T6 T5

 T V S1−6 = m⋅cv ⋅ ln 6 + r ⋅ ln 6  T1 V1  

68

At1−2 = A1−2 + p1 ⋅V1 − p2 ⋅V2

V5 V1

At1−5 = A1−5

A5−6 = 0 A1−6 =

At 5 − 6 = p5 ⋅ V5 − p6 ⋅ V6

p1 ⋅V1κ 1−n 1−n ⋅ V6 −V1 1− n

(

)

At1−6 = A1−6 + p1 ⋅V1 − p6 ⋅V6


Pro kontrolu vlastních výpočtů slouží růžová políčka. (Obr. 9). Správné hodnoty p, V, T se zjistí klikáním na růžová políčka zleva do prava a zhora dolů. Potom následuje ověření Q, ∆U, ∆I, ∆S, A, At. Přednastavené hodnoty cv, cp, m, V1, T1, V2 je možné změnit. Místo desetinné čárky se použije desetinná tečka. Po stisknutí tlačítka „potvrďte cv, cp, m“ se přepočítá hodnota měrné plynové konstanty r a Poissonovy konstanty κ. Ke kontrole nových výsledků se opět využijí růžová políčka.

Obr. 9 Kontrola vypočtených hodnot

Závěr Vzájemná přeměna tepelné a mechanické energie je zajímavou oblastí fyziky. Většina prací zaměřených k této problematice má však statickou povahu. Interaktivní výukový program, který je nedílnou součástí tohoto článku, názorně objasní důležité souvislosti při termodynamických změnách plynových soustav. Tyto poznatky jsou důležité pro pochopení činnosti spalovacích motorů, kompresorů, tepelných čerpadel, chladících zařízení apod.

69


Literatura: 1. ADOBE CREATIVE TEAM. Adobe Flash CS3. Computer Press Brno 2008, s. 333, ISBN 978-80-251-2109-2. 2. KADLEC, Z. Úvodní přednáška – termodynamika http://slideplayer.cz/slide/2411446 [cit. 24-04-2015] 3. PAVELKA, M. a kol.: Termomechanika. CERM Brno 2003, s. 286, ISBN 80-214-2409-5. 4. PINDOR, D., FILÍPEK, J.: The Animation of thermodynamic actions in gases. In MendelNet 5. 05 Agro, MZLU Brno 2005. ISBN 80-7157-905-X. 6. RAJCHL J. Kruhový děj http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/609-kruhovy-dej [cit. 24-04-2015] 7. ROUSEK, M., FILÍPEK, J., KLEPÁRNÍK, J. Termodynamika a energetické stroje - cvičení. MZLU Brno 2001, s. 59, ISBN 80-7157-500-3.

Kontaktní adresa: Josef Filípek, doc. Ing., CSc. Ústav techniky a automobilové dopravy, Agronomická fakulta Mendelu, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel.: +420 545 132 23 , e-mail: [email protected]

70


IMAGE CONTENT SOFTWARE ANALYSIS HAMBALÍK Alexander – MARÁK Pavol, SK Abstract This contribution provides an overview of present methods for processing and verifying authenticity of digital images. It also discusses a topic of fingerprint image processing. Their appropriate application allows to reveal modified image parts before being released to public. Moreover, they help us perform an automated comprehensive analysis of fingerprint image properties that is still a challenging task in the field of forensic science. Key words: image content analysis, authentication, fingerprint image properties. SOFTVÉROVÁ ANALÝZA OBSAHU OBRAZOV Resumé Príspevok uvádza prehľad v súčasnosti používaných metód na spracovanie a obsahovú analýzu overovania pravosti (autenticity) obrazov a spracovania daktyloskopických vzorov. Ich vhodná aplikácia v praxi uľahčí ešte pred vydaním odhaliť v dokumentoch určených na zverejnenie (napr. v článkoch, záverečných prácach, súdnych dokumentoch zmenené obrazy. Okrem toho dovolia realizovať aj automatizovanú, v daktyloskopii doteraz úplne absentujúcu hromadnú a podrobnú obsahovú analýzu daktyloskopických stôp. Kľúčové slová: analýza obsahu obrazov, autentifikácia, vlastnosti odtlačku prsta. Introduction A photography technology brought a possibility to capture a world around us. In comparison to drawn pictures, a digital image recording is fast and depicts a true form of real objects with existing technology limitations and drawbacks. In post-processing, we sometimes need to edit, create magnified details, use cropped image parts and eliminate unwanted defects. Existing approaches can be misused to intentional image content modifications. Analogous photography is rarely used in present but they have not disappeared totally with arrival of digital recording and processing devices. On the contrary, they expanded in a considerable extent. Image editing using scanners, computers and photo editing software offer literally unlimited possibilities. A positive image is created directly while using these technologies with no need for a negative image. Therefore, additional changes are hard to detect. If they are used as evidence in written documents (scientific papers, dissertations, master and bachelor theses, etc.) or in investigation procedures, it is not an easy task to reveal an indiscernible falsification optically, by a naked eye or using magnifying glass. Digital equipment helps us a lot in this direction. Falsification and detection methods are being still developed. They are based upon assorted principles. It is easier to detect modifications in records made and added automatically by the device. These can be altered easily. There are more sophisticated approaches based on searching image details. Monochromatic image processing and feature extraction can be viewed as their special case. In this paper, we briefly review these technologies based on our acquired experience. Listed examples reflect the ongoing research in this area. They are outcomes of algorithms developed and tested by us (we also tested algorithms developed by other authors). They serve primarily for a detection of forged images in a batch mode. This is suitable for publishers or fingerprint analysis for scientific purposes.

71


1

An overview of most widely used image details processing techniques From the moment of selection of an object being shot and triggering the image recording to storing the image in memory, a rather complex process involving a number steps is executed. Each processing stage is irreplaceable and usually adds some distinctive features to the resulting record. Some of these features are related to specific technical solution of image processing. These traits are typical for a specific manufacturer or his product family produced at given time and reflect a technical progress of the particular time. Other traits characterize particular element that has been used in the processing and adds unique features to the record in similar manner as human leaves his or her fingerprints on real world things. There are no two lens that would be completely identical in all their properties even if made the same way. Similarly, one cannot find two exactly the same images recorded by the semiconductor chips of the same series. Therefore there is a wide range of distinctive features in digital images suitable for the detection of image modification without the knowledge of the original digital record. However, it is difficult to extract and examine all these features reliably. Virtually these features cannot be modified additionally and their analysis requires complex methods and software tools. Besides them, the record is enriched by metadata, for example a time of record, aperture size, shutter speed, image serial number, etc. It is similar in case of computer-generated images or various diagnostic equipment. Unfortunately, data automatically added by a device can be additionally modified with relative ease leaving no traces of intentional manipulation. Digital records can be well separated and processed. Mostly, their informative value is considered less valuable than in case of unalterable characteristics. For reliable detection of intentional or unintentional modifications of a record we need to carry out a procedurally complex, time consuming, detailed image content analysis. By following a correct procedure, image content may expose much information about possible modifications. Shape discrepancies (object dimension proportions, irregularities in color ambience, inappropriate orientation from perspective viewpoint, unusual shadow placements or lens distortions, etc.) can help us discover unwanted image modifications. Shape discrepancies (object dimension proportions, irregularities in color ambience, inappropriate orientation from perspective viewpoint, unusual shadow placements or lens distortions, etc.) can help us discover unwanted image modifications. Most common methods of creation of digital image forgery: • object removal in the picture • adding new object • object modification • metadata modifications ( editing of saved data created by the device but not visible in the image) There are many various forms of image content protection (active or passive). These are difficult to use in case of individually recorded images. Author can change their content prior to application of protection, thus subsequent use of protection is ineffective. Devices creating digital photos normally do not possess this kind of protection. Image content check for possible additional changes is still the only real option. For analysis purposes we mostly implement principles that employ e.g.: • Characteristic lens imperfections – various focusing of the light ray depending on color, called chromatic aberration, image distortion etc. • Characteristic sensor imperfections – native resolution, sensitivity (expressed by ISO number) depending on color (light ray frequency).

72


• • • • • • •

Characteristic sensor noise – depends on the amount of falling light, color, temperature and type of sensor semiconductor. Properties of saving or compression algorithms (file formats – lossy and lossless conversions) Perspective analysis Illumination direction analysis Object analysis (dimensions, object orientation, their linkage to ambient objects, etc.). Bitmap content analysis (abrupt color gradient changes in neighboring image areas, etc.). Analysis methods based on SVM (Support Vector Machine).

At our institute, we try to find appropriate and easy-to-deploy methods for detection of additional changes in digital images. Besides design of our own methods we evaluated various techniques proposed by other authors. From the obtained experience it might be easily inferred that the majority of them can be used with limitations. Most likely, just one method is not capable of detection of all possible image modifications. A final decision on the significance of discovered modifications is made by a specialist based on software analysis results. We have not yet discovered an algorithm for fully automated image content assessment. Images in printed form are hardest to analyze because we need to digitize them once more (e.g. using scanners). Upon storing, original metadata are not renewed. In this case, a method of analysis based on these metadata cannot be used. Even methods based on analysis of properties of object contour color transitions are not reliable. During scanning these properties are changed with the added noise (paper, coloring and scanner properties). A solution to this problem is presented by object detection methods. They analyze object attributes like light conditions, inclusion to perspective, dimension disproportions, etc. We have investigated these methods recently. In one of them, SIFT [1,2] algorithm was used. This is used in cases when image forgery was achieved by image part copying. There is another method called SURF. Unfortunately, we have not tested it yet. A server application accessible through a web interface detects key points in image and based on them it is able to find all similar parts (a multiple copying). In a reasonable timeframe, it is able to detect relatively small changes even in case when a copied part was geometrically transformed (zoomed in, zoomed out, stretched, rotated, compressed, etc.).

Fig. 1 - Copied image part (on the left) detected by our software (on the right) We created a working software solution that is being currently tested. We used MICC-F220 image database as a testing sample. It consists of 220 images in dimensions ranging from 720x480 to 800x600 pixels. On average, there is 1,2 % share of copied image parts in the original image, out

73


of which 110 are original images and 110 are changed in copy-move way. It also consisted of images whose copied and pasted parts where geometrically transformed (skewed, rotated or with changed dimensions). We measured a detection success rate by TPR coefficients (True Positive Rate) and FPR (False Positive Rate). TPR coefficients represent a ratio of correctly identified forged images to total number of forged images in database. FPR coefficient expresses a ratio of number of unaltered images falsely identified as altered to total number of unaltered images. We divided examined image to smaller parts (clusters). If the software finds at least 3 key points in one cluster with corresponding counterparts in different cluster, then the examined image is evaluated as forged. Software cannot determine the importance of the image modification in terms of analysis objectives. The final decision is always made by an expert according to the obtained results. After fine tuning (with 0,6 threshold value), our software [3] achieved a level of TPR=100 %, thus correctly marking all altered images, but FPR=14,58 % at the same time. It means it classified 16 unaltered images out of original database as altered. After closer examination, we found that the software was confused by very similar, often symmetric details like window frames, wall decorations, advertisement banners, etc. At the threshold of 0,5 we achieved TPR=95,45 % (105 out of 110 images) along with FPR=7,72 % (8 out of 110 images). During testing, the threshold value was set to 0,4 – 0,6 range. The lower the value was set, the more altered images were not detected by the software. On the other hand, less original images were flagged as altered. The average computation time was 108 seconds. This time is acceptable even in a batch mode. We used a common PC for testing purposes. In case of powerful server computers, this time may be considerably lower. Except shape similarity, we also examined light conditions used to reveal additional changes. Image analysis based on object illumination can be carried out in different ways. In our case we chose a solution in which we examine effect of direct or reflected illumination on the object. More specifically, we analyzed an amount of light reflected by the subsurface part of object exposed to light source. Mathematical description employs Shafer’s light reflection model. The current version of application suffers problems with correct highlighting of illuminated surfaces. Therefore, updates in the present algorithms are inevitable.

Fig. 2 – Forged image (on the left) and its light conditions indicated by our software (on the right)

74


2

Fingerprint image processing and analysis Biometric recognition has become a strong part of security mechanisms and more or less it starts to replace traditional authentication methods. Firstly, it provides user convenience and expected higher security based on the premise of uniqueness of biometric trait that is used for a recognition in an automated manner. Fingerprints are well known anatomical traits with a long history. Besides this, fingerprints possess many characteristic information, are easy to capture and can be found on items of everyday use making them a valuable trace in criminal investigation. Their popularity has grown so much that their manual processing was replaced by automated computer systems. Many specialized algorithms have evolved to solve a difficult task of representing, processing and analyzing fingerprint patterns that are considered to be unique. In this section we would like to briefly review current existing approaches to fingerprint image processing, namely image enhancement and feature extraction. These two areas form a part of sequential scheme of general fingerprint processing as can be seen in Fig. 3.

Fig. 3 - Automated fingerprint processing stages Biometric recognition has become a strong part of security mechanisms and more or less it starts to replace traditional authentication methods. Firstly, it provides user convenience and We have recently started a couple of research activities at the Institute of Computer Science and Mathematics concerning development of software solutions for demonstration of performance of various fingerprint enhancement methods as the fingerprint quality is generally a crucial problem in the field of automated fingerprint recognition and indicates a reliability of particular technology. What is more important to state, is our efforts in the area of fingerprint feature extraction algorithm development. We published several papers dedicated to novel methods of fingerprint feature extraction that focus on automated detection of rare features present in the patterns made by friction ridges. We try hard to interconnect students of bachelor and master studies to develop new and established methods of both enhancement and feature extraction in their final theses. By doing so, our intention is to build a complex expert software system for fingerprint analysis that could be eventually used on a professional level in forensic area. The Institute of Forensic Science in Bratislava is our long-term research partner and collaboration with such a highly trained experts give us a lot of experience and help us navigate in our research in a way that is respected worldwide.

75


In this paper we primarily focus on the most important results of our research. In the first part we discuss our implementation of enhancement techniques where contextual filtering is the most prominent one. After, we describe techniques of minutiae extraction based on traditional pixel-wise methods and on the other hand, there are machine learning approaches with neural networks. This overview is presentation of results obtained by authors themselves and students they have supervised. Fingerprint enhancement methods Before going deeper in the topic we consider it important to define levels of fingerprint features. In general there are 3 levels of fingerprint features. Level-1 features are visible ridge flow patterns that are used for rough classification purposes only. Overall ridge flow normally fall within one of the categories: arc, loop and whorl. Level-2 features are local ridge characteristics sometimes called minutiae. In Fig. 4 we can see classification scheme of minutiae provided by the Institute of Forensic Science in Bratislava, Slovakia. They are associated with their relative frequency they occur in Slovak population represented by 1 000 sample fingerprint images.

Fig. 4 - Minutiae classification As frequency determines the significance and strength of particular minutia, it is obvious that lower frequency minutiae are more characteristic to represent a fingerprint. In our research we put the accent on implementing methods that can handle extraction of these low frequency, thereby valuable patterns. Unfortunately, this is not an easy task. Many existing algorithms focus just on detection of ending and bifurcation point, leaving the complex patterns ignored. Therefore, we have designed several techniques to analyze ridge patterns in more complex way to obtain features like short ridges, lakes, breaks and even more. Before extraction can be performed, a well-designed enhancement process is needed to be employed. Fingerprints are patterns of varying quality, mostly making it impossible to extract features in the original form. In this section we propose a scheme of our enhancement algorithm (see Fig. 5) that has been created based on numerous experiments with many methods. The result of the enhancement is fingerprint skeleton – a most widely used compact fingerprint representation discarding all unnecessary image information and leaving just ridge pixels thinned to one-point thickness.

76


Fig. 5 - Fingerprint enhancement procedure First step of fingerprint enhancement is segmentation, in which a fingerprint pattern is separated from the background. This means we discover only useful pixels that are later processed. It is also helpful in terms of reducing time complexity of subsequent processing steps. After fingerprint is segmented, image contrast is enhanced by normalizing histogram. The result is an image with clear difference between ridges and valleys. To suppress noise or small particles we apply noise removal techniques based on common image filters. The most important step is filtering the image by contextual filters. So far, we have extensively tested two types of filters: Gabor filter and filtering in the Fourier domain. By applying convolving Gabor filter with the image we obtain a new image that is enhanced in terms of ridge orientation and local ridge shape. This way eliminate major noise artifacts and recover the clarity of the ridges by assigning similar color to ridge pixels. Gabor filtering is a rather difficult task preceded by analytic stage where one must determine local orientation and frequency in fingerprint. Local frequency is stored in an orientation map and frequency is stored in a frequency map. An example of Gabor filtering is shown in Fig. 6.

Fig. 6 - Stages of Gabor filtering An alternative to Gabor filter is Fourier domain filtering that first decomposes image into its frequency components. Following this, a signal power spectrum is filtered by using a specific mathematical operation. According to our results, Fourier filtering is outperformed by Gabor filter as it damages fingerprint pattern in such an extent that majority of minutiae is lost. Fingerprint quality map describes local orientation coherence that reveals poor quality regions. These regions are flagged as areas of higher uncertainty in minutiae extraction stage. Binarization of fingerprint converts the image colors into two colors: black and white. Upon binarization, we create the skeleton image by applying morphological processing algorithms. In skeleton, all ridge lines are reduced to one-point curves that makes it better for computerized analysis. Skeletal form of fingerprint is the starting point for all the algorithms to be presented in the following section.

77


Fingerprint feature extraction methods From among more existing approaches to fingerprint feature extraction we narrow our examination to three selected methods as they each represent fundamentally different solutions. First method to mention is minutiae extraction based on skeleton images. Traditional simple skeleton analysis involves detection of ridge bifurcations and endpoints. It scans black pixels and investigates pixel neighborhood containing 8 pixels. It is an easy task to discover a minutia point as it merely depends on how many black neighbors are connected to the pixel in question. This method is known as Crossing Number. Its capability does not allow us to detect larger or more complex patterns that occur in fingerprint. An example of minutiae extraction by Crossing Number method is depicted by Fig. 7.

Fig. 7 - Minutiae located by Crossing Number method To add extended capabilities of minutiae extraction we further developed skeleton image analysis by incorporating measurement of ridge length, evaluating placement of ridges and also employed an idea of complex shape recognition in the inverse skeleton image. Fig. 8 illustrates a principle of extraction of bridge and lake minutiae. The illustration shows original minutiae shape formed by the black ridges and corresponding inverse pattern. In both cases, a configuration of two bifurcations can be replaced by a configuration of two endpoints that is, in fact, easier task for any algorithm analyzing skeleton image.

Fig. 8 - Complex minutiae and the corresponding inverse image By employment of ridge length analysis we were able recognize patterns like isolated point and short ridge as we examined the length given as multiples of average distance between two consecutive pores along the ridge. An example of minutiae extracted using ridge length analysis is presented in Fig. 9. Picture on the left is a demonstration of ridge division into segments formed by the pores (a value of 10 pixels corresponds to resolution of 1 000 ppi). Second picture is the original skeleton. Third picture shows the resulting minutiae found by Crossing Number method (only bifurcations and endpoints). The last picture is the output of extraction process where five minutiae types were discovered.

78


Lake minutiae

Short ridge

Isolated point

Endpoint

Bifurcation

Fig. 9 – Extraction of minutiae using ridge length analysis A completely different approach to minutiae extraction is tracking the contours of ridges in a binary fingerprint image. Here the task is to evaluate a curvature of the local ridge segment. So far, only a simple technique for ridge bifurcation and endpoint detection has been proposed. In counterclockwise tracing, ridge endpoint creates a significant left turn and ridge bifurcation creates a significant right turn. Finally, extraction performed by neural networks has been developed. This approach takes the advantage of complex function approximation and fault tolerance that is offered by the neural networks. We constructed a neural network consisting of an input layer that takes image block pixels, one hidden layer and one output layer that serves as decision making unit. The original skeleton is divided into the blocks. Block pixels are distributed to neural network and classified into one of three classes. These classes represent complex minutiae: bridge formation, ridge break and opposite bifurcations. The critical stage was network training where we need to assemble sufficient number of training samples to make neural network learn variable patterns associated with the same class. The constructed network turned out to be a reliable minutiae classifier. The accuracy depended heavily on the quality of training data. This way we presented a promising research direction for future generation of algorithms of unique fingerprint data extraction.

Fig. 10 - Neural network designed to recognize minutiae patterns Conclusion In this contribution, we provided an overview of principles and methods for digital image content analysis including a special case of automated fingerprint analysis. Most of them were tested using our own software. In some occasions, we used algorithms taken from the literature, but more often we applied our own algorithms. In case of fingerprint analysis we presented some of the unique solutions for recognition of complex minutiae that overcome existing solutions in terms of detection capabilities. Experience gained from creating and evaluating applications is the core of this paper. All the experience indicate that so different software applications like image forgery

79


detection and fingerprint analysis have many features in common, but there are also specific characteristics. Used principles and algorithms were examined in terms of automatic analysis for purposes of scientific research or possibilities of deployment in publishing and authorization processes. We also investigated possibilities of verification of digital image appendices included in final theses and scientific papers. In contrast to text sections of documents, they are not subject to originality control.

This research was supported by: • Ochrana osobných údajov v mobilných zariadeniach 2013-2015 Projekt: grant VEGA 1/0173/13. • STU grant: Pokračujúce projekty na podporu excelentných mladých výskumníkov, project: Rozšírená softvérová extrakcia charakteristických vlastností daktyloskopických vzorov, acronym: FingerDetective2014 Literature 1. AMERÍNY, L et. al., A SIFT-based forensic method for copy-move attack detection and transformation recovery. IEEE Transactions on Information Forensics and Security, vol. 6, issue 3, pp. 1099-1110, 2011. 2. LOWE, D. G. Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints, Computer Science Department. University of British Columbia, January 5, 2004. 3. TKÁČIK, P. Automatizovaný sieťový systém efektívneho rozpoznávania originality obrázkov. [Master thesis – supervised by A. Hambalík], FEI STU Bratislava : Bratislava, 2015. 4. GRZNÁR, M. Biometrické rozpoznávanie identity: odtlačky prstov a algoritmy ich predspracovania. [Bachelor thesis – supervised by P. Marák], FEI STU Bratislava : Bratislava, 2015. 5. HOFERICA, O. Možnosti využitia neurónových sietí v biometrických systémoch pracujúcich s odtlačkami prstov. [Bachelor thesis – supervised by P. Marák], FEI STU Bratislava : Bratislava, 2015. 6. MALTONI, D. et al., Handbook of Fingerprint Recognition: Second Edition. London: Springer, 2009. 496 p. ISBN 978-1-84882-253-5. Contact address: Ing. Alexander Hambalík, PhD., Ing. Pavol Marák Institute of Computer Science and Mathematics FEI Slovak University of Technology, Ilkovičova 3 e-mail: alexander.hambalik @ stuba.sk, pavol.marak @ stuba.sk tel.: +421 2 60298 104

80


UKÁŽKA ZABEZPEČOVANIA KVALITY VÝUČBY TECHNICKÝCH PREDMETOV NA VYSOKÝCH ŠKOLÁCH HAŠKOVÁ Alena – KUNA Peter – MALÁ Eva, SK Resumé V príspevku autori popisujú obsahovú náplň medzinárodného projektu zameraného na modernizáciu terciárneho vzdelávania v cieľových krajinách (Arménsko, Gruzínsko, Ukrajina). Kvalita výučby technických predmetov je v danom projekte zabezpečovaná vytvorením prakticky orientovaných syláb a modulov v prostredí vstavaných (embedded) systémov a následného vytvorenia laboratórií vzdialených experimentov v partnerských inštitúciách. Kľúčové slová: zabezpečovanie kvality vzdelávania, výučba technických predmetov, terciárne vzdelávanie, medzinárodné projekty. EXAMPLE OF QUALITY ASSURANCE OF TECHNOLOGY SUBJECT TEACHING AT HIGHER EDUCATION INSTITUTIONS Abstract In their paper, the authors briefly describe the aims and content of an international project focused on modernization of tertiary education in the target countries (Armenia, Georgia, Ukraine). The quality of teaching technical subjects is assured by providing practically oriented syllabi and modules in the embedded system environment, and by subsequent creation of remote laboratories in the target institutions. Keywords: quality assurance, technology subject teaching, tertiary education, international projects. Úvod Zabezpečovanie kvality terciárneho vzdelávania bolo zaradené medzi prioritné úlohy európskych národných systémov vzdelávania na konferencii reprezentantov ministerstiev zodpovedných za terciárne vzdelávanie konanej v Berlíne v roku 2003 (EHEA, 2003). Na Slovensku bola táto iniciatíva pretransformovaná do právnej podoby v roku 2012, kedy bola schválená novela vysokoškolského zákona (Zákon č. 131/2002 Z.z.). Hlavným cieľom novely, ktorá vstúpila do platnosti 1. januára 2013, bolo práve vytvorenie legislatívnych predpokladov na podporu riešenia nedostatočnej kvality vysokoškolského vzdelávania (v zmysle konštatácie dôvodovej správy MŠVVaŠ SR). Zavedením novely sa medzi povinnosti vysokých škôl dostalo aj vytváranie vlastných interných systémov zabezpečovania kvality nimi poskytovaného vysokoškolského vzdelávania. Obsahovo táto povinnosť vychádza z dokumentu Normy a smernice na zabezpečovanie kvality v Európskom priestore vysokoškolského vzdelávania, ktorý vydala Európska asociácia na zabezpečovanie kvality v oblasti vysokoškolského vzdelávania (ENQA – European Association for Quality Assurance in Higher Education) v roku 2009. Predmetný dokument vymedzil okrem iného i kľúčové európske normy a smernice pre interné zabezpečovanie kvality vzdelávania a na ne nadväzujúce smernice (tzv. ESG – European standards and guidelines, Časť 1). Medzi normami a smernicami v bode 1.4 je zakotvená potreba zabezpečovania kvality pedagogických pracovníkov pôsobiacich na vysokých školách. Na tomto mieste vzniká otázka posudzovania kvality učiteľov. Čím sa má vyznačovať vysokoškolský učiteľ, aby ho bolo možno

81


označiť za kvalitného pedagóga? Aké sú následne špecifiká pre posudzovanie kvality učiteľov technických predmetov? Bežnou praxou vysokých škôl je, že učitelia, ktorí na nich pôsobia, si svoje pedagogické kompetencie rozvíjajú len na základe samoštúdia a vlastnej pedagogickej praxe. Pritom sa od nich akosi samozrejme očakáva, že okrem toho, že sú odborníkmi vo svojom odbore (v prednášanej problematike), sú aj zdatnými učiteľmi vyznačujúcimi sa náležitými učiteľskými kompetenciami. Zabezpečovanie kvality vysokoškolských učiteľov v tomto kontexte neznamená len sledovať ich odborný rast, publikačnú činnosť, participáciu na vedecko-výskumných projektoch, ale znamená to aj poskytovanie im možností rozvíjania ich pedagogickej spôsobilosti. V súvislosti s učiteľmi pôsobiacimi na základných a stredných školách je veľmi často pertraktovaný problém syndrómu vyhorenia (Hennig, 1996; Drotárová; Onderčová, 2003). Ale syndróm vyhorenia sa netýka len učiteľov základných a stredných škôl. Je to aj problém vysokých škôl. V prostredí vysokých škôl je oveľa pravdepodobnejšie, že skôr dôjde k stagnácii a upadnutiu učiteľa do rutinného stereotypu práve v oblasti jeho výchovno-vzdelávacej činnosti než v oblasti jeho odbornej a vedeckovýskumnej činnosti (najmä v podmienkach súčasných kritérií posudzovania kvality vysokoškolských učiteľov). Medzinárodný projekt DESIRE – Development of Embedded System Courses with Implementation of Innovation Virtual Approaches for Integration of Research, Education and Production in the Ukraine, Georgia and Armenia programu TEMPUS (544091-2013-BE-JPCR) môže slúžiť ako ukážka zabezpečovania kvality výučby technických predmetov na vysokých školách v zameraní na rozvoj pedagogického majstrovstva príslušných učiteľov a pri reflektovaní najnovších trendov vyučovania technických disciplín (Hašková, Malá, Kozík, 2014). 1 Východiská projektu Hlavným koordinátorom projektu DESIRE – Development of Embedded System Courses with Implementation of Innovation Virtual Approaches for Integration of Research, Education and Production in the Ukraine, Georgia and Armenia (2013 – 2016) je Thomas More University College (Belgicko). Ďalšími partnermi projektu sú: Technická univerzita Ilmenau (Nemecko), Univerzita Konštantína Filozofa v Nitre (Slovensko), Záporožská štátna technická univerzita (Ukrajina), Krymská strojnícka a pedagogická univerzita Simferopol (Ukrajina), Štátna strojnícka akadémia Donbas (Ukrajina), Kyjevská univerzita Borisa Grynčenka (Ukrajina), Arménska štátna univerzita strojárstva (Arménsko), Jerevanská štátna univerzita architektúry a stavebníctva (Arménsko), Výskumný ústav telekomunikácií, Jerevan (Arménsko) Gruzínska technická univerzita (Gruzínsko) Štátna univerzita Ivana Javakhishviliho, Tbilisi (Gruzínsko). Projekty podporované v rámci programu TEMPUS by mali prispievať k urýchleniu synergie medzi vysokoškolskými inštitúciami a podnikateľskou sférou v tzv. cieľových krajinách (Target Countries) a súčasne by mali prispievať k rozširovaniu spolupráce v oblasti vedy, výskumu a vzdelávania medzi príslušnými cieľovými krajinami a krajinami EÚ. Ide o aktivity zameraná na modernizáciu terciárneho vzdelávania v krajinách, ktoré susedia so spoločenstvom Európskej únie (západobalkánska oblasť, oblasť východnej a strednej Ázie, severoafrická oblasť a oblasť stredného východu). V tomto zmysle partnerské univerzity z Belgicka, Nemecka a Slovenska zastupujú v projekte hospodársku oblasť Európy (European Economy Area) a zvyšné vysokoškolské inštitúcie reprezentujú cieľové krajiny (Target Countries). Na základe využitia dobrých skúseností

82


a expertíznej činnosti partnerov z hospodárskej oblasti Európy by prostredníctvom projektu DESIRE mala byť navodená zmena teoreticky orientovanej výučby niektorých technických oblastí na prakticky orientovanú a kompetencie rozvíjajúcu výučbu. Ťažiskovo je projekt zameraný na vývoj učebných materiálov rozvíjajúcich pedagogické kompetencie učiteľov technických predmetov na príslušných vysokých školách zo zúčastnených cieľových krajín (Arménsko, Gruzínsko, Ukrajina). 2

Obsahové zameranie projektu V súlade so svojím názvom – Vývoj kurzov vstavaných systémov s implementáciou inovatívnych virtuálnych prístupov v zameraní na integráciu výskumu, vzdelávania a výroby na Ukrajine, v Gruzínsku a v Arménsku – jednotlivé aktivity projektu DESIRE sú svojím obsahovým zameraním cieľovo nasmerované na oblasť vstavaných (embedded) systémov. To znamená, že aj vyššie uvádzaný všeobecný (východiskový) cieľ projektu, a to navodenie zmeny teoreticky orientovanej výučby niektorých technických oblastí na prakticky orientovanú a kompetencie rozvíjajúcu výučbu, je konkretizovaný v špecifických cieľoch, ktorými sú: vytvoriť prakticky orientované sylaby a moduly výučby v prostredí vstavaných systémov, vytvoriť laboratóriá vzdialených experimentov v partnerských inštitúciách na Ukrajine, v Gruzínsku a v Arménsku, rozvinúť schopnosti pracovať so vstavanými systémami požadovanými na trhu práce. Z metodologického hľadiska jednotlivé aktivity projektu vytvárajú tri na seba nadväzujúce zoskupenia: zoskupenie analýz, zoskupenie vývoja a zoskupenie monitoringu a hodnotenia (Obr. 1).

Obr. 1 – Typológia aktivít projektu DESIRE (D. Van Merode: Prezentácia projektu DESIRE) V rámci analýz sa realizuje analýza učebných osnov partnerských inštitúcií v cieľových krajinách v zameraní na techniku vstavaných systémov (čo sa vyučuje vo vstavaných doménach a aké kompetencie k tejto výučbe sú požadované), analýza účinnosti samoštúdia študentov v týchto systémoch a analýza požiadaviek stakeholderov (vyučujúcich, študentov, súkromných spoločností) v zameraní na kompetencie riadenia vstavaných systémov. Na základe analýzou špecifikovaných požadovaných kompetencií sa v rámci vývoja realizuje vývoj nových študijných kurzov (modulov), k nim relevantných učebných materiálov (v zameraní na rôzne tematické oblasti vyučované v prostredí vstavaných systémov), vytvorenie ESD laboratórií, laboratórií vzdialených experimentov a prostredia pre realizáciu elektronického

83


vzdelávania. Spoločným cieľom aktivít tohto zoskupenia je vytvoriť modulárne kurzy, ktoré budú umožňovať externým stakeholderom získať certifikáty v špecifických predmetoch vzdelávania. Zoskupenie monitoringových a hodnotiacich aktivít je zamerané na priebežné posudzovanie slabých a silných stránok postupu projektu a úrovne kvality jeho priebežných výsledkov. 3 Prínos UKF v Nitre k riešeniu projektu Riešiteľom projektu DESIRE na Univerzite Konštantína Filozofa v Nitre je Katedra techniky a informačných technológií (KTIT) Pedagogickej fakulty UKF. Hlavné uplatnenie Katedry techniky a informačných technológií PF UKF pri riešení projektu je v aktivitách zoskupenia vývoja. KTIT je zodpovedná za vývoj kurzov a učebných materiálov tematicky zameraných na problematiku elektronického vzdelávania, virtuálnych experimentov, vzdialených laboratórií, výučby techniky a formovania mäkkých zručností, tzv. soft skills technikov a za hodnotenie efektívnosti využívania týchto prostriedkov vzdelávania pri formovaní požadovaných kompetencií. V rámci riešenia projektu boli na katedre vytvorené štyri študijné moduly: Quality Engineering, Learning Management, New Teaching Approaches in Engineering a Soft Skills for Engineers, pričom modul New Teaching Approaches in Engineering je ďalej štruktúrovaný do troch submodulov a to: Information Technologies in Education, E-learning Methods in Education, Technical Aspects of Remote Experiment Construction). Sylaby jednotlivých modulov a submodulov sú prezentované v tabuľke 1. Tabuľka 1: Sylaby modulov vytvorených v rámci projektu DESIRE na KTIT PF UKF v Nitre Systémy riadenia učenia 1. E-learning - Základné princípy a koncepcie e-learningu – LMS Moodle 60h (2 ECTS)

- Typy e-learningových kurzov - Aplikácie portfólií v e-learningu - Metodológia a základné stratégie tvorby e-learningových kurzov 2. Systémy riadenia učenia - Charakteristiky a prehľad LMS systémov - Špecifiká elektronických učebných materiálov - Tvorba elektronických kurzov 3. Moodle - Tvorba a nastavovanie vlastných elektronických kurzov - Navigácia v prostredí Moodle - Používanie hotových materiálov - Obsah IMS výučbových materiálov (nadpisy, texty, webové stránky, odkazy, pridané publikačné zdroje) - Realizácia rôznych aktivít, vzdelávacích materiálov: - princípy programovaného učenia: vzdelávacie moduly - komunikačné nástroje - didaktické testy - analýza testov - myšlienkové mapy - wiki - slovníky - prieskumy a ankety - výskum - databázy - rôzne druhy úloh

84


Manažment kvality 36 h (1,5 ECTS) + 18 h (1 ECTS)

-

Úvod do systému manažérstva kvality, základné pojmy Systém MK, ISO 9001:9008 Dokumentácia a záznamy Nástroje na zabezpečenie kvality Štatistické metódy a ich využitie FMEA, DOE Cyklus zlepšovania, samohodnotenie Interné audity Meranie a monitorovanie TQM, komlexný systém manažérstva kvality Model CAF Budovanie, certifikácia a zlepšovanie SMQ I Budovanie, certifikácia a zlepšovanie SMQ II Porovnávanie vzdelávacieho systému (školy) s podnikom Analýza informačných technológií (technických a programových prostriedkov), vyučovacích metód a ich vzájomných väzieb Spätná väzba - jedna z foriem zvyšovania kvality vzdelávania Možnosti realizácie spätnej väzby s využitím informačných technológií Tvorba didaktického testu s využitím IT – možnosti tvorby aktívnej spätnej väzby LMS systémy a možnosti ich použitia Možnosti realizácie praktických meraní kvality vzdelávania s využitím IT

Nové trendy vo vyučovaní technických predmetov 45h (1,5 ECTS)

Metódy e-learningu vo vzdelávaní

1. Prostredie e-learningu - Štruktúra modulu počítačom podporovaného vzdelávania - Virtuálne laboratóriá - Vzdialené laboratóriá 2. Simulované a reálne vzdialené experimenty v procese vzdelávania - IKT vo vzdelávaní - Reálne vzdialené experimenty - Simulované experimenty - Integrovaný e-learning

85


Informačné technológie vo vzdialených experimentoch

1. Školský experiment ako súčasť vyučovacej hodiny - Charakteristika reálnych laboratórií - Experiment vo vyučovacej hodine 2. Využívanie vzdialených experimentov – bežná realita - Využívanie vzdialených experimentov na univerzitách 3. Budú reálne experimenty nahradené simulovanými - Od simulácie k virtuálnemu laboratóriu - Virtuálne laboratórium vo vzdelávaní - Realita a podstata virtuálneho laboratória - Virtuálne laboratóriá na internete

Technické aspekty vývoja 1. Vzdialený experiment využívajúci prvky priemyselnej automatizácie - Vzdialene riadený experiment (VRE) vzdialených Štruktúra VRE experimentov

- Blokový diagram VRE - Návrh špecializovaného konštrukčného rámca pre realizáciu VRE - Systémy priemyselnej automatizácie - Integrované systémy priemyslovej automatizácie - PLC – Programovateľný logický kontrolér - Vzdialené riadenie PLC Systémov - Komunikačný modul podporujúci TCP/IP protokoly - Komunikačný modul TCP/IP s integrovaným Web Serverom - Komunikácia prostredníctvom počítača pripojeného do siete Internet - Merací systém prietoku tekutín v potrubí - Výber riadiaceho PLC systému pre realizáciu VRE 2. Príprava and použitie VRE vo výučbovom procese - Charakteristika vzdialeného laboratória - Príprava vzdialeného experimentu - Didaktické požiadavky na vzdialené experimenty (požiadavky z pohľadu užívateľa – didaktika) - Technické požiadavky na vzdialené laboratóriá - Administrácia vzdialených experimentov 3. Vzdialené experimenty z hľadiska teórie vyučovania - Spoločenské podmienky aplikácie inovatívnych výučbových metód prostredníctvom VRE - VRE a didaktický cyklus - Technické riešenia vzdialených experimentov s použitím PLC systémov 4. Problematika dlhodobo udržateľnej prevádzkyschopnosti VRE - Vzdialene riadený reálny experiment - Vzdialené laboratóriá dostupné na Internete - Technická a didaktická administrácia VRE - Problematika dlhodobého prevádzkovania VRE

Mäkké zručnosti pre technikov 36h (1,5 ECTS)

1. Interpersonálne komunikačné zručnosti - Ovládanie hlasu. Pozorné počúvanie. - Neverbálna komunikácia

86


2. Zručnosti v riadení pracovného času - Základné techniky ovládania svojho času - Stratégie riadenia času ako študijné návyky 3. Zručnosti pri riešení problémov - Základné kroky pri riešení problému - Kritické myslenie 4. Manažérske zručnosti - Funkcie a úlohy manažéra - Využívanie empatie pri riadení ľudí 5. Zručnosti v písaní správ - Základné postupy pri písaní správ - Štruktúra písomnej správy 6. Prezentačné zručnosti - Príprava powerpointovej prezentácie - Tipy na tvorbu efektívnej prezentácie

Pilotnou aktivitou k vypracovaniu študijných materiálov k jednotlivým modulom prezentovaným v tabuľke 1 bol týždenný letný kurz New Teaching Approaches in Engineering, ktorý bol realizovaný na UKF v Nitre v septembri 2014. Hlavným organizátorom kurzu bola Katedra techniky a informačných technológií PF UKF a spoluorganizátorsky sa na jeho príprave a realizácii podieľala Katedra lingvodidaktiky a interkulturálnych štúdií PF UKF. Svojou podstatou sa jednalo o výcvikový kurz zameraný na problematiku vyučovania technických predmetov určený pre 28 pedagogických pracovníkov z partnerských inštitúcií cieľových krajín (Arménsko, Gruzínsko, Ukrajina). Program kurzu bol koncipovaný tak, aby rozvíjal predovšetkým didaktickú erudovanosť účastníkov kurzu v oblasti elektronického vzdelávania a súčasne poskytoval priestor pre ich individuálne činnosti (prezentácie a praktické aktivity účastníkov), takže obsahoval prednášky, workshopy, diskusné fóra, praktické cvičenia realizované v laboratóriách KTIT, realizáciu vzdialených experimentov, prácu s PLC systémami a CNC zariadeniami. V nadväznosti na kurz New Teaching Approaches in Engineering a k nemu vypracované učebné materiály (viď sylaby prezentované v tabuľke 1) sa v apríli 2015 uskutočnilo dvojtýždňové školenie zástupcov programátorov a vývojárov vzdialených reálnych experimentov z partnerských inštitúcií cieľových krajín (Arménsko, Gruzínsko, Ukrajina). Organizátorom tohto odborného kurzu obsahovo zameraného na hardvérové a softvérové nástroje pre tvorbu a riadenie vzdialených experimentov bola Technická univerzita v Ilmenau (Nemecko). Prostredníctvom širokého rozsahu cvičení a praktických príkladov sa jeho účastníci podrobne zoznámili s problematikou technického návrhu a realizácie vzdialených reálnych experimentov. Súčasťou kurzu boli aj ukážky použitia hotových vzdialených experimentov vo výučbe, s obsahovým zameraním na odborné technické predmety (programovanie a automatizácia). Budúci konštruktéri sa takto oboznámili aj s didaktickými aspektmi použitia vzdialených experimentov, ktoré musia zohľadniť už pri ich návrhu a konštrukcii. Rozsiahle diskusie, ktoré boli spontánne vyvolané účastníkmi kurzu k jednotlivým témam, sú najlepším ohodnotením odbornej kvality výučbového obsahu, ako aj prísľubom pre budúcnosť konštrukcie a použitia vzdialených reálnych experimentov v pedagogickej praxi. Záver Zabezpečovanie kvality vo vysokoškolskom vzdelávaní sa týka nielen európskych inštitúcií, ale je celosvetovým fenoménom reflektujúcim rapídny nárast významu vzdelávania a jeho hodnoty pre verejnosť. V tejto súvislosti je potrebné, aby vysokoškolské inštitúcie demonštrovali svoj záujem

87


o kvalitu a vzdelávacie štandardy poskytovaním takých študijných programov a predmetov, ktorými budú podporovať internacionalizáciu vzdelávania, zvyšovať atraktívnosť svojej vzdelávacej ponuky a snažiť sa o prepojenie teoretických poznatkov s reálnou praxou. Projekt, prezentovaný v predmetnom príspevku, svojou obsahovou náplňou prispieva k naplneniu dimenzie zabezpečovania kvality vo vysokoškolskom vzdelávaní v národnom i medzinárodnom rozmere. Literatúra 1. CROSIER, D., RUFFIO, P. Vysokoškolské vzdelávanie v Európe 2009: Vývoj v bolonskom procese. Brusel: EACEAC, Eurydice, 2009. ISBN 978-92-9201-031-7. 2. DESIRE. First Informational Bulletin. Dostupné na: http://zntu.edu.ua/uploads/tempus/DesIRE/20141015/Informational_Bulletin_1.pdf 3. DESIRE. Development of Embedded System Courses with implementation of Innovative approaches for integration of Research, Education and Production in UA, GE, AM. Flyer. Dostupné na: http://tempus-desire.thomasmore.be/data/promotion/DESIRE_flyer2.pdf 4. DROTÁROVÁ, E. Syndróm vyhorenia u učiteľov a iných pracovníkov v pomáhajúcich profesiách. Dostupné na: http://www.pulib.sk/elpub/FHV/Kubani2/index.htm 5. EHEA. Realising the European Higher Education Area: Communiqué of the Conference of Ministers responsible for Higher Education in Berlin on 19 September 2003. Dostupné na: http://www.ehea.info/Uploads/Declarations/Berlin_Communique1.pdf 6. ENQA. Normy a smernice na zabezpečovanie kvality v Európskom priestore vysokoškolského vzdelávania. 3. vyd. Helsinki: ENQA, 2009. ISBN 978-952-5539-23-3. 7. ESG – The Standards and Guidelines for Quality Assurance; ENQA, 2009 8. HAŠKOVÁ, A., MALÁ, E., KOZÍK, T. Uplatňovanie interdisciplinarity v nových trendoch vo vzdelávaní. e-TEFL. Zborník príspevkov z medzinárodnej vedeckej konferencie. s. 5 – 12. Nitra: UKF, 2014. ISBN 978-80-5580730-0. 9. HENNIG, C. Antistresový program pro učitele. Praha: Portál, 1996. ISBN 80-7178-093-6. 10. MŠVVaŠ SR. Dôvodová správa návrhu zákona, kterým sa mení a dopĺňa zákon č. 131/2002 Z.z. o vysokých školách. 2009. Dostupné na: www.nrsr.sk/web/dynamic/Download.aspx?DocID=327556 11. ONDERČOVÁ, V. Kto je vyhorený učiteľ? Prešov: MPC, 2003 12. Zákon č. 131/2002 Z.z. o vysokých školách a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov. Dostupné na: http://www.minedu.sk/860-sk/zakony/ Kontaktné adresy: Alena Hašková, Prof. PaedDr. CSc., Katedra techniky a informačných technológií, Pedagogická fakulta UKF, Dražovská cesta 4, 949 74 Nitra, SK, tel.: +421 37 6408 335, e-mail: [email protected] Peter Kuna, Mgr. PhD., Katedra techniky a informačných technológií, Pedagogická fakulta UKF, Dražovská cesta 4, 949 74 Nitra, SK, tel.: +421 37 6408 339, e-mail: [email protected] Eva Malá, Prof. PhDr. CSc., Katedra lingvodidaktiky a interkultúrnych štúdií, Pedagogická fakulta UKF, Dražovská cesta 4, 949 74 Nitra, SK, tel.: +421 37 6408 314, e-mail: [email protected] Príspevok bol publikovaný s finančnou podporou projektu KEGA 023UKF-4/2013

88


MOŽNOSTI PODPORY V MATEŘSKÉ ŠKOLE

POLYTECHNICKÉHO

VZDĚLÁVÁNÍ

HAVELKA Martin, CZ Resumé Příspěvek prezentuje možnosti využití vybrané konstrukční stavebnice Lego Duplo při rozvoji polytechnického vzdělávání v podmínkách mateřské školy. Akcentován je význam konstrukčních her a činností jako nedílná součást edukačního procesu v mateřské škole. Problematika je řešena v kontextu technické výchovy a jejích specifik na podkladě aktuálních vzdělávacích trendů v dané oblasti. Klíčová slova: mateřská škola, polytechnické vzdělávání, konstrukční stavebnice Lego Duplo, herní aktivity. POSSIBILITIES TO SUPPORT OF POLYTECHNIC EDUCATION AT KINDERGARTEN Abstract The article presents possibilities to use the selected construction kit Lego Duplo during the development of the polytechnic education in the conditions of kindergarten. The importance of the constructive games and activities is accented while they are considered a substantial element of the educational process at kindergarten. The issue is solved in a context of technical education and its specific properties based on the current educational trends in the given area. Key words: kindergarten, polytechnic education, construction kit Lego Duplo, game activities. Úvod Technika je jako složka hmotné kultury nedílnou součástí každodenního života dospělých i dětí. Technická výchova je specifická zvláště vztahem mezi společenskými a přírodními jevy, využívá přírodních zákonitostí k uspokojení společenských potřeb. Současný člověk je na technice existenčně závislý. Základní filosofie polytechnického vzdělávání vychází z faktu, že technika je jedním z rozhodujících činitelů současného i budoucího bytí. Proto je třeba, již od nejmladšího věku dětí, rozvíjet znalosti, dovednosti a především kladné postoje k technice i jejímu využívání tak, aby pozitivně ovlivňovala kvalitu života v současné kultuře. Technická výchova obecně zahrnuje, kromě obecného civilizačního pokroku, také individuální a sociální dimenzi vzdělanosti. Formovat vztah k technice jako k výsledku lidské kultury a jejímu humanistickému využívání znamená seznamovat se se základními principy, rozvíjet vlastní schopnosti a hodnotit vztah k technice také ze sociálního hlediska a dále také přispívat k pochopení celé problematiky v nejširších souvislostech. (6) Polytechnické vzdělávání v mateřské škole Pokusme se formulovat cíle polytechnického vzdělávání v mateřské škole. Zahrnuty jsou jak znalosti a dovednosti, tak postoje a chování dětí. Na kognitivní úrovni třeba děti seznámit s nejběžnějšími nástroji a pomůckami, s technickými materiály a se způsoby jejich zpracování a s dalšími možnostmi využití materiálů. Dovednostní složka je zastoupena manipulací s vybranými materiály, praktickou činností s využitím různých technik zpracování, ale také dovedností komunikace, spolupráce a řešení problémů na elementární úrovni. Na postojové rovině je třeba

1

89


v dětech pěstovat racionální vztah k technice (s ohledem na její klady i zápory), pozitivní vztah k práci a rozvíjet kreativitu a podporovat sebevyjádření. (2) 2

Specifika dětí předškolního věku v kontextu technické výchovy Smyslové vnímání dětí předškolního věku patří mezi nejvýznamnější procesy. Vzrůstá schopnost bezděčného zapamatování, dítě je schopno vnímat více podrobností na známých objektech (velikost, tvar, barva, postupně i čas), což se odráží v jeho pestřejší praktické aktivitě. (8) Je-li v této etapě vzdělávání cílem rozvoj poznávacích schopností dítěte, je třeba mu zprostředkovávat jednoduché manipulační úkony a praktické činnosti jak s běžnými objekty, tak s pomůckami specifickými pro technickou výchovu. Pro polytechnické vzdělávání jsou typické např. konstruktivní aktivity a činnosti směřující k vytváření adekvátních pracovních návyků. (7) 3

Herní aktivita dítěte Zvláště na počátku života lidského jedince je hra jeho přirozenou součástí. Jako malí si hrajeme pro radost, hra je formou kontaktu s našimi blízkými. Proto snad hru primárně nevnímáme jako učební činnost, i když tomu tak ve skutečnosti je. Jakmile hru zařadíme jako prostředek pro dosažení výukových cílů, stává se z didaktického hlediska prostředkem výchovy a vzdělávání. Herní aktivita přináší dítěti radost, potěšení, slouží k pobavení a významně se podílí na rozvoji jeho smyslů, myšlení, znalostí a postojů, je nepostradatelná pro jeho rovnoměrný vývoj. Z hlediska organizačního lze hru klasifikovat jako: • neřízenou – kdy je herní aktivita žáka spontánní a nemusí mít žádná pravidla (dítě si maluje, hraje si s hračkou apod.), není ohraničena časem a cílem herní činnosti. • řízenou, kdy je herní aktivita žáka řízena na základě předem určených pravidel (nejrůznější typy her s pevnými pravidly) a s jasně stanovenými cíli, které ovlivňují nebo ohraničují čas, po který se herní činnost uskutečňuje. S. Koťátková poukazuje na fakt, že volná herní aktivita, která je vlastní dětem předškolního věku je sice respektována u batolat a mladších předškoláků, ale u starších předškoláků již má řada rodičů i vychovatelů tendenci tuto herní aktivitu ovlivňovat a usměrňovat směrem k herní aktivitě řízené. V této souvislosti autorka upozorňuje na riziko, že při vyšší míře ingerence vychovatelů do herních aktivit v tomto smyslu můžeme způsobit, že dítě ztratí schopnost samo si vyplnit volný čas činností plynoucí z vlastní iniciativy, seberealizací, v čemž lze spatřovat závažný problém. (4) 4

Hračky, stavebnice Řada herních aktivit dětí je spojena s využitím specifických materiálních prostředků. Takovým materiálním prostředkem může být specifický hmotný předmět (hračka), určený pro daný smysl hry. V řadě případů zastupují funkci hračky (hmotného prostředku ke hře) obyčejné předměty, nástroje apod. Jedním z materiálních didaktických prostředků uplatnitelných v podmínkách mateřské školy je i stavebnice. Z hlediska didaktiky chápeme tento termín jako soubor částí (dílů) tvořících celek, který ve výuce používáme jako prostředek pro podporu dosažení cílů výuky. Hledisek pro členění stavebnic je více, jako příklad uvádíme: • pedagogicko-psychologické hledisko, zde rozlišujeme stavebnice demonstrační a stavebnice žákovské, • odborně-technické hledisko, zde rozlišujeme stavebnice konstrukční a stavebnice elektrotechnické.

90


V předškolním vzdělávání jsou pro nejmladší děti (starší 18-ti měsíců) určeny soupravy, které obsahují kostky Lego Duplo. V další části se zaměříme na možnosti využití setu 9660 Jednoduché konstrukce. 5

Charakteristika setu Lego Duplo 9660 Jednoduché konstrukce Set Jednoduché konstrukce (obr. 1) tvoří 107 DUPLO dílů včetně specifických prvků (kladky se šňůrami, hřídele, háky a další součásti) potřebných ke zvedání břemen. Realizované herní aktivity jsou zacíleny na pochopení působení sil ve statických konstrukcích (věže, hradby, mosty). Souprava je navržena pro práci čtyř dětí. Set obsahuje námětové karty motivující k modelování jednoduchých konstrukcí a k práci se soupravou ve třídě. Cílem herních aktivit je rozvoj poznání o statických konstrukcích věží, mostů, valů aj. a zkoumání vybraných zákonitostí rovnováhy a pohybu s použitím metody řešení problémů a laborování.

Obr. 1 – Set Lego Duplo 9660 Jednoduché konstrukce (1) Cílová skupina (věk dětí): Materiální zabezpečení: Legislativní ukotvení v RVP Řešená problematika: Struktura činnosti:

Použitá literatura:

5+ Set Lego Duplo 9660 Jednoduché konstrukce RVP PV Vzdělávací oblast: 5.2 Dítě a jeho psychika Podoblast: 5.2.2 Poznávací schopnosti a funkce, představivost a fantazie, myšlenkové operace Na základě souboru manuálních činností dětí realizovaných v malé skupině děti pochopí vybrané elementární zákonitosti fungování věcí kolem nás (rovnováha, pevnost, stabilita těles, poloha těžiště, aj.).1 Námětové listy a metodické materiály, které jsou součástí setu.

1

Podrobný rozpis dovedností, které lze rozvíjet s použitím uvedeného didaktického prostředku v podmínkách MŠ a činnosti, jimiž jsou tyto dovednosti rozvíjeny, uvádí příloha č. 1.

91


•

Úvod Předkládané aktivity jsou zaměřeny na rozvoj dítěte v oblasti poznávání fungování okolního světa. Rádi bychom zdůraznili aktuálnost dané oblasti právě z důvodu stále více alarmujících výsledků žáků v mezinárodních srovnáváních v technické gramotnosti (mj.). Prezentovaná činnost může podpořit rozvoj představivosti dítěte při konstruování základních prekonceptů o elementárních matematicko-geometrických a fyzikálních zákonitostech, dále podporuje rozvoj pravo-levé či prostorové orientace a rozvoje jemné motoriky. Správné a včasné „nastartování“ těchto kategorií rozvoje u dítěte může podpořit jeho pozdější školní úspěšnost. •

Teoretická část Realizací dále prezentovaných aktivit lze naplnit tyto aspekty činnosti dětí: - spontánní hra, - řízená herní aktivita, - činnost umožňující dosáhnout prožitku spokojenosti a radosti, - realizace úkolů s viditelným cílem a výsledkem, které dítěti umožní zažít úspěch, - cvičení organizačních dovedností dětí.

•

Praktická část - cíl pro pedagoga o rozvoj poznatků, schopností a dovedností umožňujících pocity, získané dojmy a prožitky správně pochopit a zprostředkovat, -

cíl pro žáka o kognitivní objevit (subjektivně) princip řešení souboru předkládaných úloh problémového charakteru, rozlišovat jednotlivé prvky stavebnice dle funkce, tvarů a barev, zhodnotit správnost vlastního řešení, o afektivní aktivně přijímat nabízenou činnost, pozitivně reagovat na úspěch (příp. odpovídajícím způsobem reagovat na neúspěch), akceptovat úkoly spojené s činností, o psychomotorický procvičovat jemnou motoriku, procvičovat pravo-levou orientaci a prostorovou orientaci.

- výstup pro žáka V rámci očekávaných výstupů deklarovaných v RVP PV (7) směřujeme k dosažení finální úrovně v těchto oblastech: - prožívat radost ze zvládnutého a poznaného, - vyvinout volní úsilí, soustředit se na činnost a její dokončení, - respektovat předem vyjasněná a pochopená pravidla, - zorganizovat si hru. -

rozvoj klíčových kompetencí: o kompetence k učení – pozoruje, zkoumá, objevuje, dává do souvislostí, experimentuje,

92


o kompetence k řešení problémů – problémy řeší na základě bezprostřední zkušenosti, postupuje cestou pokusu a omylu, spontánně vymýšlí nová řešení problémů a situací, hledá různé varianty řešení, využívá při tom dosavadních zkušeností, fantazii a představivost, o kompetence činnostní a občanské – svou činnost a hru se učí plánovat, organizovat, řídit a vyhodnocovat; odhaduje rizika svých nápadů, dokáže měnit postup řešení při změně podmínek a přizpůsobovat se daným okolnostem. •

Vzdělávací aktivity Set Lego Duplo 9660 Jednoduché konstrukce obsahuje 16 námětových listů (3) ve formě karet z tvrdého kartonu. S nimi lze realizovat rozsáhlý soubor aktivit zaměřených na zkoumání elementárních zákonitostí fungování věcí kolem nás (rovnováha, pevnost, stabilita těles, poloha těžiště, aj.). Karty 1 až 3 navozují aktivity, při kterých mají děti objevit fakt, že stabilita postaveného prvku (konstrukce) závisí na jeho tvaru a rozložení hmotnosti tělesa. Děti si mají osvojit pojmy: základna, rovnováha, šířka, výška, stabilita, protiváha, aj. A. Karta 1 - Ptáček /stabilita, těžiště/ - Požádáme děti, aby postavily model ptáčka dle karty 1, viz obr. 2. - Požádáme děti, ať předpoví, co se stane, když ptáčkovi na zobák přidají několik kostek. Vyzveme je, aby to vyzkoušely. - Zeptáme se dětí, co je třeba udělat, aby se stabilita ptáčka zase obnovila. Vyzveme je, aby to vyzkoušely v praxi, viz obr. 3.

Obr. 2 – Sestavený model ptáčka dle námětového listu (foto autor)

-

Obr. 3 – Možné řešení úkolu (foto autor)

Zeptáme se, zda lze ptáčka postavit vyššího, širšího, stabilnějšího. Opět je vyzveme, aby to vyzkoušely v praxi. Zadáme dětem úkol zaměřený na modifikaci prvku sestaveného podle námětového listu: Postavte vlastní zvíře tak, aby bylo stabilní.

B. Karta 2 – Zkoumání stability tělesa /stabilita, těžiště/ - Požádáme děti, aby posoudily, zda stabilita 3 těles na kartě 2 je stejná. /Postavte 3 věže dle obrázku (obr. 4). Myslíte si, že když je postavíme na desku, a budeme ji postupně

93


-

naklánět, spadnou všechny tři věže při stejném náklonu, nebo spadne každá při jiném naklonění? Požádáme děti, aby svůj soud prakticky ověřily a vyslovily závěr (obr. 5).

Obr. 4 – Sestava pro experiment k odvození pojmu těžiště tělesa (foto autor)

Obr. 5 – Realizace experimentu k odvození pojmu těžiště tělesa (foto autor)

Za nakláněnou desku lze umístit čtvrtku tuhého papíru a zakreslit na ni, při jakém náklonu která věž padá. Jako první padá při mírném náklonu červená věž, její těžiště je nejvýše. Potom při větším náklonu současně padají zbylá žlutá i zelená věž. Obě mají rozdílnou hmotnost, ale shodnou polohu těžiště. C. Karta 3 – Zkoumání stability zavěšeného tělesa /stabilita, těžiště, rozložení hmoty tělesa/

94


Sestavte nosník ve tvaru písmene „C“ a loutku se závěsem dle námětového listu Karta 3. - Požádáme děti, aby posoudily, co se stane, když na nosník ve tvaru písmene „C“ zavěsí loutku, viz obr. 6. - Nyní nechte celý model viset z hrany stolu, parapetu apod. - Dotazujte se dětí, zda znají nějaké (balanční) hračky, které se vyvažují, popř. se zavěšením dají vyvážit.

Obr. 6 – Realizace experimentu ke zkoumání stability zavěšeného tělesa (foto autor)

-

Změňte pozici háčku, za který je loutka zavěšena na nosníku ve tvaru písmene „C“. Co se stane a proč?

Hmota zavěšené loutky má vliv na rozložení hmoty nosníku ve tvaru písmene „C“, který je zavěšen. Dle toho kam je umístěn háček se mění pozice zavěšeného nosníku ve tvaru písmene „C“. Pojem rozložení hmoty je pro děti obtížný, ale čím více děti experimentují s vlivem polohy zavěšení loutky na polohu zavěšeného tělesa, tím více si uvědomí souvislost mezi vyvážeností modelu a rozložením jeho hmoty. Karty 4 až 6 navozují aktivity, při kterých mají děti objevit fakt, že stabilita postaveného prvku (konstrukce) závisí na způsobu spojení jednotlivých prvků, které konstrukci tvoří. Děti si mají osvojit pojmy: zámkové uspořádání, vazba kostek, překrývání, posílení, chatrnost, pevnost, aj. D. Karta 4 – Zkoumání vlivu vazby kostek na pevnost sestaveného modelu Dle námětového listu Karta 4 sestavte stěnu s vazbou kostek a stěnu bez vazby, viz obr. 7. - Požádáme děti, aby posoudily, zda má způsob kladení kostek k sobě vliv na pevnost postaveného modelu.

95


-

Vyzvěte děti, aby svůj soud ověřily s použitím míčku, který proti sestavené stěně pošlou.

Obr. 7 – Realizace experimentu ke zkoumání vlivu vazby kostek na pevnost tělesa (foto autor)

E. Karta 5 – Rybaříme /vliv způsobu konstrukce na pevnost celku/ Dle námětového listu Karta 5 sestavte s dětmi rybářský prut, viz obr. 8. - Nechte děti otestovat, jak těžká tělesa (jak těžkou rybu) prut unese. - Požádáme děti, aby posoudily, co se stane, když prut otočíme. Ověřte s dětmi experimentem.

Obr. 8 – Realizace experimentu ke zkoumání vlivu vazby kostek na pevnost prutu (foto autor)

-

Požádáme děti, aby dále experimentovaly se způsobem stavby prutu. (Jak je třeba prut sestavit, aby byl dlouhý, pevný a při tom lehký?) Lze rozpracovat různé lovecké a rybářské hry, při kterých lze dále využít magnetky s obrázky apod.

F. Karta 6 – Stavíme střechu /vliv způsobu konstrukce na pevnost celku/

96


Dle námětového listu Karta 6 sestavte s dětmi střechu, viz obr. 9. - Zeptejte se dětí, zda když střechu umístíme do umývadla a necháme na ni shora téct vodu, zda ji propustí, nebo nepropustí. Poté prakticky ověřte. - Zeptejte se dětí, zda všechny budovy mají čtyři stěny a střechu. Existují budovy se třemi zdmi a střechou, nebo budovy se střechou a čtyřmi podpěrami v rozích?

Obr. 9 – K realizaci experimentu se střechou /vlivu vazby kostek na pevnost tělesa/ (foto autor)

-

Požádejte děti, aby z vrcholu střechy odstranily kostku 2×2 a poté na střechu položily knihy. Co bude slabým místem konstrukce a proč? Pokuste se s dětmi postavit střechu sportovního stadionu – aby na diváky nemohlo pršet a přesto byla plocha stadionu otevřená a poskytovala dostatek světla, viz např. obr. 10.

Obr. 10 – Ilustrativní obrázek k úloze – Londýnský olympijský stadion (5)

Vzhledem k rozsahu statě není možné popsat veškeré aktivity, které lze realizovat se stavebnicí Lego Duplo 9660 Jednoduché konstrukce. Další aktivity se proto pokusíme charakterizovat alespoň ve stručnosti:

97


-

aktivity směřující k odhalení zákonitostí pevnosti konstrukce (vliv tvaru zarážky na knihy na její pevnost), aktivity směřující k odhalení zákonitostí stability prvku v závislosti na velikosti jeho podstavy, použití stabilizačních lan u stožárů, aktivity směřující k odhalení zákonitostí pevnosti lávky v závislosti na jejím ukotvení, aktivity směřující k odhalení zákonitostí rotujícího tělesa (setrvačník, osa), aktivity směřující k odhalení zákonitostí kloubu a dvojzvratné páky, aktivity směřující k odhalení zákonitostí klenby, mostního oblouku a mostu, aktivity směřující k odhalení zákonitostí kloubového spojení.

Domníváme se, že z výše uvedeného je zřejmý způsob práce se stavebnicí a možné přínosy jejího zařazení do MŠ. V následující části se zaměříme na možnosti evaluace cílů realizovaného procesu. •

Evaluace cílů Pedagog průběžně pozoruje spontánní hru dítěte s ohledem na jeho pokroky. Zaznamenává vstupní úroveň a zjištěné změny (pokud se uvedené aktivity opakují) do diagnostického archu. Sledovány jsou následující aspekty: - rozpoznání prvků stavebnice z hlediska rozpoznání vybraných geometrických tvarů, - úroveň manipulace s prvky stavebnice, - koordinace pohybu při aktivitách, - koordinace ruky a oka, - úroveň fantazie, tvořivost, - způsob řešení problémové situace, - úroveň prostorové orientace, - dodržování pravidel hry. Zjištěné údaje dobře ilustrují pokroky dítěte a dosaženou úroveň dané dovednosti. Závěr Technika je fenoménem doby a nedílnou součástí života dospělých i dětí. S ohledem na potřeby trhu práce je vhodné vyhledávat a rozvíjet talenty. Je tedy třeba, aby i technika byla ve vhodné formě systematicky a cíleně aplikována do výuky již do preprimárního vzdělávání. Celospolečenská potřeba technického vzdělávání se odráží v mnoha projektech koncipovaných na rozvoj a prohloubení znalostí, dovedností i postojů vážících se k technické výchově a vzdělávání. V souladu s interdisciplinárním zaměřením jak preprimárního vzdělávání, tak technické výchovy je možné efektivně propojovat znalosti žáků s praktickými dovednostmi a jejich uplatněním v životě. Pomineme-li aspekt finanční, je učitel jedním z určujících faktorů z hlediska volby zařazení vybraného materiálního didaktického prostředku do výuky v mateřské škole. Je tedy patrné, že učitel, jeho profesní kompetence, schopnosti, dovednosti a postoje jsou klíčovými faktory, ovlivňujícími úroveň a kvalitu implementace konstrukčních činností do aktivit dítěte v mateřské škole. Je tak na místě klást si otázky, zda učitelé mateřských škol vědí o uvedených konstrukčních stavebnicích, a na jaké úrovni jsou schopni je efektivně uplatnit v edukační realitě. Významnou skutečností je také osobní postoj učitelů k této problematice a zájem se v uvedené oblasti nadále vzdělávat. Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu CZ.1.07/2.3.00/20.0166 Centrum teorie vzdělávání přírodovědných oborů.

98


Literatura 1. 9660 Jednoduché konstrukce EDUXE. EDUXE.cz [online]. 2015 [cit. 2015-05-12]. Dostupné z: http://www.eduxe.cz/product/9660-jednoduche-konstrukce-210/ 2. BAJTOŠ, Ján a Jozef PAVELKA. Základy didaktiky technickej výchovy. Prešov: Prešovská univerzita, 1999. ISBN 80-88722-46-2. 3. Didaktické materiály dodané se setem 9660 Jednoduché konstrukce. ISBN nemá. 4. KOŤÁTKOVÁ, Soňa. Dítě a mateřská škola: co by měli rodiče znát, učitelé respektovat a rozvíjet. 2., rozš. a aktualiz. vyd. Praha: Grada, 2014, 256 s. Pedagogika (Grada). ISBN 978802-4744-353. 5. Olympijský stadion bude definitivně využívat West Ham. Česká televize [online]. 2015 [cit. 2015-06-14]. Dostupné z: http://www.ceskatelevize.cz/sport/fotbal/zahranici/219965olympijsky-stadion-bude-definitivne-vyuzivat-west-ham/ 6. PROCHÁZKOVÁ, Ivona. Technická výchova - součást humanistického modelu pregraduální přípravy učitelů. 1. vyd. Olomouc Praha: Votobia, 2004, ISBN 80-722-0213-8. 7. Rámcový vzdělávací program pro předškolní vzdělávání. 1. vydání. [online]. Praha: Výzkumný ústav pedagogický, 2006. 48 s. [cit. 2015-04-13]. ISBN 80-87000-00-5. Dostupné z WWW: . 8. VÁGNEROVÁ, Marie. Vývojová psychologie, Praha: Karolinum, 1997. 353 s. Kontaktní adresa: Martin Havelka, Mgr., Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta Univerzity Palackého v Olomouci, Žižkovo nám. 5, 771 40, Olomouc, tel.: +420 585 635 812, e-mail: [email protected]

99


Příloha č. 1 - Dílčí vzdělávací cíle realizovatelné při zapojení konstrukční stavebnice z řady Lego Duplo (Zpracováno s použitím (7, s. 16-30)) Konstrukční stavebnice řady Lego Duplo umožňují rozvoj následujících dovedností dětí: • rozvoj jeho pohybových i manipulačních dovedností, zdokonalování dovedností v oblasti hrubé i jemné motoriky, • rozvoj a užívání všech smyslů, • rozvoj jeho intelektu, řeči a jazyka, poznávacích procesů a funkcí, jeho kreativity a sebevyjádření, • rozvoj řečových schopností a jazykových dovedností receptivních (vnímání, naslouchání, porozumění) i produktivních (výslovnosti, vytváření pojmů, mluvního projevu, vyjadřování) • rozvoj komunikativních dovedností (verbálních i neverbálních) a kultivovaného projevu • rozvoj poznatků, schopností a dovedností umožňujících pocity, získané dojmy a prožitky vyjádřit • vytváření elementárního povědomí o okolním světě a jeho dění, o vlivu člověka na životní prostředí, o širším přírodním, kulturním i technickém prostředí, o jejich rozmanitosti, vývoji a neustálých proměnách • přirozené pozorování blízkého prostředí a života v něm, okolní přírody, kulturních i technických objektů, • poučení o možných nebezpečných situacích a dítěti dostupných způsobech, jak se chránit (manipulace s některými předměty a přístroji, technické přístroje, objekty a jevy), • praktické užívání technických přístrojů, hraček a dalších předmětů a pomůcek, se kterými se dítě běžně setkává, • kognitivní činnosti (kladení otázek a hledání odpovědí, diskuse nad problémem, vyprávění, poslech, objevování), • osvojení si praktických činností, na jejichž základě se dítě seznamuje s různými přírodními i umělými látkami a materiály ve svém okolí a jejichž prostřednictvím získává zkušenosti s jejich vlastnostmi (praktické pokusy, zkoumání, manipulace s různými materiály a surovinami). Rozvoje uvedených dovedností docílíme při realizaci následující vzdělávací nabídky: • manipulační činnosti a jednoduché úkony s předměty, pomůckami, nástroji, náčiním, materiálem; činnosti seznamující děti s věcmi, které je obklopují a jejich praktickým používáním, • konstruktivní činnosti, • jednoduché pracovní činnosti, • činnosti směřující k prevenci úrazů, • společné diskuse, rozhovory, individuální a skupinová konverzace (vyprávění zážitků, příběhů, vyprávění podle skutečnosti i podle obrazového materiálu, podle vlastní fantazie, sdělování slyšeného druhým apod.), • komentování zážitků a aktivit, samostatný slovní projev na určité téma • rozvoj, zpřesňování a kultivace smyslového vnímání, přechod od konkrétně názorného myšlení k myšlení slovně-logickému, • rozvoj tvořivosti (tvořivého myšlení, řešení problémů), • posilování přirozených poznávacích citů (zvídavosti, zájmu, radosti z objevování apod.), • přímé pozorování přírodních, kulturních i technických objektů i jevů v okolí dítěte, rozhovor o výsledku pozorování, • záměrné pozorování běžných objektů a předmětů, určování a pojmenovávání jejich vlastností (velikost, barva, tvar, materiál, dotek, chuť, vůně, zvuky), jejich charakteristických znaků a funkcí, • motivovaná manipulace s předměty, zkoumání jejich vlastností, • konkrétní operace s materiálem (třídění, přiřazování, uspořádání, odhad, porovnávání apod.), • spontánní hra, volné hry a experimenty s materiálem a předměty, • námětové hry a činnosti, hry nejrůznějšího zaměření podporující tvořivost, představivost a fantazii (konstruktivní aktivity) • řešení myšlenkových i praktických problémů, hledání různých možností a variant,

100


• • • • • • • • • • • •

činnosti zaměřené k vytváření (chápání) pojmů a osvojování poznatků (vysvětlování, objasňování, odpovědi na otázky, práce s obrazovým materiálem), hry a praktické úkony procvičující orientaci v prostoru i v rovině, činnosti zaměřené k seznamování se s elementárními číselnými a matematickými pojmy a jejich symbolikou (číselná řada, číslice, základní geometrické tvary, množství apod.) a jejich smysluplné praktické aplikaci, spontánní hra činnosti nejrůznějšího zaměření vyžadující (umožňující) samostatné vystupování, vyjadřování, obhajování vlastních názorů, rozhodování a sebehodnocení, příležitosti a hry pro rozvoj vůle, vytrvalosti a sebeovládání, cvičení organizačních dovedností, estetické a tvůrčí aktivity, kooperativní činnosti ve dvojicích, ve skupinkách, spoluvytváření přiměřeného množství jasných a smysluplných pravidel soužití ve třídě, skupinové aktivity (konstruktivní projekty) umožňující dětem spolupodílet se na jejich průběhu i výsledcích, tematické hry seznamující dítě s různými druhy zaměstnání, řemesel a povolání, s různými pracovními činnostmi a pracovními předměty.

101


VYUŽITÍ KONSTRUKČNÍCH STAVEBNIC LEGO V PŘEDŠKOLNÍM VZDĚLÁVÁNÍ HAVELKA Martin – ČÁSTKOVÁ Pavlína, CZ Resumé Příspěvek se zabývá problematikou využití konstrukčních stavebnic Lego ve vzdělávacím procesu v mateřské škole s akcentem na rozvoj poznávacích procesů a myšlení dětí prostřednictvím hry. Příspěvek předkládá dílčí výsledky analýzy stavebnicových souprav Lego, na jejichž podkladě jsou blíže specifikovány dva vybrané sety a nastíněny možnosti práce s nimi v rámci technického vzdělávání v mateřské škole. Klíčová slova: předškolní vzdělávání, dítě předškolního věku, polytechnická výchova, konstrukční stavebnice LEGO Duplo, rozvoj poznávacích procesů a myšlení dětí předškolního věku. USING THE LEGO CONSTRUCTION KITS IN PRESCHOOL EDUCATION Abstract This paper deals with the problems of using the Lego construction kits in kindergartens emphasizing development of cognitive processes and thinking of children through playing and games. This paper introduces partial results of Lego construction kits analysis; based on that two selected sets are specified in more details and possible ways of using them in technical education at kindergartens are outlined. Key words: preschool education, preschool child, polytechnic education, LEGO Duplo construction kits, development of cognitive processes and thinking of preschool children. Úvod Technika a její vliv na život člověka je typickým úkazem současné doby. Je nedílnou součástí každodenního života dospělých i dětí, jako složka hmotné kultury ovlivňující veškerý rozvoj věd, umění či sportu. Technická výchova je specifická zejména vztahem mezi společenskými a přírodními jevy, kdy využívá přírodních zákonitostí k uspokojení společenských potřeb. To způsobilo, že současný člověk je na technice existenčně závislý. Základní filosofie technické výchovy vychází z faktu, že technika je jedním z rozhodujících činitelů současného i budoucího bytí. Z tohoto důvodu je třeba, již od nejmladšího věku dětí, rozvíjet znalosti, dovednosti a především kladné postoje k technice i jejímu využívání tak, aby pozitivně ovlivňovala kvalitu života v současné kultuře. Na výuku technické výchovy v celé její šíři mají vliv zákonitosti techniky. Mezi tyto zákonitosti ovlivňující podobu technického vzdělávání od nejmladšího věku dětí patří: − jednota přírodních a společenských momentů v technice – každý technický objekt či systém spočívá v účelném využití přírodních zákonitostí, − determinovanost (určenost) techniky – technika vznikla jako prostředek dosahování cílů, − komplexní charakter techniky – součástí techniky jsou rovněž širší společenské (humanizační) aspekty jako např. bezpečnost, hygiena, ergonomie aj., − mnohost technických řešení – technika má alternativní charakter, existuje větší počet řešení vedoucích k cíli. (6) Technická výchova tedy zahrnuje, kromě obecného civilizačního pokroku, také individuální a sociální dimenzi vzdělanosti. Formovat vztah k technice jako k výsledku lidské kultury a jejímu

102


humanistickému využívání znamená seznamovat se se základními principy, rozvíjet vlastní schopnosti a hodnotit vztah k technice také ze sociálního hlediska. Současný žák proto nemůže být vzděláván a vychováván k pouhému poznání materiálů, pomůcek a porozumění technickým postupům, ale především k pochopení celé problematiky v nejširších souvislostech. (10) Na základě výše uvedeného je tedy možné formulovat cíle technické výchovy v mateřské škole, mezi které je nezbytné zahrnout jak znalosti a dovednosti, tak postoje a chování dětí. Na kognitivní úrovni třeba děti seznámit s nejběžnějšími nástroji a pomůckami, s technickými materiály a se způsoby jejich zpracování a s dalšími možnostmi využití materiálů. Dovednostní složka je pak zastoupena manipulací s materiálem, praktickou činností s využitím různých technik zpracování, ale také dovedností komunikace, spolupráce a řešení problémů na elementární úrovni. Na postojové rovině je třeba v dětech pěstovat racionální vztah k technice (s ohledem na její klady i zápory), pozitivní vztah k práci a rozvíjet kreativitu a podporovat sebevyjádření. (1) 1

Specifika dětí předškolního věku v kontextu technické výchovy Smyslové vnímání dětí předškolního věku patří mezi nejvýznamnější procesy. Vzrůstá schopnost bezděčného zapamatování, dítě je schopno vnímat více podrobností na známých objektech (velikost, tvar, barva, postupně i čas), což se odráží v jeho pestřejší praktické aktivitě. (13) V Rámcovém vzdělávacím programu pro předškolní vzdělávání (dále jen RVP PV) se smyslovým vnímáním dětí zabývá především oblast Dítě a jeho tělo. Cílem vzdělávacího úsilí v této oblasti je podpora uvědomění si vlastního těla dítěte ve smyslu rozvoje pohybových schopností i dovedností. Zejména pak koordinace pohybu v oblasti hrubé i jemné motoriky nezbytné k osvojení si praktických dovedností. Některé aspekty technické výchovy jsou také součástí environmentálně zaměřené vzdělávací oblasti Dítě a jeho svět zacílené na předávání elementárního povědomí o okolním dění ve světě a vlivu člověka na životní prostředí. Vzdělávací cíle této oblasti jsou orientovány na seznámení se s kulturou a technikou okolo nás, s živou a neživou přírodou, a to prostřednictvím praktické manipulativní činnosti, užíváním technických přístrojů, hraček a dalších pro dítě přirozených podnětů. Ve snaze co nejvíce rozvinout poznávací schopnosti žáka by měl pedagog dítěti zprostředkovávat jednoduché manipulační úkony a praktické činnosti jak s běžnými objekty, tak s pomůckami specifickými pro technickou výchovu. Z činností je možné uvést např. konstruktivní a grafické aktivity, činnosti směřující k ochraně zdraví i bezpečí – vytváření adekvátních pracovních návyků (prevence úrazů, hygienické zásady, odpočinková činnost aj.). (12) Kognitivní vývoj dítěte předškolního věku je podle Piageta (2) charakterizován názorným myšlením. Dítě slovem vyjadřuje pojmy, které lze dobře vnímat - postupuje od tzv. předpojmové úrovně (čtyřleté dítě) až po uvažování v celostních pojmech. Hovoříme o přechodu ze symbolické etapy do etapy názorového myšlení založeného na vlastním úsudku. Dítě je schopno usuzování a vyvozování závěrů pouze na základě vnímání. Myšlení v této vývojové etapě je tedy možné celkově označit jako předoperační (neřídí se logickými operacemi). (7). Dítě však poznává nejen rozvojem myšlení a poznání, ale také sociálním učením, prostřednictvím kterého si osvojuje určité normy chování a způsoby jednání. A to nejčastěji prostřednictvím hry. 2

Hra a herní aktivita dítěte Zvláště na počátku života lidského jedince je hra jeho přirozenou součástí. Již pro J. A. Komenského byla hra významným podnětem, který využil ve své pedagogické soustavě. Byl přesvědčen, že „hra se v životě dítěte stala stejnou potřebou jako výživa a spánek“. (3) Hra nás nadále provází celým životem. Jako malí si hrajeme pro radost, hra je formou kontaktu s našimi blízkými. Proto snad hru primárně nevnímáme jako učební činnost, i když tomu tak ve

103


skutečnosti je. Jakmile hru zařadíme jako prostředek pro dosažení výukových cílů, stává se z didaktického hlediska prostředkem výchovy a vzdělávání. Herní aktivita přináší dítěti radost, potěšení, slouží k pobavení a významně se podílí na rozvoji jeho smyslů, myšlení, znalostí a postojů. Společně s J. Činčerou (4) můžeme shrnout, že herní aktivita má tyto charakteristické rysy: − Hra jako znak. Hra je něco, co nemusí být zcela doopravdy, prováděním určitých činností poukazujeme na činnosti jiné (lov simuluje válčení apod.). − Emocionální angažovanost. Hra je zdrojem emocí, vzrušení plynoucího z nejistoty a neurčenosti průběhu a výsledku hry. Přináší prvky soutěže, zkoušky vlastních sil či schopností a dovedností obstát ve hře. − Pravidla. Pravidla hry, která je třeba respektovat, chceme-li se vyhnout sankci. − Soutěž. Hra téměř vždy obsahuje prvky soutěže – proti soupeři, proti nastavení hry, s časovým limitem… − Cíl. Cílem hráče je obstát ve hře, vyhrát. Cílem učitele je využít herní aktivitu jako prostředek porozumění, prostředek zvládnutí určitých dovedností či osvojení určitých postojů. J. Činčera upozorňuje na fakt, že hra, je-li správně a promyšleně podána, může se stát základním prostředkem komunikace mezi učitelem a studenty. Hra může být impulsem pro změnu fungování skupiny, prostředkem rozvoje osobního potenciálu jedince a prostředníkem v procesu jeho porozumění určitému problému. (4) J. Průcha uvádí, že „hra má mnoho aspektů: aspekt poznávací, procvičovací, emocionální, pohybový, motivační, tvořivostní, fantazijní, sociální, rekreační, diagnostický, terapeutický“. Dále uvádí, že „existují hry, k jejichž provozování jsou nutné speciální pomůcky (hračky, herní pomůcky, sportovní náčiní, nástroje, přístroje). (11, s. 78) Herní aktivita dítěte je nepostradatelná pro jeho rovnoměrný vývoj. V kategorizaci her se setkáváme s různými druhy her. Hry jsou děleny mj. podle významu, použití a účelu. Jejich klasifikací a specifickou kategorizací se zabývala řada autorů, např. Borecký, V., Severová, M., Mišurcová, V., Hadraba, I., Potůček, V. aj. Z hlediska organizačního lze hru klasifikovat jako: − neřízenou – kdy je herní aktivita žáka spontánní a nemusí mít žádná pravidla (dítě si maluje, hraje si s hračkou apod.), není ohraničena časem a cílem herní činnosti. − řízenou, kdy je herní aktivita žáka řízena na základě předem určených pravidel (nejrůznější typy her s pevnými pravidly) a s jasně stanovenými cíli, které ovlivňují nebo ohraničují čas, po který se herní činnost uskutečňuje. S. Koťátková poukazuje na fakt, že volná (též neřízená) herní aktivita, která je vlastní dětem předškolního věku je sice respektována u batolat a mladších předškoláků, ale u starších předškoláků již má řada rodičů i vychovatelů tendenci tuto herní aktivitu ovlivňovat a usměrňovat směrem k herní aktivitě řízené. V této souvislosti autorka upozorňuje na riziko, že při vyšší míře ingerence vychovatelů do herních aktivit v tomto smyslu můžeme způsobit stav, kdy dítě v důsledku obdobných zásahů ztratí schopnost samo si vyplnit volný čas činností plynoucí z vlastní iniciativy, seberealizací, v čemž spatřuje závažný problém. (5) 3

Analýza stavebnicových souprav Lego Řada herních aktivit je spojena s využitím specifických materiálních prostředků. Takovým materiálním prostředkem může být specifický hmotný předmět (hračka), určený pro daný smysl hry. V řadě případů zastupují funkci hračky (hmotného prostředku ke hře) obyčejné předměty, nástroje apod.

104


Jedním z materiálních didaktických prostředků uplatnitelných v podmínkách mateřské školy je i stavebnice. Z hlediska didaktiky chápeme tento termín jako soubor částí (dílů) tvořících celek, který ve výuce používáme jako prostředek pro podporu dosažení cílů výuky. Hledisek pro členění stavebnic je více, jako příklad uvádíme: − pedagogicko-psychologické hledisko, zde rozlišujeme stavebnice demonstrační a stavebnice žákovské, − odborně-technické hledisko, zde rozlišujeme stavebnice konstrukční a stavebnice elektrotechnické. V předškolním vzdělávání jsou pro nejmladší děti (starší 18-ti měsíců) určeny soupravy, které obsahují kostky Lego Duplo. Výhodou této řady stavebnicových sestav je její kombinovatelnost s Lego kostkami, které jsou určeny pro děti ve věku od 4 roků. Tabulka 1 (v příloze) uvádí přehled stavebnicových souprav vhodných pro zařazení do edukačního procesu v mateřské škole z hlediska technického vzdělávání. Celkem bylo analyzováno 19 stavebnicových souprav určených pro věkovou kategorii 1,5 roku až 7 let. Soupravy byly členěny dle následujících kritérií: − řada, − věk dětí, − zastoupení didaktických materiálů, − doplňkové funkce. Z celkového počtu 19 souprav jsme vyčlenili 13 vhodných pro oblast polytechnického vzdělávání (podrobnosti – viz příloha). Vybraný vzorek je pak složen z 9 stavebnicových souprav určených pro věkovou kategorii dětí od 1,5 roku do 3 let a 4 stavebnicové soupravy pro věkovou kategorii 4 až 6 let. Celkem jedenáct souborů patří do konceptu kostek Lego Duplo. Pouze dva stavebnicové soubory jsou svou charakteristikou určeny pro starší děti. Sedm ze stavebnicových souborů obsahuje metodické materiály v podobě metodických listů, námětových karet pro děti, aktivit a stavebních návodů. Dva z analyzovaných souborů mají charakter doplňkové sady a je vhodné je zařadit k ostatním konstrukčním souborům. Z uvedené analýzy vyplývá, že předškolní pedagogové mají v oblasti technického vzdělávání poměrně širokou škálu možností jak rozvíjet poznávací schopnosti, základy technického myšlení a technické gramotnosti. V rámci herních aktivit se současně rozvíjí také komunikativní kompetence a kompetence k řešení problémů (např. na bázi kritického myšlení). K dosažení úrovně stanovené v kurikulárních dokumentech je třeba systematicky a cíleně podporovat rozvoj dítěte při herní činnosti. Jako inspiraci pro realizaci těchto činností uvádíme možnosti aplikace stavebnic Lego v předškolním vzdělávání. Metodická řada činností pro rozvoj smyslového vnímání a myšlení dětí předškolního věku (upraveno dle (8)): − rozpoznat barvu i její odstíny, tvar dílů stavebnice, − postavit konstrukci (tobogán pro kuličku), − prozkoumat zákonitosti pádu předmětů, − všímat si vlastností dílů stavebnice, rozpoznat je (povrch, hmotnost, tvary, teplota), − najít díly stavebnice podle slovního pokynu, − rozpoznat díly stavebnice podle hmatu, − rozpoznat a třídit díly stavebnice podle jejich vlastností (jedné nebo více; barva, tvar, typ součásti, průhlednost, povrch) − poznat, které díly stavebnice k sobě významově patří (typ součásti), − určit, co mezi díly stavebnice nepatří,

105


− rozlišit drobné rozdíly, detaily (barevné odstíny, tvary), − napodobit činnost podle vzoru (postavit modely podle námětových listů a podle sestaveného modelu), − zdůvodnit, co je při řešení úkolu důležité (např. při stavbě vyšší konstrukce ví, že je třeba vybavit model širší základnou; vědět, jakým způsobem spojovat kostky při stavbě šikmé konstrukce), − postupovat při konstruování modelu podle instrukcí učitele, − domýšlet správná konstrukční řešení, řešit možnosti jejich změny, − sledovat běžné situace a jevy, časové následnosti a reagovat na ně (hledat odpovědi na otázky proč, jak, pokud, co se stane když, /v případě konkrétních vybraných sad např. zkoumá principy polohy a gravitace, zkoumá principy činnosti stavebních strojů a součinnosti stavebních profesí při realizaci tematických činností/). Pro dokreslení budou blíže specifikovány dva vybrané sety a možnosti práce s nimi v rámci polytechnické výchovy: A) • • •

Set Tvořivý konstruktér je určen pro volné i řízené herní aktivity dětí ve věku od 2 let. Řada: Lego Duplo Obsahuje: 124 dílů Uloženo v plastovém kontejneru

Obr. 1 – Set Tvořivý konstruktér (foto autor) Set Tvořivý konstruktér je tvořen převážně díly typickými pro řadu LEGO DUPLO. Doplňují jej 4 oboustranné kartonové karty s vyobrazeními. Realizace jednoduchých herních aktivit umožňuje položit základy matematických pojmů - čísla od jedničky do desítky a dále umožňují stavbu modelu dle předlohy – dětem blízká témata domov, zahrada, louka, les, zvířátka, moře umožňují realizovat aktivity zaměřené na rozvoj slovní zásoby, rozvoj jemné motoriky a kooperace dětí. B) • • •

Set Stroje je určen pro volné i řízené herní aktivity dětí ve věku od 3 let Řada: Lego Duplo Obsahuje: 95 dílů Uloženo v plastovém kontejneru

106


Set je vhodný pro realizaci volné herní aktivity nebo pro hru v malé skupině. Vedle již známého způsob stavby modelu osvojený dříve při práci s kostkami LEGO DUPLO, kdy se jednotlivé díly „zacvakávají“ do sebe děti při práci použijí nový prvek, přispívající k rozvoji jemné motoriky speciální nástroje – šroubovák s ráčnou „easy-click“, viz obr. 2 a obr. 3. Tato speciální element umožňuje dětem při stavbě modelu vybrané díly jednoduše spojit. Šroubovák se nasadí drážky šroubu a otáčí se jím ve směru pohybu hodinových ručiček, dokud neuslyšíme cvaknutí. Aktivitu dětem nejprve předvedeme a vyzveme je, aby to vyzkoušely. Speciální prvky setu umožňují sestavení jedinečných a věrných modelů, viz obr. 4.

Obr. 2 – Šroubovák s ráčnou „easy-click“ (foto autor)

Obr. 3 – Spoj dvou dílů s použitím šroubováku „easy-click“ (foto autor)

107


Obr. 4 – Set Stroje – modely sestavené pro realizaci herních aktivit (foto autor) Přiložený metodický materiál a námětové karty umožní realizaci volné herní aktivity, ale i hru v malé skupině cílenou na rozvoj jemné motoriky, rozvoj fantazie, prostorové orientace ale i řešení problémů reálného světa. Návrh herních aktivit se setem Stroje Malá skupina – hra 1

Volné herní aktivity, hra v malé skupině, stejně jako i další nápady a osvojení si nových poznatků a dovedností – herní aktivity uvedené v této části textu jsou ideální pro práci dvou až čtyř dětí. Hlavním tématem je zkoumání hmotnosti. Ilustrace na kartě 1 se také vztahuje k tomuto tématu a lze jí využít ke stimulaci diskuse na dané téma, ke stavbě modelů, ke spolupráci a ke hře. Je to příliš těžké!

1. Nejprve ukažte dětem ilustraci na kartě 1 (viz obr. 5 – Námětový list Karta 1 líc) a požádejte je, aby popsali, co vidí.

Obr. 5 – Námětový list Karta 1 líc – problémová situace (9)

108


2. Pak požádejte děti, aby identifikovali problém - v tomto případě musí pracovníci odstranit hromadu těžkých kamenů, než budou moci začít stavět. Povzbuďte děti k diskusi o možných řešeních.

3. Dále požádejte děti, aby sestavily s pomocí stavebnice jedno z navrhovaných řešení, například bagr (viz obr. 6 - Námětový list Karta 1 rub), nebo jiné zařízení, které může přemístit těžké kameny. 4. Když děti dokončí stavbu navrženého modelu, povzbuďte je, aby popsaly své řešení, a předvedly názorně, jak pracuje.

Obr. 6 – Námětový list Karta 1 rub – stavební návod (9) Další náměty pro realizaci herních aktivit Vyzvěte děti, aby postavily stavbu jako např. věž nebo dům. Porovnejte mezi sebou jednotlivá řešení, která děti realizovaly. Požádejte děti, aby s použitím stavebnice předvedli, jak musí pracovníci spolupracovat při vyklízení místa stavby od těžkých předmětů, aby mohli začít stavět. Požádejte děti, aby vytvořily seznam bezpečnostních pravidel pro případ stěhování těžkých předmětů. Osvojení si nových poznatků a dovedností – učení • Osobní, sociální a emoční vývoj - utváření vztahů Všimněte si, jak děti vzájemně spolupracují při návrhu a stavbě svých modelů. Vyzvěte děti, aby prodiskutovali, jak stavební dělníci spolupracují při práci. • Jazyk a komunikace - řeč Pozorujte, jak děti používají jazyk v souvislosti s řešením problémů týkajících se hmotnosti. Povzbuďte děti, aby popsaly své zážitky, které souvisí s hmotností těles. Můžete povzbudit děti, aby byla použita následující slovní zásobu: Konstrukce, pracovníci, hmotnost, lehký, kámen, pohyb, zařízení, bagr, bezpečnost, helma. • Porozumění světu - stavba strojů Vyzvěte děti k diskusi o tom, jak pracují různá zařízení sloužící pro manipulaci s těžkými předměty. Pozorujte, jak děti experimentovat s různými koncepty (řešeními), když navrhují svoje modely jednotlivých strojních zařízení.

109


Závěr Technika je moderním fenoménem doby a je každodenní nedílnou součástí života dospělých i dětí. Právě proto je třeba, aby byla systematicky a cíleně aplikována již do preprimárního vzdělávání. Celospolečenská potřeba technického vzdělávání se odráží v mnoha projektech koncipovaných na rozvoj a prohloubení znalostí, dovedností i postojů vážících se k technické výchově a vzdělávání. V souladu s interdisciplinárním zaměřením jak preprimárního vzdělávání, tak technické výchovy je možné efektivně propojovat znalosti žáků s praktickými dovednostmi a jejich uplatněním v životě. V rámci snahy o zkvalitnění technického vzdělávání v mateřských školách byla realizována analýza stavebních souprav Lego určených pro děti předškolního věku. Z analýzy vyplynulo, že učitelé mají dostatek možností, jak formou volné či řízené herní činnosti podpořit rozvoj poznávacích schopností i myšlení dětí již od předškolního věku. Je tedy patrné, že učitel, jeho profesní kompetence, schopnosti, dovednosti a postoje jsou klíčovými faktory, ovlivňujícími úroveň a kvalitu implementace konstrukčních činností do aktivit dítěte v mateřské škole. Na základě toho je vhodné si klást otázky, zda učitelé vědí o těchto didaktických pomůckách, a na jaké úrovni jsou schopni je efektivně uplatnit v edukační realitě. Významnou skutečností je také osobní postoj učitelů k této problematice a zájem se v uvedené oblasti nadále vzdělávat. Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu CZ.1.07/2.3.00/20.0166 Centrum teorie vzdělávání přírodovědných oborů. Literatura 1. BAJTOŠ, J. a PAVELKA, J. Základy didaktiky technickej výchovy. 1. vyd. Prešov: Prešovská univerzita, 1999. 148 s. ISBN 80-88722-46-2. 2. ČÁP, Jan a Jiří MAREŠ. Psychologie pro učitele. Vyd. 1. Praha: Portál, 2001, 655 s. ISBN 807178-463-X. 3. ČAPKOVÁ, Dagmar. Jan Amos Komenský, (1592-1670): přehled života a díla. Praha: Ústav pro informace ve vzdělávání, 1991. ISBN 80-211-0070-2. 4. ČINČERA, Jan. Práce s hrou: pro profesionály. Vyd. 1. Praha: Grada, 2007, 115 s. Pedagogika (Grada). ISBN 978-802-4719-740. 5. KOŤÁTKOVÁ, Soňa. Dítě a mateřská škola: co by měli rodiče znát, učitelé respektovat a rozvíjet. 2., rozš. a aktualiz. vyd. Praha: Grada, 2014, 256 s. Pedagogika (Grada). ISBN 978802-4744-353. 6. KROPÁČ, J., KUBÍČEK, Z., CHRÁSKA, M. a HAVELKA, M. Didaktika technických předmětů: vybrané kapitoly. 1. vyd. Olomouc, Univerzita Palackého, 2004. 223 s. ISBN 80244-0848-1. 7. LANGMEIER, Josef a Dana KREJČÍŘOVÁ. Vývojová psychologie. 2., aktualiz. vyd. Grada. 2006. Psyché (Grada). ISBN 80-247-1284-9. 8. NÁDVORNÍKOVÁ, Hana. Kognitivní činnosti v předškolním vzdělávání. Praha: Josef Raabe, c2011, 160 s. Nahlížet - nacházet. ISBN 978-80-86307-87-9. 9. Námětový list Karta 1 dodaný spolu se setem 45002 Stroje, ISBN nemá. 10. PROCHÁZKOVÁ, Ivona. Technická výchova - součást humanistického modelu pregraduální přípravy učitelů. 1. vyd. Olomouc Praha: Votobia, 2004, ISBN 80-722-0213-8. 11. PRŮCHA, Jan, Eliška WALTEROVÁ a Jiří MAREŠ. Pedagogický slovník. 7., aktualiz. a rozš. vyd. Praha: Portál, 2013, 395 s. ISBN 978-80-262-0403-9. 12. Rámcový vzdělávací program pro předškolní vzdělávání. 1. vydání. [online]. Praha: Výzkumný ústav pedagogický, 2006. 48 s. [cit. 2014-11-12]. ISBN 80-87000-00-5. Dostupné z WWW: . 13. VÁGNEROVÁ, Marie. Vývojová psychologie, Praha: Karolinum, 1997. 353 s.

110


Kontaktní adresa: Martin Havelka, Mgr., Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 812, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected] Pavlína Částková, Mgr., Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 808, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected]

111


Příloha: Tabulka 1: Obsahová analýza stavebnicových souborů Lego

112


PŘÍSPĚVEK OBECNĚ TECHNICKÉHO PŘEDMĚTU K PROBLEMATICE KARIÉROVÉHO ROZHODOVÁNÍ ŽÁKŮ ZÁKLADNÍCH ŠKOL HAVELKA Martin – KROPÁČ Jiří, CZ Resumé Příspěvek se zabývá možnostmi podpory kariérového rozhodování v rámci realizace výuky obecně technického předmětu. Vzdělávací oblast Člověk a svět práce přispívá k problematice volby další vzdělávací a profesní dráhy žáků jednak přímo - umožňuje žákům poznání vybraných profesí, jednak nepřímo - rozvíjením souboru měkkých dovedností, mezi něž patří také sebeúčinnost a sebehodnocení. Ty jsou nezbytné pro úspěšnou volbu další vzdělávací cesty tak, aby tato byla v souladu s možnostmi a schopnostmi žáků. Klíčová slova: Vzdělávací oblast Člověk a svět práce, technická výchova, kariérové rozhodování, volba povolání, faktory kariérového rozhodování, sebepojetí, sebeobraz, překážky v procesu volby povolání. THE CONTRIBUTION OF A GENERAL TECHNICAL SUBJECT TO THE ISSUE OF THE CAREER CHOICE OF THE BASIC SCHOOL PUPILS Abstract The article deals the possibilities of support of the career choice during the realisation of the general technical subject’s instruction. The educational sphere Člověk a svět práce (i.e. Man and the world of employment) contributes to the issue of the choice of further pupils’ educational and professional path both directly (it allows the children to cognize the selected professions), and indirectly – by the development of the soft skills, including the self-efficacy and self-assessment. These are essential for the successful choice of the further educational path to be in accordance with the possibilities and abilities of the pupils. Key words: Educational sphere Člověk a svět práce, Man and the world of employment, technical education, career choice, career decision-making, factors of the career decision-making, selfconcept, self-image, obstacles in the process of the career choice. Úvod Pro žáka druhého stupně ZŠ (ISCED2) je problematika kariérového rozhodování poměrně obtížným úkolem. Výzkumy ukazují, že převažující vliv v této oblasti má rodina žáka. Role školy však ani za těchto okolností není podružná. Její role v procesu žákovy volby další vzdělávací dráhy může nabývat na významu v případě nerozhodných žáků, v případě žáků nadaných ve více oblastech, či v případě, kdy rodinné zázemí žáka není zcela funkční. Škola by žákovi měla poskytnout informace o jeho nadání pro jednotlivé oblasti vzdělávání i o jeho možnostech dále se vzdělávat. V předkládané stati se zaměříme na roli obecně technického předmětu ve vztahu k problematice kariérového rozhodování žáků. 1

Teoretická východiska problematiky kariérového rozhodování

Kariérové teorie akcentující rozhodování žáků základních škol o další vzdělávací a profesní dráze jsou relativně nové. Jako příklad lze uvést teorie autorů S. Osipow (16, 17), S. Weinrach (26), R. Corsini a B. Ozaki (2). Z novějších pak mj. N. Gikopoulou (7) a další.

113


Z českých a slovenských autorů se uvedenou problematikou zabývají mj. J. Koščo et al. (14), L. Hřebíček (12), Š. Vendel (24), P. Hlaďo (9, 10), P. Hlaďo a P. Drahoňovská (11), Balcar, J. a kol. (1), Friedmann, Z. (4, 5), M. Pugnerová (20), J. Trhlíková (23), E. Walterová (25) a další. Pro potřeby této stati vycházíme z prácí P. Hlaďa (viz výše), který se věnuje problematice kariérového rozhodování z hlediska toho, jak probíhá v rodině. V souladu s prací P. Hlaďa (9) budeme v tomto textu chápat níže vymezené pojmy následovně: • Kariérové rozhodování (career decision-making) chápeme jako proces hledání uskutečnitelných kariérových alternativ, přičemž tyto alternativy jsou mezi sebou porovnávány a následně je jedna z nich jedincem realizujícím kariérové rozhodování vybrána. (9, s. 16) • Volba povolání (career choice) chápeme jako „proces zahrnující rozhodování o volbě studia nebo přípravy na povolání, konkrétního povolání a celou profesní dráhu člověka“. (9, s. 16) • Vzdělávací dráha znamená průchod jedince různými stupni a druhy škol, respektive institucí formálního vzdělávání, během jeho života. • Volba další vzdělávací dráhy je odvozen od pojmu vzdělávací dráha a je zde v souladu s prací (19) chápán jako „dlouhodobý rozhodovací proces, charakterizovaný volbou typu střední školy, oboru vzdělávání a konkrétní vzdělávací instituce. (9, s. 17) • Profesní orientace je v souladu s (19, s. 181) chápána jako „utváření a rozvíjení reálného profesního cíle a perspektivy mladého člověka a vlastností a schopností významných pro proces volby povolání, jeho vykonávání, event. rekvalifikace“. • Kariérová připravenost (career readiness) je důležitý faktor volby povolání, vyjadřující „připravenost člověka uskutečnit informované, věku přiměřené rozhodnutí o volbě povolání“. Uvedený model vystihuje jednak aspekt způsobilosti k volbě povolání a jednak aspekt postoje k volbě povolání. (9, s. 45) Z hlediska přístupu jsou kariérové teorie členěny na strukturální a procesuální. Strukturální přístupy jsou charakterizovány spojením a interakcí mezi jedincem a pracovním prostředím. Tyto přístupy využívají řady psychometrických nástrojů s cílem přiřadit osobnost jedince ke vhodné skupině povolání. Uvedené přístupy přispívají k volbě povolání tak, že se snaží rozpoznat osobnostní dispozice jedince a následně je a porovnat s požadavky a možnostmi světa práce. (9, s. 22) Procesuální přístupy neprovádějí přímé spojení mezi jedincem a světem práce. Jejich důležitým rysem je názor, že kariérový vývoj je procesem probíhajícím v delším časovém úseku a jsou tak v protikladu k událostem, které nastanou v jednom okamžiku života jedince. Chápou kariérový vývoj jako celoživotní rozhodovací proces. (9, s. 22) Klíčovými komponentami kariérového vývoje jsou jedinec, prostředí, interakce a změna. Z tohoto pohledu lze kariérové teorie členit na ty, které zdůrazňují obsah (vymezují faktory ovlivňující kariérový vývoj člověka) a ty, které kladou důraz na proces (zaměřují se na vysvětlení změn v průběhu času a na poznání zákonitostí rozhodovacích procesů). (9, s. 22-23) Dynamické chápání kariérového vývoje vymezuje tři etapy – období fantazijní volby (rané dětství do cca 11 let), následuje období pokusné volby (od 11 let do 16 až 17 let) a poté přichází období realistické volby (od 17 let do rané dospělosti). (9, s. 30)

2

Taxonomie překážek volby povolání adolescentů

Uvedená taxonomie (6) poskytuje přehled o překážkách, vyskytujících se při volbě povolání. Hlavními kategoriemi taxonomie jsou: •

•

nedostatečná připravenost pro volbu povolání, o nízká motivace, o nerozhodnost, o chybné domněnky, nedostatek informací, o nedostatek informací o procesu kariérového rozhodování a jeho jednotlivých krocích, o nedostatek informací o individuálním potenciálu, o nedostatek informací o světě práce, systému vzdělávání a dostupných alternativách,

114


•

o nedostatek informací o způsobech získávání informací, inkonzistence kariérových informací, o inkonzistence kariérových informací zapříčiněná nespolehlivostí informací, o inkonzistence kariérových informací zapříčiněná vnitřními konflikty, o inkonzistence kariérových informací zapříčiněná externími konflikty. (9, s. 47)

Taxonomie překážek volby povolání adolescentů je primárně zacílena na jinou věkovou skupinu, přesto nám může napomoci při hledání a identifikaci jednotlivých problémů procesu volby povolání, z nichž řadu se může edukační realita v rámci realizace výuky vzdělávací oblasti Člověk a svět práce pokusit korigovat. Pro řešenou problematiku se nám dále jeví jako přínosný tzv. sedmifázový model průběhu volby povolání u žáků, viz obr. 1. Kariérové teorie dokládají, že určujícím faktorem při volbě další vzdělávací dráhy je rodina žáka. V případě její dysfunkce to může být z hlediska volby další vzdělávací dráhy zásadní problém. Oblastí, v níž může edukační realita v procesu volby další vzdělávací dráhy žákům napomoci, je oblast obsahu vzdělávání (zkušenost s vybranými oblastmi lidské pracovní činnosti je zásadní pro uskutečnění či neuskutečnění volby té které oblasti směřující k postupně k provedení výběru preferované pracovní činnosti). Z tohoto hlediska je pro nás důležité, že kariérová výchova žáků je zastoupena v kurikulárních dokumentech pro úroveň základní školy - vzdělávací oblasti Člověk a svět práce. Dalším z momentů, kde může edukační realita v procesu volby další vzdělávací dráhy napomoci je oblast cílené podpory rozvoje sebepojetí žáka. V případě potřeby (např. žákova nerozhodnost, nedostatek informací, nefunkční rodina apod.) může být role školy v prvních šesti fázích uvedeného modelu důležitá.

3

Sebepojetí a sebeúčinnost

Jako přínosná se jeví teorie profesionálního vývoje D. E. Supera, jejímž důležitým prvkem je sebepojetí člověka (self-concept): jde o představu člověka o sobě, sebeobraz, který „je výsledkem fyzického, mentálního a sociálního zrání, interakce s dospělými a sledování jejich pracovního chování“ (22). S pojmem sebepojetí souvisí pojem sebeúčinnost, oprávněně spojovaný se jménem A. Bandura; ovlivňují aspiraci na určitou profesi. Sebeúčinnosti lze popsat ve třech charakterizujících rysech, je to: • úroveň – již vysvětlený vztah schopností a obtížnosti úkolu; • velikost – míra vnitřní jistoty, hloubka přesvědčení; • obecnost – rozsah oblasti, v němž přesvědčení platí (26a, s. 20-21). F. Pajares (18), dle překladu T. Mertina uvádí, že „Přesvědčení o vlastní účinnosti se mohou zobecnit napříč činnostmi a situacemi“. To znamená, že přesvědčení získaná z jednoho prostředí mohou ovlivňovat novou zkušenost.

4

Sjednocující téma vyučovacího předmětu Praktické činnosti: volba povolání - rozhodování o profesní a vzdělávací dráze

Vzdělávací oblast Člověk a svět práce postihuje široké spektrum pracovních činností a technologií. Zacílena je na rozvíjení kompetencí významných pro řešení situací spojených s technikou a činnostmi praktického charakteru. Na 2. stupni je rozdělena na osm relativně různorodých tematických okruhů, jež jsou integrovány především významem pojmů práce, praktická činnost žáků, hospodárné, ohleduplné k životnímu prostředí, efektivní řešení situací zpravidla spojených s technikou, rozhodování o profesní či vzdělávací dráze. Tematické okruhy na 2. stupni tvoří nabídku, z níž školy vybírají podle svých podmínek a pedagogických záměrů minimálně jeden další okruh. Vybrané tematické okruhy je nutné realizovat v plném rozsahu. Podle našich poznatků jsou některé tematické okruhy školami voleny minimálně. Vyučovací předměty, v nichž je vzdělávací oblast realizována, nesou podle zaměření výuky v jednotlivých školách odlišné názvy, nejčastěji pracovní vyučování, praktické činnosti aj. Významným tématem vzdělávací oblasti Člověk a svět práce (zpravidla vyučovací předmět Praktické činnosti) je rozhodování o profesní a vzdělávací dráze.

115


Obr. 1 – Sedmifázový model průběhu volby povolání u žáků (9, s. 91)

116


5

Sebeúčinnost a výuka o technice

Uznávaný učitel může ovlivnit sebepoznání, sebehodnocení, motivaci i sebeúčinnost žáka. Jeho prostředkem je způsob výuky, nyní i volba vhodného obsahu. Vnímání sebeúčinnosti zaměřené na témata výuky technických předmětů na ZŠ (provoz a údržba domácnosti, práce s technickými materiály, využití digitálních technologií atp.) může být téma od tématu nebo i jako celek pro některé žáky podstatné, pro jiné ne. Oborová didaktika disponuje řadou výzkumů, které v našich podmínkách ukazují značně odlišné preference jednotlivých tematických celků žáky ZŠ, jmenujme alespoň (13). Totéž však lze tvrdit i o výuce jiných předmětů a obsahových celků v nich zahrnutých. Pro potence výuky technických předmětů na ZŠ k rozvíjení sebeúčinnosti navíc, kromě jejich výše zmíněné „praktičnosti“ a činnostního pojetí, hovoří i charakter obsahu - techniky, která odráží i zahrnuje přírodní, společenské i humanitní souvislosti (15). Základním přístupem k technice a k činnostem s technikou je kritický, hodnotící přístup, opírající se o schopnost kritického myšlení vztaženého na co nejširší souvislosti, přístup toto kritické myšlení rozvíjející. Kritické myšlení je dle (8, s. 8) charakterizováno jako myšlení aktivní, uspořádané a komplexní. Výchozí podmínkou je porozumění vstupním informacím a potom jejich reflektované posouzení v souvislostech. Žák při tom porovnává nové s tím, co již zná, s opačnými názory na řešení, hledá další informace, klade si otázky, tvoří odpovědi i alternativy, směřuje k obhajitelnému rozhodnutí. Tím vším je ale rozvíjení kritického myšlení širším polem pro rozvíjení vnímání sebeúčinnosti, neboť toto myšlení žák může uplatnit také k sobě, posoudit své danosti, průběžně vytvářené kompetence, schopnosti, zde především pro situace spojené s technikou. Učí-li se tedy myšlenkové procedury spojené s hodnocením techniky, může také získávat zkušenosti s hodnocením, oceněním sebe, poznávat své danosti pro činnost s technikou a dosud získané kompetence - dle jím vnímaných dosahovaných výsledků, mínění skupiny vrstevníků, hodnocení učitele. Tak může vznikat „podložené“ přesvědčení o sobě, které je (vedle znalosti techniky a jejích zákonitostí jako obsahu vzdělávání) podmínkou pro volbu profesní orientace vztaženou k technice.

Závěr: Používáme-li ve výuce obecně technického předmětu komplexní učební úlohy, které jsou svým charakterem blízké reálnému životu, přispíváme také mj. k rozvoji technického myšlení žáků. Při tom můžeme rozvíjet poměrně široký soubor kompetencí žáků, které naleznou své uplatnění také v souvislosti s volbou další vzdělávací a profesní dráhy žáků. Mezi tyto kompetence řadíme také sebeúčinnost žáků. Vzdělávací oblast Člověk a svět práce přispívá k problematice volby další vzdělávací a profesní dráhy žáků jednak přímo, tím, že umožňuje žákům poznání vybraných profesí a povolání, jednak nepřímo, právě rozvíjením souboru měkkých dovedností (soft skills), mezi něž patří také sebeúčinnost a sebehodnocení. Ty mohou být klíčem k volbě další vzdělávací cesty, která je v souladu s reálnými možnostmi a schopnostmi žáků.

Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu CZ.1.07/2.3.00/20.0166 Centrum teorie vzdělávání přírodovědných oborů. Literatura: 1. BALCAR, J., HAVLENA, J. a HLAĎO, P. Zvolil jsem si techniku. Proč?: faktory výběru studijního oboru a střední školy [CD-ROM]. Vyd. 1. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2011. Požadavky na systém: Acrobat Acrobat Reader. ISBN 978-80-7375-484-6. 2. CORSINI, R. J. a OZAKI, B. D. (1984). Encyklopedia of Psychology: Volume 1. New York: John Willey and Sons. 481 p. ISBN 978-0-4715-5819-4. 3. DUISMANN, G. H. Didaktische Konzepte zur Auswahl von Lerngegenständen. Unterricht - Arbeit + Technik, Nr. 37, 2008, s. 65. ISSN 1438-8987. 4. FRIEDMANN, Z. Profesní orientace žáků se speciálními vzdělávacími potřebami a jejich uplatnění na trhu práce: Professional assessment to students with special educational needs and their success at the job market. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2011, 314 s. ISBN 978-802-1056-022.

117


5. FRIEDMANN, Z. et al. Specifika profesní orientace žáků se speciálními vzdělávacími potřebami a jejich pracovní uplatnění = Professional orientation of pupils with special educational needs and their job opportunities. 1. vyd. Brno: Paido, 2012. 232 s. ISBN 978-80-7315-236-9. 6. GATI, I., M. KRAUSZ a S. H. OSIPOV. A Taxonomy of Difficulties in Career Decision Making. Joournal of Counseling Psychology, 1996, Vol. 62, No. 1, s 11-25. 7. Průvodce kariérou pro školy: zpráva o efektivním kariérovém poradenství. Editor Nora Gikopoulou. Praha: Dům zahraničních služeb pro Centrum Euroguidance, 2012, 195 s. ISBN 978-80-87335-40-6. 8. GRECMANOVÁ, H., URBANOVSKÁ, E. a NOVOTNÝ, P. Podporujeme aktivní myšlení a samostatné učení žáků. Olomouc: HANEX, 2000. ISBN 80-85783-28-2. 9. HLAĎO, P. Profesní orientace adolescentů: poznatky z teorií a výzkumů. Vyd. 1. Brno: Konvoj, 2012, 131 s. Monografie (Konvoj), sv. 4. ISBN 978-807-3021-641. 10. HLAĎO, P. Rozhodování žáků absolventských ročníků základních škol o další vzdělávací a profesní dráze: analýza na základě dotazníkového šetření a ohniskových skupin. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2013, 358 s. Monografie. ISBN 978-807-3758-745. 11. HLAĎO, P. a P. DRAHOŇOVSKÁ. Rozhodování žáků základních a středních škol o dalším studiu a práci v pohledu žáků i jejich rodičů, Národní ústav odborného vzdělávání. Kariérové poradenství [online]. Praha, 2012 [cit. 2015-03-15]. Dostupné z: http://www.nuov.cz/uploads/Vzdelavani_a_TP/KP_Volba_zaci_rodice_pro_www.pdf. 12. HŘEBÍČEK, L. Teorie kariérního vývoje a kariérního poradenství: studijní text [on-line]. Masarykova univerzita, 2001. [cit. 2015-03-16] Dostupný z: http://vychova-vzdelavani.cz/download/teoriekariera.pdf. 13. CHRÁSKA, M. a POLÁCHOVÁ, A. Preference jednotlivých témat a tematických oblastí v předmětu praktické činnosti u učitelů a jejich žáků – výsledky výzkumu. In Technika – informatyka – edukacja. Teoretyczne i praktyczne problemy edukacji technicznej. Rzeszów: Wydawnictwo Oświatowe FOSZE, 2005, s. 84-88. ISBN 83-88845-56-X. 14. KOŠČO, J. et al. (1987) Poradenská psychológia. Bratislava: SPN. 448 s. 15. KROPÁČ, J. a CHRÁSKA, M. Výchova v obecně technických předmětech. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, Pedagogická fakulta, 2004. 190 s. ISBN 80-244-0897-X. 16. OSIPOW, S. H. (1968). Theories of Career Development. New York: Appleton-Century-Crofts. 259 p. 17. OSIPOW, S. H. (1990). Convergence in Theories of Carrer Choice and Development: Review and Prospect. Journal of Vocational Behavior, 36 (2), 122-131. ISSN 0001-8791. 18. PAJARES, F. Self-efficacy během dětství a adolescence. Doporučení pro učitele a rodiče [online]. Dostupné z: http://self-efficacy.webnode.cz/clanky/ 19. PRŮCHA, J., E. WALTEROVÁ aj. MAREŠ. Pedagogický slovník. 4., aktualiz. vyd. Praha: Portál, 2003, 322 s. ISBN 8071787728. 20. PUGNEROVÁ, M. Profesionální orientace. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2006. 57 s. Texty k distančnímu vzdělávání v rámci kombinovaného studia. ISBN 80-244-1198-9. 21. SLAVÍK, J., T. JANÍK, J. JARNÍKOVÁ a J. TUPÝ. Zkoumání a rozvíjení kvality výuky v oborových didaktikách: metodika 3A mezi teorií a praxí. Pedagogická orientace, 2014, roč. 24, č. 5, s. 721–752. ISSN 1805-9511. 22. SUPER, D. E. A Life-Span, Life-Space Approach to Carrer Development. In BROWN, D. et al. Career Choice and Development. New York: Jossey-Bass, 1996, s. 197-261. ISBN 0-7879-5741-0. 23. TRHLÍKOVÁ, J. (2012). Předčasné odchody ze vzdělávání na středních školách. Praha: Národní ústav pro vzdělávání. Dostupné z http://www.nuv.cz/predcasne-odchody-ze-vzdelavanina-strednichskolach 24. VENDEL, Š. Kariérní poradenství. Vyd. 1. Praha: Grada, 2008, 224 s. Psyché (Grada). ISBN 978-80247-1731-9. 25. WALTEROVÁ, E. a kol. Přechod žáků ze základní na střední školu: pohledy z výzkumů. 1. vyd. Brno: Paido, 2009. 107 s. ISBN 978-80-7315-179-9. 26. WEINRACH, S. G. (1979). Career Counseling: Theoretical and Practical Perspectives. New York: McGraw-Hill. 366 p. ISBN 0-07-069017-0.

118


Kontaktní adresa: Martin Havelka, Mgr., Ph.D. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 812, e-mail: [email protected] Jiří Kropáč, doc. PaedDr., CSc. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 805, e-mail: [email protected]

119


GEOMETRICKÉ KONSTRUKCE V PŘÍPRAVĚ UČITELŮ MATEMATIKY HODAŇOVÁ Jitka, CZ Resumé Studenti oboru Učitelství matematiky pro 2. stupeň základní školy budou u žáků základních škol rozvíjet prostorovou představivost a budou žáky učit řešit konstrukční úlohy. V průběhu studia na vysoké škole studenti řeší geometrické úlohy, ve kterých využívají polohové a metrické vlastnosti základních rovinných útvarů. Při řešení praktických problémů v technické praxi se často používají jiné konstrukční metody. V článku se zaměříme na technické konstrukce a jejich využití při rýsování technických výkresů. Klíčová slova: geometrické konstrukce, technické konstrukce, technický výkres. GEOMETRIC CONSTRUCTIONS AT MATHEMATICS TEACHER TRAINING Abstract Students of study Mathematic teaching for elementary school are going to develop threedimensional imagination and solve constructive topic, which they need for their next job. At university study future teachers solve different types of geometrical topics using positional and metrical attribute of basic flat figure. By solving of practical tasks in technical practice we use design methods. The article describes technical constructions and their using at technical drawing. Key words: geometric construction, technical construction, technical drawing. Úvod Prostorová představivost je zásadní pro úspěch v technických oborech. Dřívější výzkumy

ukázaly, že studenti s touto schopností mají daleko vyšší zastoupení v technických oborech. Stavebnice Lego je považována za vhodný prostředek právě pro rozvíjení schopnosti prostorové představivosti. (2) Dalším vhodným prostředkem pro rozvíjení prostorové představivosti může být např. skládání prostorových modelů - krystalů. Jedná se o techniku skládání - tzv. origami. Tuto techniku je možné také chápat jako „zážitkovou geometrii“. Origami modely jsou vytvořeny skládáním čtvercového papíru a prostorové modely vznikají složením obvykle většího počtu stejně složených čtverců. (5) Další vhodný prostředek pro formování prostorové představivosti v hodinách geometrie je volné rovnoběžné promítání. (4) Při zobrazování prostorových geometrických útvarů do roviny, kterou pak nazýváme průmětnou, dodržujeme několik jednoduchých pravidel. • Body v prostoru zobrazujeme jako body v průmětně. • Přímky v prostoru zobrazujeme jako přímky nebo body v průmětně. • Při zobrazení zachováváme incidenci bodů a přímek. • Rovnoběžné přímky v prostoru se zobrazují jako rovnoběžky nebo jako body v průmětně. • Při zobrazení zachováváme poměr velikostí rovnoběžných úseček. • Rovinné útvary ležící v rovinách rovnoběžných s průmětnou zobrazujeme jako útvary shodné. Přímky rovnoběžné s průmětnou nazýváme průčelné a přímky kolmé k průmětně hloubkové. Podobně nazýváme roviny. • Za průmětnu považujeme svislou rovinu. Rovinné útvary volíme nejčastěji ve vodorovných rovinách.

120


• • •

Hloubkové přímky budeme zobrazovat jako přímky, které svírají s vodorovnou přímkou 0 průmětny úhel velikosti 45 . Kreslíme-li obraz v měřítku 1:1, pak obrazy úseček na hloubkových přímkách zkracujeme na polovinu. Prostorové geometrické útvary a jejich obrazy v průmětně budeme označovat stejnými symboly.

Volné rovnoběžné promítání je zobrazovací metoda, která není náročná na osvojení a současně poskytuje názorné zobrazení objektů. Jednoduchost při zobrazování a názornost jsou přednosti volného rovnoběžného promítání. (3) Stereometrie je považována za jednu z nejobtížnějších částí školské matematiky. V rámci stereometrie jsou do školské matematiky zařazovány úlohy, které řeší konstrukci průniku roviny s tělesem. V rámci našeho výzkumu jsme zjišťovali, jak úspěšně řeší studenti oboru Matematik se zaměřením na vzdělávání a oboru Učitelství matematiky pro 2. stupeň ZŠ konstrukci řezu na tělese. (1) Úloha č. 1 V krychli ABCDEFGH na obrázku jsou dány body K, L, M určující rovinu řezu. Sestrojte řez krychle rovinou KLM. Řešení úlohy č. 1

Obr. 1 – Řez krychle rovinou KLM Tabulka 1: Statistika úspěšnosti řešení úlohy č. 1 Studijní obor Počet úspěšných řešení v %

Matematika se zaměřením na vzdělávání

UM - Učitelství matematiky pro 2. stupeň ZŠ

27,3 %

49,7 %

121


Úloha č. 2 V krychli ABCDEFGH na obrázku jsou dány body K, L, M určující rovinu řezu. Sestrojte řez krychle rovinou KLM. Řešení úlohy č. 2

Obr. 2 – Řez krychle rovinou Tabulka 2: Statistika úspěšnosti řešení úlohy č. 2 Studijní obor Počet úspěšných řešení v %



7,3 %

34,7 %

122


Úloha č. 3 Je dán pravidelný šestiboký jehlan ABCDEFV a body K, L, M. K ∈ AV , L ∈ CV , M ∈→ ED . Sestrojte řez tohoto jehlanu rovinou KLM. Řešení úlohy č. 3

Obr. 3 – Řez pravidelného šestibokého jehlanu rovinou Tabulka 3: Statistika úspěšnosti řešení úlohy č. 3 Studijní obor Počet úspěšných řešení v %



5,3 %

29,8 %

Závěr Metody zobrazování prostorových geometrických útvarů na rovinu a řešení úloh pomocí rovinných konstrukcí jsou základem pro další studium technických oborů. Odtud vyplývají dva cíle pro učitele matematiky a deskriptivní geometrie: 1. Zobrazit prostorový útvar metodami deskriptivní geometrie tak, aby rovinná obraz byl názorný, přehledný a přesný. Tento úkol vyplynul nejen z potřeb výtvarného umělce, ale i z potřeb technika, který předem zobrazuje objekt, který má postavit nebo sestrojit.

123


2. Studovat prostorové útvary pomocí jejich rovinného zobrazení; tj. nahrazovat prostorové konstrukce rovinnými a výsledek pak opět prostorově interpretovat. Zobrazovací metody jsou tedy praktickou disciplinou v technické praxi běžně používanou. Zobrazovací metody jsou především zvláštním odvětvím geometrie, které studuje prostorové geometrické útvary svými specifickými metodami a konstrukcemi. Literatura 1. BURJAN, V. Evaluácia a hodnotenie vo vyučovaní matematiky, súčasné svetové trendy. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie, roč. 37(1992), č. 3 a 4. 2. HAVELKA, M. Výukový projekt problémového charakteru jako forma realizace badatelsky orientované výuky s užitím konstrukční stavebnice Lego Windstorms EV3 a doplňkového setu Space Challenge Activity Pack. Trendy ve vzdělávání. 2014, roč. 7, č. 1, s. 50-57. ISSN 18058949. Dostupné z: http://www.kteiv.upol.cz/tvv_web/tvv14/tvv_2014_proceedings.pdf 3. KOCHMAN, J., MACHÁŇ, F., SCHMIDT, O. Učíme se rýsovat. Praha: SPN, 1970. 4. MOLNÁR, J. Rozvíjení prostorové představivosti (nejen) ve stereometrii. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2009. ISBN 978-80-244-2254-1. 5. PERNÝ, J. Tvořivostí k rozvoji prostorové představivosti. Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2004. ISBN 80-7083-802-7. Kontaktní adresa: Jitka Hodaňová, Mgr., Ph.D., Katedra matematiky, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 706, e-mail: [email protected]

124


UČEBNÍ POMŮCKY VE VÝUCE TECHNICKÉ GRAFIKY HODIS Zdeněk – VYBÍRAL Petr – HRBÁČEK Jiří – VINKLOVÁ Sylva, ČR Resumé Příspěvek se věnuje problematice učebních pomůcek používaných v technické grafice a konstruování. Jsou porovnány komerční učební pomůcky a originální navržené řešení k procvičování pravoúhlého promítání v prvním kvadrantu. V článku je popsána metodika práce s učební pomůckou (zobrazovacím koutem) a postoje studentů a žáků k dané výuce. Klíčová slova: Technické kreslení, pravoúhlé promítání v prvním kvadrantu, konstruování, didaktická technika. TEACHING AIDS FOR THE TEACHING OF TECHNICAL GRAPHICS Abstract This contribution is focused on problem of educational aids and instruments used in subjects of technical graphics and design. Commercial teaching aids are compared with original solutions designed for practice to the first-angle projection. The contribution describes the work methodology with teaching aids (display area) and the attitudes of students and pupils. Key words: Technical drawing, first-angle projection, design, didactic technology Úvod Technické vzdělávání na základní škole směřuje k získání základních poznatků a představ žáka o principu a fungování technických zařízení. Děti na základní škole sice mnohdy nemají představu, zda bude jejich další vzdělávání zaměřeno technicky nebo se budou orientovat humanitním směrem, načerpané zkušenosti a vědomosti však mohou využít i v běžném životě, např. při údržbě a provozu domácnosti. Je tedy vhodné, aby byl každý žák v rámci základního vzdělávání na tyto činnosti připravován a v reálném životě je dokázal využít. Dílčím výsledkem tohoto typu vzdělávání může být také lepší přiblížení technických profesí, což může být rozhodující faktor pro volbu směru dalšího vzdělávání. Důležitou oblastí technického vzdělávání je technická grafika, která slouží k převedení reálných zařízení či výrobků do formy grafického zobrazení nebo záznamu. Především pak technická dokumentace a montážní plánky patří mezi běžnou technickou dokumentaci, s kterou se člověk setkává nejen v technicky orientovaných profesích, ale i při řešení bydlení nebo v zájmové technické činnosti. K zvládnutí čtení výkresové dokumentace je třeba zvládnout princip tvorby pohledů nebo řezů na výkresech. K lepšímu pochopení převodů 3D prostorových objektů do 2D vyobrazení je možné použít názorných učebních pomůcek. 1

Technické vzdělávání Škára (1996) a Friedmann (2001) chápou technické vzdělávání, jako předávání odborných technických vědomostí žákům: „Žák se má správně orientovat v situacích, kdy dochází k jeho kontaktu s technikou, s technickým objektem, stává-li se jeho uživatelem. Pomohou mu však i v situaci, kdy bude řešit problémy, plynoucí ze selhávání technického objektu, popř. kdy chce sám vytvořit přiměřeně náročný technický předmět nebo se má na jeho tvorbě podílet“. Konkrétně může jít o vědomosti z různých technických disciplín, ze kterých stojí za zmínku např. nauka o strojích, jejich částech a mechanismech, dále technologie různých materiálů, technická grafika a

125


konstruování, informační technologie. Ve všech těchto oblastech je důležitá názornost, kterou lze podpořit vhodnými učebními pomůckami nebo didaktickou technikou (Friedmann, 2001). Pokud jde o oblast technické grafiky a konstruování, prioritní je pochopení smyslu technické dokumentace, který by měl vyučující objasnit výkladem prokládaným různými ukázkami reálných součástí, modelů a výrobních výkresů. Na výkresech se žáci seznámí s jednotlivými částmi technické dokumentace (oblastí normalizace), což mohou být kóty, osy, měřítko, popisové pole, zakreslení viditelných a neviditelných hran, kótování a kreslení řezů apod. Před vlastní výukou pravoúhlého promítání, by si žáci měli v první fázi osvojit správnou interpretaci a čtení výkresů, což specifikuje RVP ZV ve své oblasti Člověk a svět práce v tematickém okruhu Práce s technickými materiály pro 2. stupeň ZŠ (Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání, 2010). Po seznámení s oblastí normalizace je vhodné přistoupit k vysvětlení podstaty převodu 3D tělesa do 2D zobrazení na výkrese. Podstatu metody promítání - pravoúhlého promítání v prvním kvadrantu je možné demonstrovat na reálných tělesech a modelech nebo ještě lépe s využitím učebních zobrazovacích pomůcek. 2

Učební pomůcky v technické grafice Obecně lze prohlásit, že učební pomůcky mají podporovat nejen vnímání pomocí smyslů, ale i rozumové poznávání. S využitím výukových pomůcek souvisí princip názornosti. Ovšem také platí, že tyto předměty by neměly nahrazovat učitelův verbální výklad, měly by jen zvyšovat názornost a tím podporovat jeho funkci při výchově k tvořivému myšlení (Vaněček, 2008). Bez využití vhodných předmětů a pomůcek je však prezentace některých oblastí učiva poměrně obtížná. Jednou z oblastí, kde je názornost velmi důležitá, je technické kreslení a především pak problematika pravoúhlého promítání. Vhodné jsou z tohoto pohledu např. modely a zobrazovací pomůcky pro vysvětlení pravidel zobrazování na výkrese. Jako učební pomůcka pro vysvětlení pravoúhlého zobrazování může sloužit demonstrační sada geometrických modelů, viz obr. 1.

Obr. 1 – Sada geometrických modelů a zobrazovací systém - Gunt (autor)

126


Komerční řešení na obr. 1 se vyznačuje profesionálním zpracováním, má snadnou přenositelnost a rozložitelnost, obsahuje vzorové příklady a pracovní plány k okamžitému procvičování. Nevýhodou je vysoká pořizovací cena a obtížná rozšiřitelnost. Celou škálu těchto učebních pomůcek a v různých variantách nabízí firma Gunt na svých stránkách: http://www.gunt.de/static/s14_1.php?p1=&p2=&pN=. Jako alternativa ke komerčnímu řešení se jeví vhodně navržená originální učební pomůcka. V rámci závěrečné bakalářské práce navrhl Jašíček (2014) vlastní řešení, viz obr. 2 - model pro nácvik pravoúhlého průmětu skládající se z promítacího koutu a modelových těles. Ty mají být správně promítnuty ve třech možných pohledech na promítací roviny. Složitost modelových těles je rozdílná podle dosažených dovedností žáků a požadavků učitele. Tyto tělesa mohou žáci usazovat do promítacího koutu a následně přiřazovat jejich průměty do promítacích rovin nebo je využívat k zakreslení pravoúhlého promítání rovnou na papír.

Obr. 2 – Zobrazovací systém s promítaným tělesem (Jašíček, 2014)

Obr. 3 – Modely těles (Jašíček, 2014)

127


Materiálem pro vytvoření této pomůcky se stala dřevotřísková deska, ze které byly vyrobeny průmětné roviny složené do pravoúhlého koutu. Do podstavy sloužící jako průmětna pro půdorys zobrazovaného objektu byl do vyvrtané díry uložen kolík, na který se podle potřeby usazuje libovolné modelové těleso. Na promítacích rovinách I. a III. byly nalepeny 0,6 mm hrubé plechové pláty, které mají za úkol držet předtištěné průměty nárysu a bokorysu na magnetickém papíru. Na vodorovnou promítací rovinu II. se předtištěný průmět s dírou nasouvá přes kolík. Modelové předměty byly vyrobeny ze smrkového a bukového dřeva, použity byly hranoly a kulatiny. Do těles byly vyřezány drážky a vyvrtány otvory pro komplikovanější průměty. Celý komplet byl povrchově upraven a nalakován. Tato pomůcka byla povětšinou zkonstruována ze zbytků různých materiálů, a proto náklady na její výrobu byly víceméně zanedbatelné. Za zmínku stojí magnetický fotopapír, který se dá zakoupit zatím jen v některých papírnictvích nebo prodejnách s tiskařskými potřebami (Jašíček, 2014). 3

Výuka technické grafiky s využitím učební pomůcky V následující kapitole bude stručně popsána metodika práce s navrženou učební pomůckou a specifikováno technické řešení, které se od komerčního liší svou originalitou. Z hlediska metodiky výuky, by měl každý vyučující začínat výuku látky od jejích nejlehčích pasáží a postupně se propracovávat k těžším aspektům učiva. Je totiž nutné žáky k práci motivovat, a toho lze v konkrétním případě dosáhnout jen dílčími úspěchy během vyučovacího procesu. Také je efektivní žáky při výuce patřičně aktivizovat. Toho se dosáhne vhodně zvolenými cvičeními s pomůckou.

Obr. 4 – Zobrazovací systém s promítaným tělesem (Jašíček, 2014) Didaktická pomůcka na obr. 2 a 4 funguje na principu magnetické přitažlivosti mezi kovovou (plechovou) promítací rovinou a magnetickým papírem, na kterém je vždy zobrazen jednotlivý

128


průmět určitého modelu. Zasazení průmětu na promítací stěnu je tedy rychlé a technicky nenáročné. Už zde se nabízí námět na jedno z cvičení: úkolem žáků je k vystavenému modelu přiřadit správné průměty na správné promítací roviny. Při správném i nesprávném provedení mohou žáci vysvětlit, proč se rozhodli pravě pro daný průmět. Například na konkrétním hranolu s vyvrtanou dírou a vyříznutou drážkou v ose předmětu (obr. 4), si žáci mohou povšimnout aplikace os u vyvrtaného otvoru a neviditelných hran u otvorů a drážek v jednotlivých pohledech. 4

Diskuse Učební pomůcky byly využity ve výuce technické grafiky a konstruování v úvodní kapitole týkající se problematiky pravoúhlého promítání v prvním kvadrantu. Následně byly u studentů 1. r Učitelství technické a informační výchovy na MU PedF Brno ověřovány postoje k využití učebních pomůcek ve výuce na ZŠ. Zobrazovací systém s modely těles byl využit ve výuce na ZŠ Mšec, kde byl u žáků 8. a 9. r sledován přínos pomůcky z hlediska názornosti při vysvětlování zásad tvorby a čtení výkresové dokumentace. Dotazníkového šetření u studentů MU PedF se zúčastnilo 55 respondentů – 71 % mužů a 29 % žen. Všichni studenti byli ve věku 19 - 23 let. Respondenti byli dotázáni, zda považují technickou grafiku za důležitou nebo nedůležitou z hlediska výuky na ZŠ a zda považují za důležité nebo nedůležité využití učebních pomůcek ve výuce technické grafiky na ZŠ. Postoje studentů (budoucích učitelů) jsou uvedeny v grafu 1. Jak plyne z uvedeného grafu, technické kreslení na ZŠ považuje za důležité 82 % studentů, ale využití učebních pomůcek podporuje 95 % respondentů. Tento rozpor si lze vysvětlit kladným přístupem studentů k učební pomůcce i v případě, kdy mají k technické grafice negativní postoj. Negativní postoje často plynou z nepochopení problematických částí technického kreslení, což je především úvodní část přednášek technické grafiky spojená s prostorovou představivosti a metodikou pravoúhlého promítání. Graf 1: Postoje studentů k důležitosti technické grafiky a učebních pomůcek v technické grafice na ZŠ (autor) 100% 90% 80% 70% 60% 50%

nedůležité

40%

důležité

30% 20% 10% 0% Technická grafika na ZŠ

Pomůcky v tech. grafice na ZŠ

Velmi pozitivní jsou praktické zkušenosti s využitím učební pomůcky u žáků na ZŠ Mšec, kde byla pomůcka testována v hodinách informatiky před výukou CAD. Bylo provedeno kvalitativní šetření formou řízeného rozhovoru. Z rozhovoru, kterého se zúčastnilo 6 žáků, byly vyvozeny tyto závěry:

129


•

s využitím učební pomůcky chápou probíranou látku i žáci, kteří měli s problematikou zobrazování dříve problémy; • žáci oceňují snadnou práci s pomůckou; • doplňovaní vhodných průmětů, je pro žáky zajímavější než překreslování na papír; • žáci projevili zájem vytvářet vlastní modely. Kromě již uvedených možností práce s učební pomůckou je možné propojit technickou grafiku i s praktickými činnostmi. Žáci pod vedením učitele mohou ve školních dílnách vyrobit vlastní modely k zobrazování a k těmto modelům mohou vytvářet základní pohledy. Závěr Předložený článek se zabývá problematikou uplatnění učebních pomůcek ve výuce technického kreslení se zřetelem na problematiku pravoúhlého promítání v prvním kvadrantu. Problematika technického kreslení je samozřejmě mnohem rozsáhlejší, ale princip převodu 3D tělesa do 2D zobrazení je základem tvorby výkresové dokumentace a je i nutnou podmínkou k pochopení a čtení technických výkresů. Komerční řešení je možné ve výuce na ZŠ nahradit vlastním návrhem učební pomůcky, která je snadno rozšířitelná a hlavně cenově dostupná. Pro navrženou učební pomůcku jsou nastíněny možnosti využití ve výuce technického kreslení. Z předběžných kvantitativních a kvalitativních šetření plyne, že využití učebních pomůcek ve výuce technického kreslení podporuje velká většina studentů (95 %) učitelství technické a informační výchovy na MU PedF Brno. Při praktické ukázce na ZŠ Mšec byla učební pomůcka zobrazovací systém s modely jednoznačně kladně přijata mezi žáky a přispěla ke zkvalitnění výuky. Z uvedených výsledků lze tedy odvodit, že výuka technické grafiky na ZŠ s využitím učebních pomůcek je velmi žádoucí. Literatura 1. FRIEDMANN, Z. Didaktika technické výchovy. Brno: Masarykova Univerzita, 2001. 91 s. ISBN 80-210-2641-3. 2. JAŠÍČEK, V. Učební pomůcky pro technickou grafiku a konstruování: bakalářská práce. Brno: Masarykova univerzita, Pedagogická fakulta, Katedra technické a informační výchovy. 56 stran. Vedoucí bakalářské práce Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D., 2014. 3. Katalog GUNT [online]. 2015 [cit. 2015-05-02]. Dostupné z WWW: < http://www.gunt.de/static/s3348_1.php?p1=&p2=&pN=;;>. 4. Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání (se změnami k 1. 9. 2010). [online]. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze, 2007. 126 s. [cit. 2015-04-28]. Dostupné z WWW:. 5. ŠKÁRA, I. Úvod do teorie technického vzdělávání a technické výchovy žáků základní školy. Brno: Masarykova univerzita v Brně, 1993, 33 s. ISBN 80-210-0743-5. 6. VANĚČEK, D. Informační a komunikační technologie ve vzdělávání. Praha: České vysoké učení technické, 2008, 74 s. ISBN 978-80-01-04087-4. Kontaktní adresa: Zdeněk Hodis, Ing. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta MU, Poříčí 7, 603 00 Brno, ČR, tel. 00420 549 494 585, e-mail: [email protected] Petr Vybíral, Mgr., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta MU, Poříčí 7, 603 00 Brno, ČR, tel. 00420 549 497 793, e-mail: [email protected]

130


Jiří Hrbáček, doc. Ing. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta MU, Poříčí 7, 603 00 Brno, ČR, tel. 00420 549 494 563, e-mail: [email protected] Sylva Vinklová, Ing., Škola bez hranic, ZŠ Mšec, Mšec 171, 270 64 Mšec, ČR, tel. 00420 736 472 811, e-mail:

[email protected]

131


PSYCHOMOTORICKÉ DOVEDNOSTI POLYTECHNICKÉ VÝCHOVY

JAKO

SOUČÁST

HONZÍKOVA Jarmila, CZ Resumé Článek seznamuje čtenáře s pojmem polytechnická výchova. Ukazuje vývoj psychomotorických dovedností od útlého věku až po 1. stupeň základní školy. Tento vývoj je prezentován na dvou úlohách – vystřihování a skládání z papíru. Tyto dvě úlohy jsou součástí rozsáhlejší testovací baterie, která slouží ke zjištění úrovně psychomotorických dovedností. Klíčová slova: psychomotorické dovednosti, polytechnická výchova, výzkum. PSYCHOMOTOR SKILLS AS A PART OF POLYTECHNICAL EDUCATION Abstract The article introduces the notion of polytechnical education. It describes the development of psychomotor skills since the early age up until the age of elementary school. This kind of development is demonstrated via two tasks – cutting and folding the paper. These two tasks are part of a testing battery which helps to find out the level of psychomotor skill. Key words: psychomotor skills, polytechnical education, research. Úvod Pojem polytechnická výchova se poprvé objevil v osnovách staré ruské školy a autorem těchto osnov byl Karel Marx. V Marxových názorech hraje pracovní výchova dominantní úlohu, neboť pro dělnickou třídu, za kterou Marx hovořil, je práce základem životní existence. Marx na jedné straně odmítal práci dětí, které pracovaly v továrnách, na druhé straně považoval práci za důležitý výchovný prostředek. Pod výchovou rozuměl tyto tři složky: 1. duševní výchovu 2. tělesnou výchovu a vojenský výcvik 3. polytechnickou výchovu. Marx si pod pojmem polytechnická výchova představoval takovou výchovu, kde se má dítě či mládež seznámit s hlavními zásadami všech výrobních procesů a zároveň se naučí zacházet s nejjednoduššími nástroji ze všech výrobních odvětví. V současné době v České republice probíhají v mateřských školách a na pedagogických fakultách zajišťujících vysokoškolské vzdělání učitelů předškolních zařízení projekty zaměřené na Polytechnickou výchovu s názvem - Obsah, metody a formy polytechnické výchovy v mateřských školách. Tyto projekty jsou postaveny na propojenosti pracovní výchovy s ostatními vzdělávacími oblastmi v předškolním zařízení. Vývoj psychomotorických dovedností je jedním ze základních úkolů pracovních činností jak v předškolním zařízení, tak na 1. stupni ZŠ a proto je i základem polytechnické výchovy. 1

Vývoj jemné motoriky u dětí v předškolním věku Jemná motorika je velmi důležitá pro rozvoj úrovně manuálních dovedností. Její vývoj probíhá v určitém sledu. Velmi výstižně tento vývoj uvádí Woolfson (2004).

132


Tabulka 1: Vývoj jemné motoriky u dětí před vstupem do školy /Woolfson, 2004 Věk 2 ½ až 3

Dovednost

-

kresby jsou již často identifikovatelné

-

dítě má zájem pomáhat v domácnosti, napodobuje činnosti

-

dítě rádo stříhá papír, ale je pro něj těžké držet nůžky a současně jimi pohybovat tak, aby skutečně stříhaly

3 až 3 ½

-

dítě udrží v rukou pevně malý předmět a dokáže s ním zcela přesně pohybovat

3 ½ až 4

-

rozepíná a zapíná knoflíky, velmi usilovně se snaží

-

díky zralejšímu úchopu jsou pro něj nůžky ovladatelnější

-

kreslířská zdatnost je pokročilejší, dítě přesně kopíruje mnohé základní čáry, souvislé vlnovky, kruhy

-

dítě má rádo náročné aktivity vyžadující jemnou motoriku a je ochotno zkoušet tak dlouho, než dosáhne úspěchu

4 až 4 ½

-

dítě používá v každé ruce jeden kus příboru

-

dítě chce psát své jméno podle vzoru

-

snaží se vypořádat se základními sebeobslužnými úkoly bez pomoci

-

dítě rádo tvaruje modelovací hmotu do různých tvarů, zpracovává ji více prsty než tlakem ruky

4 ½ až 5

-

zralejší ovládání tužky se projevuje v kreslení, malování

-

dítě úhledněji vybarvuje a již tolik nepřetahuje

-

kresba obsahuje mnohem více detailů

-

stříhání papíru nůžkami je již pro ně snazší, když nespěchá, stříhá přesně

2

Průzkum úrovně manuálních dovedností

Hlavním cílem pracovních činností v předškolním zařízení je získání manuálních dovedností, tzn. osvojování psychomotorických dovedností. Proces osvojování psychomotorických dovedností má několik fází, z nichž je nejdůležitější první, tzv. kognitivní fáze. Zanedbáním této fáze se posléze ztíží další osvojování psychomotorických dovedností. V průběhu tohoto počátečního stadia se dítě seznamuje s činností, postupem a provedením dovednosti. Důležitá je názorná ukázka

133


doplněná slovní instrukcí. Tato fáze je velmi náročná pro vnímání, představy, paměť, myšlení a řeč (Čáp, Mareš, 2001). V našem průzkumu jsme se zaměřili na vývoj dovedností při práci s papírem. Vybrané testovací úlohy jsou součástí rozsáhlejší testovací baterie (Honzíková, Sojková, 2014, str. 92). Prvním úkolem respondentů bylo obkreslit šablonu jednoduchého květu a následně tuto vystřihnout z papíru. Hodnotila se hlavně přesnost vystřižení. Do průzkumu bylo zařazeno celkem 160 respondentů ve věku od předškolního zařízení až po poslední ročník 1. stupně základní školy (Stowitzová, 2015). Bezchybné a přesné vystřižení bylo určeno 100 %. Výsledky přesnosti vystřihování: a) b) c) d) e) f)

předškolní zařízení: 46 % 1. třída: 51 % 2. třída: 57 % 3. třída: 66 % 4. třída: 80 % 5. třída: 86 %

Graf 1 – Úroveň vystřihování

Druhým úkolem respondentů bylo složit podle pracovního návodu jednoduchou čepici z papíru.

Skládání: a) předškolní zařízení: 16,66 % (30 bodů ze 180)

134


b) c) d) e) f)

1. třída: 13,33 % (42 bodů ze 180) 2. třída: 32,77 % (59 bodů ze 180) 3. třída: 36,66 % (66 bodů ze 180) 4. třída: 63,33 % (114 bodů ze 180) 5. třída: 78,33 % (141 bodů ze 180)

Graf 2 – Úroveň skládání

Závěr Uvedený průzkum ukázal, že skládání z papíru je náročnější manuální činnost než stříhání. U skládání čepice z papíru mělo mnoho respondentů značné problémy nejen s uvedeným postupem skládání, ale i s přesností při překládání. Bylo prokázáno, že se přesnost stříhání s přibývajícím věkem postupně zdokonaluje. U respondentů z předškolního věku je přesnost střihání přibližně 47 %, oproti tomu u respondentů z 5. třídy je to až 86 %. K největšímu nárůstu úrovně přesnosti stříhání dochází mezi 3. a 4. třídou, kdy se stříhání zpřesní přibližně o 13 %, mezi ostatními věkovými skupinami to bylo pouze 6 až 7 % za rok. V předškolním věku a 1. třídě stříhá velmi přesně jen 1 až 2 respondenti z 26 testovaných a zbytek respondentů stříhá v rozmezí více nepřesného stříhání až k velmi nepřesnému stříhání. Ve 3. a 4. třídě stříhá velmi přesně 5 až 8 respondentů z 26 a zbytek respondentů stříhá buď s malými nepřesnostmi, nebo s více nepřesnostmi. V páté třídě již téměř polovina respondentů stříhá velmi přesně a druhá polovina jen s malými nepřesnostmi. Se skládáním čepice z papíru měli respondenti více obtíží. V předškolním zařízení poskládalo čepici jen 7 respondentů z 18 testovaných, tzn., více jak polovina respondentů práci nedokončila, neboť se

135


potýkali s velkými nepřesnostmi, pouze jeden respondent složil čepici téměř přesně. V páté třídě byla práce žáků již z větší části velmi přesná, neboť více jak polovina respondentů poskládala čepici z papíru velmi přesně. Bylo zjištěno, že vývoj úrovně manuálních dovedností při skládání se zpřesňuje s přibývajícím věkem souměrně, avšak mezi třetí a čtvrtou třídu dochází k většímu zlepšení. Probíhající projekty polytechnické výchovy jsou mimo jiné zaměřeny i na propojení předmatematické výchovy a pracovních činností, což by zároveň mělo přispět i k rozvoji technické představivosti, která je pro skládání z papíru velmi důležitá. Literatura 1. BEDNÁŘOVÁ, J., ŠMARDOVÁ, V. Rozvoj grafomotoriky: jak rozvíjet kreslení a psaní. Vyd. 1. Brno: Computer Press, 2006. ISBN 80-251-0977-9. 2. ČÁP, J., MAREŠ, J. Psychologie pro učitele. Praha: Portál, 2001. 3. DERSTVENŠEK, H. Project work from the Idea to the Product - PRODUCING A WHEELBARROW MADE OF WOOD. In Technical creativity in schools curricula with the form of project learning. From Idea to the Product. Zbornik prispevkov procedings - 9th International Science Symposium. Portorož, Slovenia: Združenie pedagogov technične ustvarjalnosti Slovenije: Ljubljana, Somaru, 2011. s. 572 – 579. ISBN 978-961-6728-19-5. 4. HONZÍKOVÁ, J.; JANOVEC, J. Problematika osvojování psychomotorických dovedností. In Journal of Technology and Information Education, 2012, 4(1), s. 34-39. ISSN 1803-537X. 5. HONZÍKOVÁ, J.; SOJKOVÁ, M. Tvůrčí technické dovednosti. Plzeň: ZČU, 2014. 134 s. ISBN 978-80-261-0412-4. 6. JANOVEC, J.; HONZÍKOVÁ, J. Conceptual and Methodical Procedures of Psychomotor Learning. In Computer and Information Science. Canada: Canadien Center od Science and Education. Vol. 6., No. 1, Feb. 2013. 7. STOWITZOVÁ, M. Vývoj psychomotorických dovedností od útlého věku po základní školu v oblasti práce s papírem. Diplomová práce. Plzeň: ZČU, 2015. 8. TOMKOVÁ, V. Technická neverbálna komunikácia. Nitra: UKF, 2013. 9. URBAN, K. K. Assessing creativity: The Test for Creative Thinking – Drawwing Production (TCT-DP). International Educanion Journal, 6(2), 272-280. Shannon Research Press, 2005. 10. VARGOVÁ, M. Metodika pracovnej výchovy a pracovného vyučovania. Nitra: PF UKF, 2007. ISBN 978-80-8094-171-0. 11. WOOLFSON, Richard C. Bystré dítě – předškolák. Praha: Ottovo nakladatelství, s.r.o., 2004. ISBN 80-7360-002-1. Kontaktní adresa: Jarmila Honzíková, doc. PaedDr. Ph.D. Katedra matematiky, fyziky a technické výchovy, Fakulta pedagogická ZČU v Plzni, Klatovská 51, 30614 Plzeň, ČR, tel. +420 377 636 500, e-mail: [email protected]

136


PORTÁL VŠ A NÁVRH JEHO ROZŠÍRENIA O NOVÉ MODULY HORNYÁK GREGÁŇOVÁ Radomíra – TÓTHOVÁ Darina, SK Resumé Portál VŠ vznikol na pôde združenia EUNIS-SK v roku 2005, ako projekt Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu Slovenskej republiky sa rieši od roku 2006. Tvorí bránu k informáciám pre uchádzačov o štúdium, študentom vysokých škôl a širokej verejnosti. Je tiež bránou k celoštátnym projektom a ďalším informačným systémom, ako KEGA (projekty Kultúrnej a edukačnej grantovej agentúry Ministerstva školstva, vedy, výskumu a športu), CREPČ (Centrálny register publikačnej činnosti), Elektronizácia prihlasovania na vysoké školy a ďalšie. Univerzity a Vysoké školy prostredníctvom Portálu VŠ poskytujú informácie o svojich fakultách, študijných programoch, zverejňujú podujatia organizované na svojich VŠ a e-kurzy. Príspevok sa zaoberá súčasným stavom Portálu VŠ a možnosťami jeho rozšírenia v budúcnosti. Kľúčové slová: Portál VŠ, moduly, súčasný stav, rozšírenie. PORTAL OF UNIVERSITIES AND PROPOSAL FOR NEW MODULES EXPANSION Abstract Portal of Universities was established on land of association EUNIS-SK in 2005 as a project Ministry of education, science, research and sport of the Slovak republic and solves since 2006. It forms a gate to information’s for applicants of study, university students and the general public. It also creates a gate to national projects and other information systems, such as KEGA (projects of the Cultural and Educational Grant Agency of the Ministry of Education, Science, Research and Sport), CREPČ (Central Register of Publication Activities), Electronisation of booking to university and more. Universities provide information about their faculties, study programs, they published events organized by their universities and e-courses via Portal VŠ. The paper deals with the current status of the Portal of Universities and possibilities of its expansion in the future. Key words: Portal of Universities, modules, current status, expansion. Úvod Projekt Portál VŠ vznikol na pôde združenia EUNIS-SK v roku 2005. Ministerstvu školstva bol predstavený 28.11.2006, odvtedy sa vyvíja, je inovovaný, pribúdajú nové funkcionality. S Portálom VŠ úzko súvisia projekty Elektronizácia prihlasovania na VŠ, Centrálny register študentov (CRŠ), Centrálny register zamestnancov (CRZ), Informačný systém na administráciu grantových schém, ako aj projekt Rozvoj, analýzy a prepojenia koncepcie systému mobility on-line. Od roku 2012 je Portál VŠ a súvisiace projekty súčasťou Dátového centra MŠVVaŠ SR. 1

Súčasný stav Portál VŠ Portál v súčasnosti obsahuje nasledovné moduly: - Informácie o vysokej škole - Elektronická prihláška na VŠ - Projekty - v súčasnosti je to najmä KEGA (s možnosťou prezentácie informácií aj z iných celoštátnych projektov) - Databáza konferencií a seminárov - Publikačná činnosť – prepojenie s CREPČ - eVzdelávanie – evidencia e-kurzov a objektov

137


- Aktuality – všeobecné z VŠ - Aktuality MŠVVaŠ Portál VŠ je prístupný z URL: https://www.portalvs.sk. Portál VŠ poskytuje informácie pre uchádzačov o štúdium, ale i študentom VŠ, ale i širokej verejnosti. Je tiež prístupom k celoštátnym projektom a informačným systémom, ako KEGA, CREPČ, Elektronizácia prihlasovania na VŠ. Má veľký prínos najmä pre univerzity a VŠ, ktoré poskytujú informácie o svojich študijných programoch, fakultách a dianí na nich, ako sú rôzne podujatia, konferencie, semináre, a podobne. Portál je finančne podporovaný Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu. Portál sa buduje a dopĺňa od roku 2006, je na ňom prezentovaných množstvo informácií, VŠ si môžu informácie vymieňať so svojimi IS za pomoci výmenných formátov. Výsledky prieskumov sú jednoznačne za pokračovanie a rozšírenie tohto portálu aj v ďalšom období.

Obr. 1 – Ukážka Portál VŠ (zdroj: https://www.portalvs.sk/sk/) 2

Hlavné ciele pre nasledujúce obdobie Hlavné ciele pre nasledujúce obdobie sú − inovácia jednotlivých už existujúcich modulov, − prepojenie s rezortnými informačnými systémami, − redizajn, − implementácii nových modulov (záverečné práce ponúkané firmami, celoživotné vzdelávanie, databáza e-kurzov a ďalších na základe požiadaviek MŠVVaŠ SR a VŠ, − zameranie na podporu vysokých škôl, aby sa využila možnosť Portálu VŠ zadávať údaje iba raz prostredníctvom výmenných formátov, či už na Portál VŠ alebo na web jednotlivých VŠ, resp. fakúlt a aby sa aj tým zjednodušila administratíva na VŠ.

138


3

Rozšírenie Portálu VŠ o nové moduly 1. modul: Databáza e-vzdelávacích kurzov (DEKa) DEKa je nový navrhovaný modul Portálu VŠ. Ide o prostredníctvom internetu sprístupnený priestor určený na podporu e-vzdelávania, pri zabezpečení trvalej dostupnosti kurzov a dokumentov. V súvislosti s masívnym nasadením LMS MOODLE na slovenských školách (všetky vzdelávacie stupne) ide predovšetkým o prácu v tomto systéme. Na Portáli DEKa sa plánujú uverejňovať: − hotové kurzy s možnosťou na mieste si ich vyskúšať, − kurzy alebo učebné materiály, ktoré si záujemca môže stiahnuť a použiť v inštalácii LMS MOODLE na svojej škole pri zachovaní pôvodných autorských práv, − články určené na podporu e-vzdelávania. Zároveň sa plánuje, aby DEKa plnila funkciu úložiska s cieľom dlhodobého uchovávania kurzov a iných dokumentov. Portál bude mať pridelené ISSN a bude stanovovať formálne kritériá a podmienky pre zverejňovanie kurzov, učebných materiálov a iných dokumentov (Tóthová, Šemeláková, 2013). 2. modul: Celoživotné vzdelávanie Celoživotné vzdelávanie zahŕňa vzdelávacie programy a aktivity, ktoré umožňujú doplniť, rozšíriť a prehĺbiť si získané vzdelanie, dosiahnuť kvalifikáciu v súlade s potrebami trhu práce, uspokojiť svoje záujmy alebo pripraviť sa na získanie stupňa vzdelania. Patrí sem vzdelávanie v produktívnom veku, spravidla profesionálne odborné vzdelávanie vrátane vzdelávania v nezamestnanosti a vzdelávanie v poproduktívnom veku života. Ciele vytvorenia modulu Celoživotného vzdelávania v rámci Portálu VŠ: 1. Vytvoriť modul Celoživotného vzdelávania ako súčasť Portálu VŠ a poskytovať tak aktuálne informácie akademickej obci a iným používateľom o vzdelávacích programoch celoživotného vzdelávania. 2. Vytvoriť databázu akreditovaných a neakreditovaných vzdelávacích programov celoživotného vzdelávania v súlade so zákonom č. 568/2009 Z. z. o celoživotnom vzdelávaní a s vyhláškou č. 97/2010 Z. z. 3. Vytvoriť metodické a poradenské postupy pre tvorcov (žiadateľov, poskytovateľov), tzv. „sprievodcu“ pri tvorbe akreditovaných a neakreditovaných vzdelávacích programov celoživotného vzdelávania a ich následnú propagáciu v nadväznosti na existujúce zdroje. 4. Poskytnúť záujemcom o ďalšie vzdelávanie databázu akreditovaných a neakreditovaných vzdelávacích programov celoživotného vzdelávania a pomôcť im zorientovať sa v ponuke vzdelávacích programov vzdelávacích inštitúcií ďalšieho vzdelávania. 5. Spolupracovať s existujúcimi „informačnými kanálmi“ zaoberajúcimi sa Celoživotným vzdelávaním. Návrh na realizáciu modulu vznikol na základe: − Potreby celoživotného vzdelávania. − Záujmu zamestnancov (väčšinou vedúcich predstaviteľov pracovísk ďalšieho vzdelávania) riešiacich problematiku celoživotného vzdelávania na vysokých školách prezentovanom na rôznych konferenciách, seminároch a stretnutiach. Návrh ďalších modulov Portálu VŠ: 3. modul: Register tém záverečných prác 4. modul: Sledovanie kariéry a ďalšieho vzdelávania absolventov vysokých škôl 5. modul: Elektronické poradenstvo pri výbere vysokej školy a ďalšieho vzdelávania

139


Záver Prínosy Portálu VŠ pre občana, firmy a širokú verejnosť sú nasledovné: − rýchly prehľad z jedného miesta: − o vysokých školách, − o dianí na vysokých školách - projektoch, − o konferenciách a seminároch, − o e-kurzoch, − aktuálne informácie o VŠ z MŠVVaŠ SR, − rôzne aktuality z VŠ, pre študentov, zamestnancov a širokú verejnosť, − jednoduché vyhľadávanie, prehľadnosť, − silná podpora používateľa. Prínos Portálu VŠ pre občana – uchádzača o vysokoškolské štúdium je nasledovný: − Vytvorenie transparentného prostredia pre všetkých uchádzačov o štúdium na VŠ. − Zjednotenie administrácie prihlášky. − Možnosť zaslania prihlášky na viacero VŠ bez nutného opakovania zadávania identických údajov. Z prieskumov a rozhovorov o Portáli VŠ na rôznych podujatiach jednoznačne vyplýva, že Portál je živý a je potrebný pre komunitu VŠ, ale aj pre širokú verejnosť. Preto jeho rozšírenie o ďalšie moduly bude prínosom pre akademickú komunitu, firmy a pre širokú verejnosť. Zo zobrazenia štatistiky návštevnosti uvedeného Portálu VŠ na stránke Portál VŠ za obdobie 1.1.2008 až 3.5.2015 vyplýva až 52 979 110 zobrazení stránky pri 6 456 933 návštevách uvedenej stránky. Problémom však zostáva jeho financovanie – každoročne je potrebné žiadať MŠVVaŠ SR o finančný príspevok, zdôvodňovať potrebu Portálu VŠ. Literatúra 1. TÓTHOVÁ, D. - ŠEMELÁKOVÁ, Ľ. Nový modul na Portáli VŠ databáza e-vzdelávacích kurzov : New module for Portal of Universities - Database E-learning Courses. In Informačné a komunikačné technológie v riadení a vzdelávaní. Nitra. 2013. ISBN 978-80-552-0983-8. 2. TÓTHOVÁ, D. Portál VŠ - súčasný stav : Portal of Universities - current situation. In Sieťové a informačné technológie 2012. Nitra. 2012. ISBN 978-80-552-0905-0. Dostupné z URL: http://www.fem.uniag.sk/sit2012/zbornik/tothova2.pdf. Poznámka Príspevok bol zverejnený s finančnou podporou združenia EUNIS-SK. Kontaktní adresa: Radomíra Hornyák Gregáňová, Mgr., PhD., Katedra matematiky, FEM SPU v Nitre, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, SR, tel. +421376414180, e-mail: [email protected] Darina Tóthová, RNDr., PhD., Centrum informačných technológií, FEM SPU v Nitre, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, SR, tel. +421376414129, e-mail: [email protected]

140

VYUŽITÍ TESTŮ V MATEMATICE

S

VÝBĚREM

SPRÁVNÉ

ODPOVĚDI

CHLÁDEK Petr – SMETANOVÁ Dana, CZ Resumé Článek se věnuje testování studentů matematiky pomocí testů s výběrem správné odpovědi. Jedná se o využití jedné části e-learningu používané u studentů kombinované formy. Je zde popsána metodika tvorby takových testů, která je následována statistickým vyhodnocením a rozborem úspěšnosti studentů. Jsou zde prezentovány nejčastější typy chyb v testech. Je diskutována vhodnost tohoto typu testování zejména u studentů kombinované formy vysokoškolského studia. Klíčová slova: testování studentů, testy s výběrem správné odpovědi, pravděpodobnost. USE OF MULTIPLE CHOICE TESTS IN MATHEMATICS Abstract The paper concerns the case of multichoice tests in mathematics. We present the use of one of the e-learning part used by students of the combined form. The construction such a test is described here. Final part analyses successfulness of students and statistical evaluation of testing. In the paper there are presented the most common types of errors in tests. We discussed the appropriateness of this type of testing, especially for students of the combined form of higher education. Key words: testing of students, multiple choice tests, probability. Úvod Elektronické testování studentů použitím testů s výběrem správné odpovědi z několika nabídnutých možností (tzv. „multichoice“ testy) je v současnosti intenzivně využíváno ve většině studijních oborů na všech typech škol. Přestože matematika není obecně považována za vhodnou disciplínu k uplatnění takovýchto testů, pokusíme se zde prezentovat objektivní zhodnocení této formy testování. 1. Průběžné testování studentů Průběžné testování formou „multichoice“ testů na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích je prováděno především u studentů kombinované formy. Je součástí e-learningové podpory pro tyto studenty. Samotný charakter kombinovaného studia klade na studenty i pedagogy nemalé nároky, proto je vhodné využívat všech forem e-learningu [6]. Na VŠTE v Českých Budějovicích je v rámci vnitřního intranetu vybudována celá struktura, která se dá využívat jako podpora e-learningu. My se v článku omezíme pouze na tu část, která se týká elektronického testování znalostí studentů kombinované formy v předmětu Matematika II. Testy jsou naprogramovány do intranetového prostředí s názvem „Odpovědník“. Ten je možno naprogramovat tak, aby testy byly přístupné pouze v určených dnech a hodinách. Po otevření „Odpovědníku“ pro příslušný předmět je vygenerován test ze zadaných sad příkladů, na jeho vyplnění má student určený čas. V případě, že student neukončí testování dříve, Odpovědník se po určeném čase od otevření sám uzavře. Dále se automaticky vyhodnotí správné odpovědi a výsledné body se překopírují do seznamu. Elektronické testování pomocí úloh s výběrem správné odpovědi má své výhody i nevýhody. Tyto jsou uvedeny například v [7]. Jakým způsobem se projevují výhody a

141

nevýhody testů speciálně v testování matematických znalostí, jak předcházet náhodnému tipu a z toho vyplývající omezení při tvorbě příkladů, jsou diskutována v [3], [4], [5], [8]. Je potřeba zcela otevřeně říct, že pro testování matematických znalostí nelze používat výhradně tyto typy testů. Nelze otestovat některé specifické oblasti matematiky, např. úlohy typu, kde je potřeba nakreslit graf. Numerická chyba při výpočtu ovlivní správný výsledek. Nemůžeme sledovat myšlenkové postupy studentů, což je pro ně nevýhodné. V případě znalosti postupu by v „klasickém“ testu alespoň správná část řešení mohla být uznána. Na VŠTE je průběžné testování studentů využíváno zcela přirozeně k otestování získaných znalostí studentů. Druhá neméně důležitá část je, že body získané v průběžném hodnocení (0-30 bodů) jsou připočítávány k hodnocení zkoušky. Zkouška je hodnocena maximálním možným počtem bodů 100, z toho je 30 bodů z průběžného hodnocení a 70 bodů ze závěrečné písemky. K úspěšnému absolvování zkoušky je potřeba získat nejméně 70 bodů z možných 100 bodů. V tomto článku se zabýváme průběžným hodnocením, které proběhlo v předmětu Matematika II v letním semestru akademického roku 2013/14. V letošním akademickém roce ještě průběžné hodnocení neproběhlo. Průběžné hodnocení v předmětu Matematika I (včetně výběru vhodných příkladů) je diskutováno v [4]. Matematika II obsahuje základní kurz integrálního počtu (speciální typy integrací) a úvod do teorie obyčejných diferenciálních rovnic. Matematika II je vyučována v bakalářských oborech Strojírenství, Konstrukce staveb, Technologie dopravy a přepravy, Pozemní stavby. Studenti kombinované formy mají v jednom semestru 15 hodin seminářů, ve kterých je potřeba zvládnout náročné učivo a provést průběžné ohodnocení studentů. Testy v předmětu Matematika II jsou tvořeny takto: studenti řeší 3 příklady (každý je z různé oblasti), u každého příkladu mají na výběr 5 odpovědí (z nich je pouze 1 správná). Správně vyřešený příklad je hodnocen 10 body, špatná odpověď je hodnocen 0 body. Nelze zkontrolovat správný postup výpočtu, pouze výsledek. Tedy maximální počet bodů, které mohou získat, je 30 bodů, což odpovídá kvótě průběžného hodnocení. Pravděpodobnost náhodného vyplnění na plný počet bodů je 1/125, tedy 0,008. Obecný vzorec a podrobnější rozbor výpočtu pravděpodobnosti je uveden například v [1], [2], [3]. Při počtu 83 studentů (účastníků průběžného hodnocení v posledním akademickém roce) by náhodnou volbou test teoreticky splnilo 0,664 studenta (méně než 1 student) na plný počet bodů. Tedy pravděpodobnost je dostatečně malá. Testy jsou tvořeny následujícím způsobem. Jsou vyhotoveny 3 sady příkladů z oblastí: speciální typy integrací, aplikace integračního počtu, diferenciální rovnice. Každá sada obsahuje 15 příkladů. Test pro každého studenta je vytvořen tak, že z každé sady řeší jeden náhodně vybraný příklad, celkem tedy tři typově různé příklady. Správná odpověď je hodnocena 10 body, špatná 0 body. Každému studentovi je vygenerován unikátní test z celkového možného počtu 3 375 možností různých testů. Pravděpodobnost, že by vedle sebe sedící dva studenti měli shodný celý test, je zaokrouhleně 3.10-4. Pravděpodobnost, že by vedle sebe sedící studenti měli shodný právě jeden příklad, je 0,174. Pravděpodobnost, že by vedle sebe sedící studenti měli shodný alespoň jeden příklad, je 0,187. Studentům se u každého příkladu náhodně generuje i pořadí nabízených možností odpovědí a zároveň míchá pořadí otázek ze sad. Tedy i v rámci stejného příkladu vygenerovaného u dvou různých studentů bude např. v jednom případě správná odpověď a), v druhém případě b). Navíc v případě dvou stejných testů nebudou mít příklady stejné pořadí. 2. Výsledky testování v akademickém roce 2013/2014 V této kapitole se zabýváme tím, jak dopadlo testování z hlediska získaných bodů a jaké typy chyb byly nejčastější. Poznamenejme, že pro testování byly vybrány jednoduché typové

142

příklady cílené na to, abychom zjistili, jakým způsobem studenti zvládli probíranou látku a případně jaké jsou nedostatky v jejich znalostech. Způsob výběru vhodných příkladů pro elektronické testování z Matematiky II je uveden v [8]. Celkové zhodnocení získaných bodů je uvedeno v Tabulce 1. Tabulka 1: Výsledky průběžného hodnocení (zdroj vlastní) Počet získaných bodů

0

10

20

30

Počet studentů

7

17

23

36

Podle našeho mínění studenti přípravu nepodcenili a zároveň ukázali dobrou rychlou orientaci v povolených materiálech. Studenti mají k průběžnému hodnocení a následně pak i ke zkoušce povoleno používat integrační a derivační tabulky (vybrané vzorce) a kalkulačku bez grafického kalkulátoru. V tabulce číslo dvě jsou uvedeny počty chyb v jednotlivých sadách otázek. Tabulka 2: Počet chyb v jednotlivých sadách (zdroj vlastní) Sada příkladů

Integrální počet

Aplikace integrálů

Obyčejné diferenciální rovnice

Počet chybných výsledků

21

33

24

Jak je z Tabulky 2 zřejmé, počet chyb v sadách, týkajících se speciálních typu integrací a obyčejných diferenciálních rovnic, je srovnatelný. Počtem chyb se nejvíce vymyká sada aplikačních příkladů v integrálním počtu, která dopadla nejhůře. Podle reakcí studentů na přednáškách, seminářích a konzultacích víme, že u studentů převládá názor, že jako nejtěžší je v Matematice II vnímána oblast diferenciálních rovnic. S tímto výsledky testování nekorespondují. Nyní rozebereme, jaké typy chyb studenti v testu dělali. Integrální počet je zaměřený na speciální typy integrací, obsahuje tři části: vybrané typy substitucí, použití rozkladu na parciální zlomky, metoda per partes. Při typových úlohách se chyby objevovaly zcela výjimečně při substitucích. Srovnatelně chyb bylo při rozkladech na parciální zlomky a při metodě per partes. Aplikace integrálů je zaměřena na výpočet obsahu ploch ohraničených křivkami, výpočet objemu tělesa, které vznikne rotací křivky kolem osy x, výpočet délky křivky. Problémové aplikační příklady byly především takové, kde je nutné k správnému sestavení integrálu načrtnout graf. Jak se zdá, správné řešení příkladu bylo ovlivněno nejen numerickou chybou, ale především neznalostí grafického vyjádření křivek. Tedy možnost úspěšného výpočtu byla ovlivněna chybějícími středoškolskými znalostmi. Obyčejné diferenciální rovnice obsahují různé metody řešení obyčejných diferenciálních rovnic prvního řádu (separace proměnných, lineární rovnice, Bernoulliovy rovnice, …). U rovnic vyššího řádu je probírána metoda přímé integrace a lineární rovnice s konstantními koeficienty (homogenní a se speciálními pravými stranami). U této sady úloh lze říct, že chyby se objevovaly napříč celým spektrem příkladů.

143

Závěr Průběžné testování odhalilo několik zajímavých poznatků týkajících se zpětné vazby pro vyučující. Studenti z vysokoškolské látky nejhůře zvládli integraci, kde museli použít rozklad na parciální zlomky a metodu per partes. Dále jejich schopnosti řešit aplikační příklady jsou výrazně ovlivněny nedostatečnou znalostí středoškolského učiva (načrtnutí grafu funkce). Na základě pozitivních zkušeností, i přes všechny nevýhody, můžeme pro průběžné testování znalostí studentů úlohy typu „multiple choice“ doporučit. Zvláště při velké studijní skupině, případně nedostatku času, je to často jediná použitelná možnost, jak všechny studenty efektivně, objektivně a spravedlivě vyzkoušet. Literatura 1. DOBBS, S., MILLER, J., Statistics 1. Adv. Level Mathematics. Cambridge University Press, 2002. 2. HÁTLE, J., LIKEŠ, J., Základy počtu pravděpodobnosti a matematické statistiky: vysokošk. učebnice. 1. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury. 1972. 463 s. Řada ekonomické literatury 3. CHLÁDEK, P., NÝDL, V., ŠULISTA, M., Struktura zápočtových testů z matematiky a jejich vyhodnocování. In L. Hračková ed. Sborník aktuální otázky výuky matematiky na ekonomických oborech. Brno: Masarykova univerzita, 2011. s. 34-37, 4 s. ISBN 978-80210-5669-5 4. CHLÁDEK, P., SMETANOVÁ, D., Elektronické testování z matematiky, Media4u magazine. 2014, roč. 11, č. 2/2014, s. 42-44. ISSN 1214-9187. Dostupné z: http://www.media4u.cz/mm022014.pdf 5. CHLÁDEK, P., SMETANOVÁ, D., Zhodnocení přínosu elektronického testování studentů v matematice, Trendy ve vzdělávání. 2014, roč. 7, č. 1, s. 328-331. ISSN 18058949. Dostupné z: http://www.kteiv.upol.cz/tvv_web/tvv14/tvv_2014_proceedings.pdf 6. KLEMENT, M., CHRÁSKA, M., DOSTÁL, J., MAREŠOVÁ, H. E-learning: elektronické studijní opory a jejich hodnocení. Olomouc: Agentura GEVAK, s.r.o., 2012. 341 s. ISBN 978-80-86768-38-0. Dostupné z: http://www.kteiv.upol.cz/uploads/soubory/klement/elearning/klement-a-kol-elearning.pdf 7. SCHINDLER, R. a kol., Rukověť autora testových úloh. Vyd. 1. Praha, Centrum pro zjišťování výsledků vzdělávání, 2006, 86 s. ISBN 80-239-7111-5 8. SMETANOVÁ, D., CHLÁDEK, P., Jak konstruovat „multiple choice“ úlohy z matematiky, Trendy ve vzdělávání. 2014, roč. 7, č. 1, s. 402-404. ISSN 1805-8949. Dostupné z: http://www.kteiv.upol/tvv_web/tvv14/tvv_2014_proceedings.pdf Kontaktní adresa: Petr Chládek, Mgr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected] Dana Smetanová, RNDr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected]

144


ROZVOJ DIGITÁLNÍ GRAMOTNOSTI ŽÁKŮ A MOŽNÁ RIZIKA DIGITÁLNÍ DEMENCE CHRÁSKA Miroslav, CZ Resumé Příspěvek popisuje současné pojetí digitální gramotnosti žáků a zabývá se možnými riziky tzv. digitální demence. Dále je toto riziko dáváno do souvislosti s výsledky výzkumu, který zkoumal, jakým způsobem a k čemu používají žáci na základních školách Facebook. Klíčová slova: digitální gramotnost, žák, digitální demence, Facebook. DEVELOPMENT OF DIGITAL LITERACY AMONG STUDENTS AND POTENTIAL RISKS OF DIGITAL DEMENTIA Abstract The paper describes the current concept of digital literacy among students and addresses the possible risks of so-called digital dementia. Key words: digital literacy, pupil, digital dementia, Facebook. Úvod V současné době se začíná stále více užívat pojem digitální gramotnost, který postupně nahrazuje dříve používané pojmy počítačová a informační gramotnost. 1

Digitální gramotnost Pojem digitální gramotnost poprvé představil Paul Gilster (1997) ve své knize Digital Literacy, kdy ji označil jako soubor postojů, porozumění a dovedností efektivně zpracovávat a sdělovat informace a znalosti v různých médiích a formátech. Zcela jistě však nebyl první, kdo tento termín použil, řada autorů jej používala v 90. letech 20. století, když popisovala potřebu určité nové gramotnosti – schopnosti číst a psát v nových podmínkách, kdy informace jsou dostupné v různých podobách a různými prostředky. Gilsterův koncept je ale daleko širší než jen schopnost ovládat technologie, podle něj je digitální gramotnost spíše o ovládání myšlenek, než klávesnice. Jak uvádí Altmanová (2011): „Přes přetrvávající nesrovnalosti v použití tohoto termínu vidíme, že autoři následující Paula Gilstera používají ‘digitální gramotnost’ k označení širokého konceptu, který spojuje další gramotnosti založené na počítačových/ICT znalostech a dovednostech, ale zaměřuje se na ‘měkčí’ dovednosti – hodnocení informací, shromažďování znalostí spolu se souborem porozumění a postojů (Bawden, 2001) … Bude nutné aktualizovat porozumění a kompetence tak, jak se budou měnit jednotlivé okolnosti a jak budou tyto změny v prostředí digitálních informací přinášet potřebu nového porozumění a nových kompetencí; jak uvádí Martin, digitální gramotnost je „stav, ne práh.". Takto pojatou gramotnost můžeme považovat za základní podmínku života v digitálním věku. Digitální gramotnost jsou tedy dovednosti potřebné k dosažení digitální způsobilosti (kompetence), jisté a kritické používání ICT pro práci, volný čas, učení a komunikaci (Altmanová, 2011). Digitální kompetence byla také zahrnuta jako jedna z osmi základních dovedností do Doporučení o klíčových schopnostech pro celoživotní učení (European Commission, 2008). Souvislost vlastního pojetí digitální gramotnosti s dříve preferovanými gramotnostmi uvádí názorně obr. 1., z kterého jsou patrné přesahy jednotlivých pojetí gramotností.

145


Obr. 1 – Digitální gramotnost a její pojetí (Zdroj: Mapping Digital Competence: Towards a Conceptual Understanding, Kirsti Ala-Mutka, 2011) 2

Digitální demence V roce 2014 vyšla v českém překladu kniha německého profesora psychiatrie Manfreda Spitzera Digitální demence (Spitzer, 2014). Autor v ní prostřednictvím řady průzkumů dokládá, že digitální technologie učení nejenže nepomáhají, ale jsou dokonce škodlivé. Na s. 14 uvádí, že: „Používání počítače v raném dětství může vést k poruchám pozornosti a v předškolním věku pak k poruchám čtení. Ve školním věku se navíc v rostoucí míře objevuje sociální izolace, jak prokazují americké a dnes už i německé studie. Proti tomu se už několik let objevují námitky, že tento trend mezitím zvrátila sociální média dostupná prostřednictvím počítačů, mobilů či tabletů, mladí lidé se prý dnes pohybují na síti převážně v sociální oblasti. K tomu je však třeba podotknout, že právě digitální sociální sítě rozhodně nevedou k četnějším a lepším kontaktům, nýbrž k sociální izolaci a ke kontaktům povrchním ...“. Základní autorovu tezi (Komárek, 2014) lze tedy vyjádřit následujícím způsobem: „ … tím, že nám počítače, Internet, nebo třeba GPS navigace ulehčují duševní činnost, odvádějí nás od „tréninku mozku". Když máme jistotu, že je informace někde uložena a kdykoli ji můžeme vyhledat, nic nás nenutí si ji zapamatovat. Když nám navigace v automobilu říká, kudy máme jet, nemusíme se soustředit na prostor, ve kterém se pohybujeme, sami - bez navigace - ztrácíme postupně schopnost prostorové orientace. A konečně, když si zvykáme na možnost vyhledávat informace a zároveň sledovat emaily, chat, poslouchat hudbu ..., ztrácíme schopnost soustředění, schopnost intenzivní práce ...“.

146


Po vyjití knihy se strhla velká polemika o oprávněnosti těchto názorů a byly předkládány „důkazy“ odmítající nebo naopak podporující tyto názory. Jako určitý syntetizující pohled na tuto problematiku můžeme uvést názor B. Brdičky (Komárek, 2014): „Technologie samotné nikdy nemohou nahradit intuici, dobrý úsudek, schopnost řešit problémy či morální směrování. V nepředstavitelně komplexní budoucnosti však nebude mít sebeinteligentnější jedinec bez přístupu k nástrojům digitálního světa šanci vyrovnat se třeba i méně schopným účastníkům sítě … došlo ke změně kompetencí potřebných pro život. Z toho vyplývá nutnost modifikace výukových cílů, o niž jsme se v rámci reformy (RVP) pokusili a neuspěli ... Nejde o to, zda je třeba technologie z našeho života odstranit, ale o to, jak vychovávat lidi schopné je využívat ke svému prospěchu a ne naopak. Mám dojem, že k tomu by měli být učitelé vedeni. Ale nejsou …“. 3

Žáci na ZŠ a Facebook Dále uvedeme některé výsledky výzkumu, který zkoumal, jakým způsobem a k čemu používají žáci na druhém stupni ZŠ Facebook (Mikešová, 2015). Profil na sociální síti je dnes takřka nutnou součásti života téměř každého člověka v dnešní společnosti. Většina mladých lidí si nedokáže bez Facebooku život vůbec představit - chtějí být neustále v kontaktu s jejich vrstevníky. Ve výzkumu, který byl realizován na vzorku 324 žáků základních škol, bylo zjištěno, že Facebook má založených 87 % dotazovaných žáků, avšak pouze 8 % z nich si sociální síť Facebook založilo ve věku, kdy právně mohlo, tedy od 13 let. Přitom 64 % žáků je na Facebooku pravidelně více než jednu hodinu denně. Bohužel jen 30 % rodičů se zajímá, co jejich děti dělají na Facebooku. Facebook je pro žáky vhodný prostředek pro komunikaci se spolužáky a přáteli, poznávání nových lidí, zjišťování domácích úkolů nebo zjišťování toho, co se dělo ve škole. Facebook také žáci používají k zábavě, mezi kterou patří hraní her, čtení a sledování vtipů, přidávání, sdílení a prohlížení fotografií, sledování novinek, kontakt s lidmi, se kterými nemohou být v osobním kontaktu, k domlouvání si schůzek nebo chatu s rodinou, která nebydlí blízko. Negativa sociální sítě Facebook jako jsou možná kyberšikana, závislost, ztráta času, falešné profily, pomluvy, neupřímné komentáře, e-maily v podobě spamu, ztráta soukromí nebo krádeže účtu si žáci částečně uvědomují. Díky Facebooku však často ztrácí osobní kontakt s přáteli, napíší si zprávu a již nechodí ven. Je tedy otázkou, zda se u nich nevyvine postupem času určitá míra závislosti a patologického chování, jak o tom mluvil prof. Spitzer. Závěr Příspěvek se zamýšlí nad vedlejšími aspekty života žáků v informační společnosti, kteří mají v určitých oblastech často poměrně vysokou úroveň digitální gramotnosti, avšak ne vždy si uvědomují její širší souvislosti a hlavně rizika nových technologií. Při zvýšené četnosti využívání digitálních technologií tak žákům může hrozit riziko sociálního vyloučení a v pozdější době i případná „digitální demence“. Mělo by však být snahou zvláště učitelů, aby na tato rizika upozorňovali a minimalizovali jejich dopad. Článek vznikl v rámci řešení projektu IGA_PdF_2015_033. Literatura 1. ALA-MUTKA, K. 2011. Mapping Digital Competence: Towards a Conceptual Understanding, Luxembourg: Publications Office of the European Union, bez ISBN 2. ALTMANOVÁ, J. a kol. 2010. Gramotnosti ve vzdělávání: příručka pro učitele. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze. ISBN 978-80-87000-41-0.

147


3.

4.

5. 6.

7. 8. 9.

10.

11.

12.

13. 14. 15. 16.

17.

BAWDEN, D. 2008. Origins and concepts of digital literacy. In Digital Literacies: Concepts, Policies & Practices (2008), ed. Lankshear & Knobel, s. 17–32, dostupné z: http://www.citeulike.org/user/rwcschudde/article/8240768 BRDIČKA, B. 2013. Digitální gramotnost podle Wheelera. Metodický portál: Články [online]. 18. 03. 2013, [cit. 2014-02-15]. Dostupný z: WWW: . ISSN 1802-4785. DOMBROVSKÁ, M. – LANDOVÁ, H. – TICHÁ, L. 2004. Informační gramotnost – teorie a praxe v ČR. In Národní knihovna. 2004. č. 1. s. 7 – 18. ISSN 1214-0678. European Commission Working Paper and Recommendations from Digital Literacy HighLevel Expert Group. 2008. Dostupné z: http://ec.europa.eu/information_society/eeurope/i2010/docs/digital_literacy/digital_literacy_re view.pdf GILSTER, P. 1997. Digital literacy. New York: John Wiley & Sons. ICILS 2013 – Mezinárodní výzkum počítačové a informační gramotnosti. 2013 [online] [cit. 2014-02-10]. Dostupné z: www.icils.cz ICT gramotnost v RVP ZV. 2011. Metodický portál: Články [online]. 15. 09. 2011, [cit. 201404-15]. Dostupný z WWW: . ISSN 1802-4785. Information Literacy Competency : Standards for Higher Education. 2000. Chicago: American Library Association. [cit. 2013-12-08]. Dostupné z: http://www.ala.org/ala/acrl/acrlstandards/standards.pdf. Information Literacy Competency Standards for Higher Education [online]. 1996 – 2014. [cit 2013-11-10]. Dostupné z. http://www.ala.org/acrl/standards/informationliteracycompetency#ildef JONÁK, Z. 1999. Informační gramotnost, schopnost orientovat se ve světě informací - JAK a KDE ji získat? Daidalos [online] [cit 2014-1-20] Dostupné z: http://daidalos.ff.cuni.cz/prilohy/skolnik/ssic09.php KOMÁREK, M. 2014. Hrozí našim dětem digitální demence? Třetí díl diskuse: věčný boj. [online]. 25.4.2014 [cit. 2015-05-05]. Dostupné z: http://www.literarky.cz/reporta/17348-xxx. MIKEŠOVÁ, J. 2015. Facebook a jeho dopad na žáky 2. stupně ZŠ. Bakalářská práce. Olomouc: PdF UP. 64 s. Vedoucí práce doc. PhDr. Miroslav Chráska, Ph.D. PETERKA, J. 2011. Jak se měří informační gramotnost? - eArchiv.cz. [Online] 2011 [cit. 2014-01-20]. Dostupné u: http://www.earchiv.cz/b05/b0412001.php3. b0412001. RŮŽIČKOVÁ, D. 2010. ICT gramotnost. Metodický portál: Články [online]. 20. 09. 2010, [cit. 2014-04-15]. Dostupný z WWW: . ISSN 1802-4785. SPITZER, M. 2014. Digitální demence: jak připravujeme sami sebe a naše děti o rozum. Brno: Host, 2014. 341 s. ISBN 978-80-7294-872-7.

Kontaktní adresa: Miroslav Chráska, doc. PhDr. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 803, e-mail: [email protected]

148


VÝSLEDKY VÝZKUMU ICILS V MEZINÁRODNÍM SROVNÁNÍ A JEHO MOŽNÉ DOPADY NA KURIKULÁRNÍ REFORMU V OBLASTI ICT V ČESKÉ REPUBLICE CHRÁSKA Miroslav, CZ Resumé Příspěvek popisuje hlavní výsledky výzkumu ICILS v mezinárodním srovnání a jeho možné dopady na kurikulární reformu v oblasti ICT v České republice. Srovnání je podrobněji provedeno mezi výsledky žáků v Polské a České republice. Klíčová slova: ICT, výzkum ICILC, mezinárodní srovnání, kurikulární reforma. ICILS RESEARCH RESULTS IN INTERNATIONAL COMPARISON AND ITS POSSIBLE IMPLICATIONS FOR CURRICULUM REFORM IN THE AREA OF ICT IN THE CZECH REPUBLIC Abstract The paper describes the main findings ICILS in international comparison and its possible implications for curricular reform in the field of ICT in the Czech Republic. The comparison is further made between the results of students in Poland and the Czech Republic Key words: ICT, ICILC research, international comparisons, curriculum reform. Úvod Počítačová a informační gramotnost (Gramotnosti ve vzdělání, 2010) je v současné době nezbytnou podmínkou pro efektivní fungování člověka v informační společnosti. Pokud pomineme jejich ne zcela ustálené definice a tendenci používat termín digitální gramotnost (Brdička, 2013), je zcela jasné, že zkoumání stupně jejich naplnění v různých zemích světa může přinést důležité poznatky o vlivu digitálních technologií na žáky. Dosud nebylo provedeno žádné mezinárodní srovnání, které by bylo zaměřeno na popis reálných dovedností a schopností žáků v oblasti používání ICT. V tomto ohledu je mezinárodní šetření ICILS (International Computer and Information Literacy Study) jedinečné. 1

Charakteristika mezinárodního šetření ICILS Mezinárodní šetření ICILS (2014): „si klade za cíl získat poznatky o dovednostech žáků v oblasti počítačové a informační gramotnosti (dále jen CIL). Jedná se o první mezinárodní komparativní studii sledující připravenost žáků na život v informační společnosti – tj. schopnost používat počítače k vyhledávání, vytváření a sdílení informací za účelem úspěšného fungování jedince doma, ve škole, na pracovišti a ve společnosti, která je na mezinárodní úrovni koordinována Mezinárodní asociací pro hodnocení výsledků vzdělávání (The International Association for the Educational Achievment – IEA). V ČR jej realizuje Česká školní inspekce. Šetření zjišťuje rozdíly ve výsledcích CIL jednak mezi jednotlivými zeměmi, jednak mezi školami v rámci jednotlivých zemí tak, aby zjištěné rozdíly mohly být dány do souvislosti se způsobem poskytování vzdělávání v oblasti CIL. Šetření dále zjišťuje souvislost mezi úspěšností žáků a různými aspekty vzdělávacích systémů, technologickým zázemím škol, rodinným zázemím a individuálními charakteristikami žáků. Testovanou skupinou žáků jsou v České republice žáci 8. ročníku základních škol a odpovídajících ročníků víceletých gymnázií.“

149


Bližší podrobnosti o průběhu výzkumu je možné najít v souhrnné publikaci (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014). 2

Hlavní výsledky mezinárodního šetření ICILS Nejdůležitějším, a mediálně vyzdvihovaným, výsledkem byl fakt, že ze zkoumaných zemí (viz obr. 1) dosáhli čeští žáci nejlepšího průměrného výsledku 553 bodů. Mimo provincii Ontario (Kanada) byl tento výsledek navíc statisticky významný. Ze sousedních a kulturně blízkých zemí dosáhlo nejvyššího bližšího výsledku Polsko, a to 537 bodů.

Obr. 1 – Průměrný výsledek žáků z jednotlivých zemí na škále ICILS (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014) Poznámka: Průměr škály činí 500 bodů. Protože v zúčastněných zemích nebyla testována celá populace žáků, ale pouze jejich reprezentativní vzorek (žáci navíc řešili různé sady úloh), nelze stanovit průměrný výsledek s absolutní přesností. Interval prezentovaný v grafu ukazuje, jakých hodnot by s 95% jistotou mohl nabývat výsledek žáků dané země, pokud by se šetření zúčastnili všichni. Výsledky žáků ve čtyřech dovednostních úrovních Na základě výsledku v testu byli žáci ve výzkumu ICILS zařazeni do čtyř dovednostních úrovní (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014), přičemž žáci na první úrovni prokázali pouze základní ovládnutí práce s technologiemi a naopak žáci zařazení do čtvrté úrovně disponovali velmi pokročilými znalostmi a dovednostmi.

3

150


Rozdíly v zastoupení žáků na čtvrté nejvyšší úrovni byly poměrně malé. Nejvíce žáků na této úrovni bylo zjištěno v Korejské republice a kanadské provincii Ontario (5 %). V Polsku byla na této úrovni 4 % žáků a v České republice 3 %. Je zajímavé, že v České republice je velmi silný podíl žáků na druhé (48 %) a třetí (34 %) dovednostní úrovni, kde jsou ve srovnání s ostatními zúčastněnými zeměmi tyto poměry nejvyšší. Zároveň je potěšitelné, že podíl českých žáků, kteří nedosáhli první úrovně, je vůbec nejnižší (2 %).

Obr. 2 – Výsledky výzkumu ICILS: zastoupení žáků na jednotlivých dovednostních úrovních (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014)

151


Pokud porovnáme tyto výsledky podle typu navštěvované školy (v České republice mohou žáci v této věkové hladině navštěvovat základní školu nebo nižší gymnázium) zjistíme, že na nižším gymnáziu je podíl žáků na nejvyšším stupni dovednostní úrovně 11 % a nikdo z žáků není pod úrovní 1. Naopak žáci základní školy jsou na nejvyšší dovednostní úrovni zastoupeni jen málo (2 %).

Obr. 3 – Výsledky výzkumu ICILS: zastoupení českých žáků na jednotlivých dovednostních úrovních dle druhu školy (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014) 4

Výsledky žáků v testu informační a počítačové gramotnosti podle pohlaví Ve všech zemích, které se účastnily šetření ICILS, dosáhly dívky v testu informační a počítačové gramotnosti ve srovnání s chlapci lepšího výsledku (viz obr. 4) s tím, že s výjimkou Thajska a Turecka byl ve všech zemích tento rozdíl statisticky významný. Průměrný rozdíl činil ve všech zúčastněných zemích 18 bodů (dívky dosáhly v testu průměrně 509 bodů, zatímco chlapci 491 bodů).

Obr. 4 – Výsledky výzkumu ICILS podle pohlaví žáků (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014) Největší rozdíly byly zjištěny v Korejské republice (38 bodů), kanadské provincii Newfoundland a Labrador (35 bodů) a ve Slovinsku (29 bodů). Dívky v České republice dosáhly

152


průměrného výsledku 559,2 bodů a chlapci 547,6 bodů. Avšak tento rozdíl byl ve srovnání s ostatními zeměmi jeden z nejnižších. Podobně nízký rozdíl byl zjištěn v Polsku, Slovensku a v Rusku. 5

Výsledky žáků podle zájmu o digitální technologie V šetření ICILS bylo dále sledováno (respektive žáci posuzovali) nakolik se žáci zajímají o digitální technologie a jak je práce s nimi baví. Žáci byli rozděleni na tři stejně velké skupiny, tzv. tercily, podle míry zájmu o ICT. V grafu 5 jsou uvedeny úspěšnosti v testu žáků z prvního (zahrnuje žáky, které práce s ICT baví nejméně) a třetího (zahrnuje žáky, které práce s ICT baví nejvíce) tercilu. Ve většině zapojených zemí (včetně Polska) bylo zjištěno, že čím více se žáci o technologie zajímají a rádi s nimi pracují, tím lepších výsledků v testu dosahují. V České republice, Německu, Rusku a Slovinsku však tato souvislost prokázána nebyla. Zajímavé také je, že pozitivnější přístup k technologiím byl ve všech zemích zjištěn u chlapců, kteří ale v testu dosáhli horšího výsledku než dívky, které svůj zájem o technologie hodnotí negativněji.

Obr. 5 – Výsledky výzkumu ICILS podle dosaženého výsledku v testu pro skupiny žáků s nejvyšším a nejnižším zájmem (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014) 6

Kde se žáci naučili vybrané dovednosti s ICT Velmi zajímavé výsledky přinesla analýza toho, kde se žáci naučili vybrané dovednosti s ICT viz tab. 1. V České republice se žáci oproti ostatním zemím naučili ve škole podstatně méně „Posoudit důvěryhodnost informací z Internetu“ a méně se naučili „Uvádět odkazy na internetové zdroje“, „Vyhledávat informace pomocí počítače“ a „Třídit informace získané z internetových zdrojů“. Naopak více se naučili „Prezentovat informace před ostatními pomocí počítače“.

153


Tabulka 1: Procentuální zastoupení žáků, kteří se naučili vybrané dovednosti s ICT ve škole (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014)

154


V polovině zúčastněných zemí také dívky častěji uváděly, že se naučily vybrané dovednosti s ICT ve škole. V České republice a také v Chile byl rozdíl mezi dívkami a chlapci v tomto ohledu nejvyšší a chlapci tak velkou měrou přispěli k tomu, že se Česká republika řadí k zemím, kde byl identifikován podprůměrný podíl žáků, kteří se vybrané dovednosti naučili ve škole. Závěr Z výsledků mezinárodního šetření ICILS vyplývá, že ačkoliv čeští žáci dosáhli nejlepšího průměrného výsledku, není tento závěr zcela uspokojující. Zastoupení českých žáků v nejvyšší dovednostní úrovni, odkud se předpokládá výběr žáků, kteří se zřejmě budou věnovat informaticky zaměřeným oborům, je poněkud horší než v Polsku, ale lepší než na Slovensku, kde na základních školách přistoupili k větší podpoře informatického myšlení. Na druhé straně je však výsledek částečně ovlivněn výsledky českých žáků na nižších gymnáziích. Co je však potřeba důkladně zvážit a co může být alarmující je fakt, že čeští žáci se vybrané dovednosti podstatně méně často naučili ve škole, což platí zvláště pro dívky. Je tedy třeba, nejen z pohledu výsledků šetření ICILS, revidovat obsah vzdělávací oblasti Informační a komunikační technologie v rámci RVP ZV. Jako možné oblasti se jeví např. problematika bezpečného používání informací v internetovém prostředí a přesahy ICT nástrojů do jiných vzdělávacích oblastí, včetně jejich pozitiv a negativ. Je alarmující, že tak dynamicky se rozvíjející se oblast jako jsou ICT, nebyla ještě v RVP ZV revidována. Otázkou také zůstává, zda současná minimální časová dotace pro vzdělávací oblast ICT na ZŠ, je vůbec akceptovatelná. Jako možná doporučení jsou na základě zjištění ICILS navrhovány tyto konkrétní kroky (Basl, Boudová, Řezáčová, 2014): • Provést revizi RVP ZV ve vzdělávací oblasti Informační a komunikační technologie (včetně revize možné integrace využívání ICT nástrojů v dalších vzdělávacích oblastech). • Cíleně posílit nabídku kurzů DVPP zaměřených na využívání ICT nástrojů učiteli ve výuce a při vedení žáků k využívání ICT při školní práci. • V souvislosti s přípravou standardu učitele a kariérního řádu pamatovat na možné stanovení určité minimální úrovně schopností a dovedností využívat ICT nástroje při výuce a vzdělávání. Tento požadavek zakotvit v rámci vzdělávacích programů fakult připravujících učitele a také jej promítnout do nabídky DVPP. • Na národní úrovni uvažovat o pravidelném sledování (např. formou výběrového šetření) reálných schopností a dovedností žáků v oblasti počítačové a informační gramotnosti.

Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu CZ.1.07/2.3.00/20.0166 Centrum teorie vzdělávání přírodovědných oborů.

155


Literatura 1. BASL, Josef, BOUDOVÁ, Simona a ŘEZÁČOVÁ, Lucie. 2014. Národní zpráva šetření ICILS 2013: počítačová a informační gramotnost českých žáků. Praha: Česká školní inspekce. 57 s. ISBN 978-80-905632-6-1. 2. Gramotnosti ve vzdělání. 2010. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze. 64 s. ISBN 97880-87000-41-0. 3. ICILS. 2014 [online]. [cit. 2015-02-15]. Dostupný z: http://www.csicr.cz/Pravemenu/Mezinarodni-setreni/ICILS. 4. BRDIČKA, B. Digitální gramotnost podle Wheelera. Metodický portál: Články. 18. 03. 2013 [online]. [cit. 2015-02-15]. Dostupný z: http://spomocnik.rvp.cz/clanek/17295/DIGITALNIGRAMOTNOST-PODLE-WHEELERA.html. ISSN 1802-4785. 5. Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. 2013 [online]. [cit. 2015-05-04]. Dostupné z: http://www.msmt.cz/file/29397/. Kontaktní adresa: Miroslav Chráska, doc. PhDr. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 803, e-mail: [email protected]

156


POČÍTAČOVĚ ROZHRANÍ PRO VYČÍTÁNÍ DAT Z ŘÁDKOVÉHO CMOS SNÍMAČE HAMAMATSU S10077 S VESTVĚNÝM A/D PŘEVODNÍKEM JANÁK Vladislav – BARTONĚK Luděk, CZ Resumé Předložený článek si klade za cíl seznámit čtenáře s využitím řádkového CMOS lineárního obrazového senzoru S10077 od fy Hamamatsu s vestavěným A/D převodníkem, který je vhodný pro účely vyhodnocování intenzity při optických aplikacích (interferometrická měření a pod). Komunikace s PC je navržena pomocí jednočipového mikropočítače ATMEGA644PA který zajišťuje funkci řadiče a vyrovnávací paměti mezi sběrnicemi SPI a RS232, doplněného modulem UM232R, převádějící výstupní signály do protokolu USB rozhraní. Součástí příspěvku je předložený vlastní návrh celého zařízení, řízený programem napsaným v LabVIEW. Funkčnost vzorku byla ověřena na případu detekce optického spektra rtuťové lampy. Navržený modul je srovnatelný s řádkovou kamerou LSO-2048SH1-8EPP fy EUREKA Messtechnik GmbH, Köln Germany (1). Klíčová slova: CMOS senzor Hamamutsu S10077, ATMEGA644PA, UM232R, LabVIEW. INTERFACE FOR READING DATA FROM 1D CMOS SENSOR HAMAMATSU S10077 WITH BUILD-IN A/D CONVERTER Abstract This article shows using of linear CMOS sensor S10077 from Hamamutsu with built-in A/D converter, which is ideal for measurement of intensity in optical experiments (interferometers, etc.) For communication with PC there is used microcontroller ATMEGA644PA that provides buffer between SPI bus and RS232, supplemented with UM232R module, which converts RS232 to USB. The control program is written in LabVIEW. Function of device was tested by measurement optical spectra of mercury lamp. Designed module is comparable to line camera LSO-2048SH1-8EPP of the firm EUREKA Messtechnik GmbH, Köln Germany (1). Key words: CMOS line sensor Hamamutsu S10077, ATMEGA644PA, UM232R, LabVIEW. Úvod Měření svítivosti je otázka velmi aktuální zvláště ve spolupráci s výpočetním systémem. Schéma takového měřicího obvodu je založeno na použití vhodného detektoru, který generuje signál úměrný svítivosti, který je v případě číslicového zpracování nutno digitalizovat a pomocí vhodného rozhraní přesunout do paměti počítače pro další zpracování. Celé zařízení může být navrženo v podobě vhodné desky (karty), která je umístěna do počítače (například firmy Eureka Messtechnik HmbH Köln Německo (1). V našem případě (viz obr. 1), jsme vytvořili rozhraní detektoru CMOS S10077 (Hamamutsu), komunikující s osobním počítačem (PC) pomocí počítačového rozhraní USB (Universal Serial Bus), takže nejsou zapotřebí žádná přídavná HW zařízení. Vlastní návrh inovuje práce (2) a (3).

157


Obr. 1- Blokové schéma CMOS rozhraní Program pro mikropočítač byl napsán v jazyce C (programovací prostředí CodeVisionAVR) (4). Řídící program pro PC byl vytvořen v prostředí LabVIEW (5). Skenování spektra Hg lampy bylo provedeno jen pro ověření činnosti zařízení. 1

Výběr součástek Jako obrazový snímač je použit obvod Hamamutsu S10077, což je CMOS snímač s vestavěným zesilovačem a A/D převodníkem (6). Data z tohoto obvodu jsou exportována po číslicové sběrnici SPI (Serial Peripheral Interface). Snímač má na SPI sběrnici řídící funkci (Master). Po přijetí startovacího impulsu (pin 23) snímač skenuje řádek a odesílá jeho data po sběrnici SPI do připojeného zařízení. Jelikož osobní počítače (PC) nejsou vybaveny sériovými porty standartu SPI s možností pracovat v režimu Slave, je nutné do měřicího řetězce zařadit převodník, umožňující vyčíst data přes port SPI a následně tato data odeslat do PC přes standardní asynchronní sériový port RS232 nebo USB. Převodník tedy musí obsahovat SPI rozhraní schopné pracovat v režimu Slave, asynchronní sériový port kompatibilní s PC (RS232) a paměť minimálně 2048kB. Na základě těchto požadavků byl vybrán obvod ATMEGA644PA (7). Z důvodu, že řada nových PC již ve své standardní výbavě neobsahuje sériové rozhraní standartu RS232, ale pouze USB rozhraní, bylo dále nutné zajistit převod RS232 na USB. K tomu byl vybrán modul UM232R od společnosti FTDI viz (8).

Obr. 2 – Řádkový obrazový CMOS senzor Hamamatsu S10077 2

Mechanická konstrukce Zařízení je vyrobeno na jednostranné desce plošných spojů viz Obr. 3, která je osazena třemi paticemi. V horní patici byl umístěn snímač Hamamutsu S10077, ve střední mikropočítač ATMEGA 644PA a ve spodní patici komunikační modul UM232R. Zařízení dále obsahuje taktovací krystal 12MHz, dva kondenzátory 12pF nutné pro správnou funkci taktovacího oscilátoru a svorkovnici pro externí napájení +5V. Jelikož snímač Hamamutsu S10077 je citlivý na impulsní rušení, nebylo použito napájecí napětí ze sběrnice USB, ale z externího vstupu umožňující dobré vyhlazení.

158


Obr. 3 – Schéma zapojení CMOS senzoru S10077

Obr. 4 – Návrh desky plošných spojů

Obr. 5- Realizace kamery (a) Přední pohled, b) Zadní pohled,

Obr. 6 - Propojovací USB kabely 3

Program pro mikropočítač Vlastní funkce navrženého rozhraní byla řízena programově. Program pro mikropočítač ATMEGA 644PA byl napsán v jazyce C v programovacím prostředí CodeVisionAVR.(4). Algoritmus čeká na zaslání libovolného znaku z PC. Po obdržení tohoto znaku, který slouží jako příkaz k zahájení snímání, pošle z portu C.0 startovací impuls do snímače pro sejmutí řádku. Zároveň se vymaže registr mikropočítače a připraví pro naplnění hodnotami. Poté algoritmus pomocí funkce SPI vyčte data ze sběrnice SPI do registru. Nakonec jsou tato data poslány z registru po sběrnici UART přes modul UM232R do PC.

159


Obr. 7 – Výpis programu mikroprocesoru ATMEGA644P Řídící program pro PC Ovládací program pro PC byl vytvořen v prostředí LabVIEW, což je objektově orientované programovací prostředí, ve kterém se kód tvoří grafickým způsobem seskupením předpřipravených funkcí do blokového diagramu. (5) Ovládací program pošle do zařízení 1 byte a následně příjme 1024bytů dat, která vykreslí do grafu. Pro kontrolu jsou data vypsána i v textové (ASCII) podobě. 4

Obr. 8 – Ovládací programu v program LabVIEW 5

Aplikace ve spektroskopii

Spektra kolem nás pozorujeme různými prostředky. Velmi snadné je k jejich získání využít kompaktních disků (CD). Proti difrakčním mřížkám mají velkou výhodou z hlediska jejich dostupnosti pro širokou veřejnost a přitom jejich fyzikální parametry jsou srovnatelné s mřížkami ve školních fyzikálních laboratořích. CD se k dopadajícímu světlu chová jako reflexní mřížka se zhruba 600 vrypy na jednom milimetru. Pro ověření funkčnosti našeho modulu byl dle (9) sestaven experiment, jehož výsledky jsou doloženy na obr. 9 a obr. 10.

160


Obr. 9 - Emisní čáry rtuťové výbojky Obr. 10 - Získané spektrum senzorem S10077(LabVIEW)

Závěr Navržené rozhraní obrazového řádkového detektoru CMOS S10077 (Hamamutsu) zajišťuje komunikaci uvedeného detektoru s libovolným osobním počítačem (PC) pomocí standardního rozhraní USB, takže není třeba žádné další karty rozhraní ani speciální jednotky, nebo knihovny. Pro svou jednoduchost a nízkou cenu je vhodné pro řadu technických aplikací jak ve školní výuce, tak i průmyslových aplikacích. Řešení a realizace modulu se uskutečnilo za přispění projektu Katedry experimentální fyziky IGA 2015 a projektu CZ.1.07/2.3.00/45.0035 (Badatelsky orientovaná výuka ve školním a neformálním vzdělávání. Literatura 1. EURECA Messtechnik GmbH. WWW stránky společnosti EURECA Messtechnik GmbH [online]. Koln: 2013 [cit. 21.5.2015]. Dostupné z: http://www.eureca.de/neu-german/index.html 2. Bartoněk, L., Keprt, J.: The interface of CCD image line sensor ILX511 in technical spectrometer. 13th Slovak-Czech-Polish Optical Conference on WAVE AND QUANTUM ASPECTS OF CONTEMPORARY OPTICS, Krzyžowa, Poland, September 9-13 (2002). Proc. SPIE, Vol. 5259, 247-254, published 2003. 3. Bartoněk, L., Keprt, J.: CCD linear image sensor ILX511 arrangement for technical spectrometer. Optica Applicata, Vol. XXXIII, No. 2-3, 2003, 547-553. 4. HP InfoTech S.R.L. WWW stránky produktu CodeVisionAVR V3.21. [online]. Místo původu není uvedeno: 2015 [cit. 21.5.2015]. Dostupné z: http://www.hpinfotech.ro/ 5. National Instruments. WWW stránky zabývající se produktem LabVIEW. [online]. Místo původu není uvedeno: 2015 [cit. 21.5.2015]. Dostupné z: http://czech.ni.com/labview 6. Hamamutsu Photonics K.K. WWW stránka společnosti Hamamutsu prezentující lineární obrazový snímač S10077. [online]. Místo původu není uvedeno: Neznámé datum vydání. [cit. 21.5.2015]. Dostupné z: http://www.hamamatsu.com/jp/en/S10077.html 7. Atmel Corporation. WWW stránka zabývající se integrovaným obvodem ATMEGA644PA. [online]. Místo původu není uvedeno: 2015. [cit. 21.5.2015]. Dostupné z: http://www.atmel.com/devices/atmega644pa.aspx 8. Future Technology Devices International Ltd.. Development modules - katalog s USB převodníky. [online]. Místo původu není uvedeno: 2015. [cit. 21.5.2015]. Dostupné z: http://www.ftdichip.com/Products/Modules/DevelopmentModules.htm 9. Tomáš Nedvěd. Pozorování spektra. [online]. Brno: Neznámé datum vydání. [cit. 21.5.2015]. Dostupné z: http://www.ped.muni.cz/wphy/nedved/cd1.htm

161


Kontaktní adresa: Vladislav Janák, Mgr., Katedra experimentální fyziky, Přírodovědecká fakulta UP, tř. 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 634 181, e-mail: [email protected]. Bartoněk Luděk, doc. Ing. Ph.D., Katedra experimentální fyziky, Přírodovědecká fakulta UP, tř. 17. listopadu 12, 771 46 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 634 291, e-mail: [email protected]

162


VLIV ICT NA ROZDĚLENÍ ŽÁKŮ NA DIGITÁLNÍ DOMORODCE A DIGITÁLNÍ IMIGRANTY JANSKÁ Lenka – CZ Resumé Článek předkládá výsledky výzkumného šetření, které mělo rozdělit žáky základních škol na digitální domorodce a digitální imigranty. Článek popisuje výzkumné šetření, které je zaměřeno na žáky 8. tříd základních škol a předkládá výsledky z tohoto výzkumného šetření. Klíčová slova: ICT, digitální domorodci, digitální imigranti, výzkum na ZŠ. ICT INFLUENCE ON PUPILS DISTRIBUTION TO DIGITAL NATIVES AND DIGITAL IMMIGRANTS Abstract This article presents the results of research, which had to divide pupils to two groups - digital natives and digital immigrants. The article describes research which was focused on pupils of the 8th grade elementary schools and presents the results of this research. Key words: ICT, digital natives, digital immigrants, research at elementary schools. Úvod V současné době v důsledku nástupu ICT do každodenního života se proměňuje charakter učení a potřeb žáků, zejména u příslušníků generace digitálních domorodců (Marc Prensky, 2001). Ti přestávají být pasivními příjemci informací a v důsledku toho, že denně pracují s moderními technologiemi, které jim umožňují sdílet informace, vytvářet samostatně mediální sdělení a komunikovat prakticky nepřetržitě, se stávají aktivními i v procesu získávání vědomostí a dovedností. Článek popisuje výzkum vlivu informačních a komunikačních technologií na učení žáků. Výzkumné šetření se zabývá vlivy, které odlišují skupinu žáků ovlivněnou ICT a skupinu žáků neovlivněnou ICT. Skupina žáků ovlivněna ICT by měla vykazovat odlišný přístup ve více oblastech (ve zvládání více činností najednou, v rychlé orientaci a vyhledávání informací na Internetu, umění rychle a efektivně hodnotit zdroje dat, posuzování postojů a názorů ostatních účastníků sítě, v kritickém myšlení, v preferenci činnosti před statickým učením, v preferenci práci v týmech, sdílení informací a osobních detailů v rámci virtuálních sociálních sítí, ve vyžadování bezprostřední reakce na každou jejich činnost atd.) dle charakteristik Prenského (2001) a Browna (2000). 1

Digitální domorodci a imigranti Skupina digitálních domorodců se narodili v době plné digitálních technologií, kterými byli neustále obklopeni a které používali již od útlého věku, má za následek to, že uvažují a zpracovávají informace zcela odlišně než lidé z předchozích generací, kteří vyrůstali v „analogovém světě“. Tyto rozdíly jsou mnohem větší a podstatnější, než si většina rodičů a pedagogů uvědomuje. Tato generace se nazývá různě, např. „N-generace“ (net) nebo „D-generace“ (digital). Marc Prensky (Prensky, M., 2001 I) však shledává nejúčelnějším termín „digitální domorodci“ (digital natives). Jsou to noví „rodilí mluvčí“ (native speakers) digitálního jazyka počítačů, videoher a internetu. Lidé z předchozí generace, kteří nevyrůstali obklopeni digitálními technologiemi, ale začali je využívat až v průběhu svého života, Prensky nazývá „digitálními imigranty“

163


(digital immigrants). Tato generace se digitální technologie naučila víceméně používat, ale ve srovnání s digitálními domorodci, existují zásadní rozdíly. Prensky ilustruje rozdílnost napříkladu kulturních rozdílů dvou národů. I nejlépe přizpůsobivý a adaptovaný přistěhovalec nikdy neobsáhne všechny zvyklosti nového prostředí, které se tvoří od dětství a jsou rodilým příslušníkem prožívány a ne naučeny. Stejně tak bude vždy v jeho jazyce znatelný cizí přízvuk, i když jeho řeč nebude obsahovat žádné chyby nebo další odlišnosti. 2

Popis výzkumného šetření Výzkumné šetření je zaměřeno na zkoumání vlivu informačních a komunikačních technologií na učení žáků. Výzkumné šetření bylo realizované v květnu 2015 na základních školách v Jihomoravském, Olomouckém a Moravskoslezském kraji. Šetření bylo zaměřeno na žáky 8. ročníků základních škol. Cílem šetření bylo zjistit, zda existuje skupina základních škol, která je ovlivněna informačními a komunikačními technologiemi v oblasti učení a dále čím se tato skupina charakterizuje. Jako výzkumná metoda byl použit vlastní dotazník. Dotazník byl převážně škálový (4 stupně), kdy žáci označí míru souhlasu s tvrzeními, která je nejvíce nebo nejméně charakterizují. Tvrzení v dotazníkovém šetření vypadalo např. takto: Bez Internetu bych se neobešel/a, Lépe chápu obrazovou informaci než text, Když se učím, poslouchám hudbu, atd. Dále dotazník zjišťoval i další charakteristiky žáků, které mohou mít vliv na jejich příslušnost k předpokládané typické skupině digitálních domorodců např., jestli mají žáci doma PC, televizi, mobilní telefon zda jej běžně používají. Ke zpracování dat byla použita shluková analýza. Výzkumný vzorek tvořilo 229 žáků z toho 119 dívek a 110 chlapců. Výzkumné šetření se zúčastnily následující školy: ZŠ Rýmařov, ZŠ Vladimíra Menšíka Ivančice, ZŠ Pohořelice, Waldorfská škola Olomouc, ZŠ Melantrichova Prostějov a ZŠ Jana Železného Prostějov. 3

Výsledky výzkumného šetření Ve výzkumném šetření se prokázala existence skupiny digitálních domorodců na základních školách v České republice, i když se nejedná o skupinu zahrnující všechny žáky. Digitální domorodci na základních školách se vyznačují následujícími charakteristikami: podporují multitasking, preferují grafické zobrazení oproti textu, očekávají okamžitou pochvalu a časté oceňovaní vlastní práce, používají internet jako primární zdroj informací, moderní technologie berou jako nedílnou součást svého života, preferují online komunikaci (jsou neustále online), a vyznají se v moderních technologiích nejen lépe než většina osob starších než jsou oni, ale také lépe než většina jejich vrstevníků. Další charakteristika, která se ovšem původně neočekávala, ukázala, že tato skupina nedbá na ochranu počítače (užívání antivirových programů, firewallů apod.) a stahuje aplikace i z neověřených zdrojů na internetu. Jako charakteristika této generace se nepotvrdila digitální gramotnost, tedy rychlá orientace a vyhledávání informací na internetu, umění rychle a efektivně hodnotit zdroje dat, posuzování postojů a názorů ostatních účastníků sítě. Dále ne nepotvrdila charakteristika preference činnosti před statickým učením, preference práce v týmech, sdílení informací a osobních detailů v rámci virtuálních sociálních sítí a ani preference hry před vážnou prací. Více dokládá následující graf a tabulka analýzy rozptylu.

164


žáci základních škol 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 otázka4

otázka8

otázka12

otázka16

otázka20

otázka24

otázka28

otázka32

proměnné

Digitální imigranti Digitální domorodci

Graf 1: Rozdělení žáků na digitální domorodce a imigranty dle jejich odpovědí na konkrétní otázky v dotazníku

Analýza rozptylu - žáci ZŠ Proměnná shluk 1 shluk 2 signif. P otázka 1 1,551724 2,375000 0,000000 otázka 2 2,735632 3,221154 0,000183 otázka 3 2,126437 2,153846 0,848229 otázka 4 2,574713 2,884615 0,019874 otázka 5 2,781609 3,038461 0,036191 otázka 6 1,850575 2,798077 0,000000 otázka 7 2,264368 3,038461 0,000001 otázka 8 2,574713 2,980769 0,005758 otázka 9 2,344828 3,394231 0,000000 otázka 10 2,126437 2,711539 0,000021 otázka 11 2,344828 2,740385 0,002377 otázka 12 2,597701 2,875000 0,057371 otázka 13 2,896552 3,673077 0,000000 otázka 14 2,298851 3,240385 0,000000 otázka 15 2,517241 3,009615 0,000199 otázka 16 2,080460 2,298077 0,088026 otázka 17 3,034483 3,721154 0,000000

otázka 18 otázka 19 otázka 20 otázka 21 otázka 22 otázka 23 otázka 24 otázka 25 otázka 26 otázka 27 otázka 28 otázka 29 otázka 30 otázka 31 otázka 32 otázka 33 otázka 34 otázka 35

2,356322 1,735632 2,758621 2,540230 2,287356 2,747126 1,528736 2,701149 1,942529 2,655172 2,850575 1,793103 2,494253 1,655172 3,252874 2,471264 1,712644 1,965517

3,346154 2,076923 2,721154 3,519231 3,278846 2,596154 1,605769 2,932692 2,086539 2,769231 2,769231 2,394231 2,653846 1,817308 3,451923 3,326923 2,519231 2,432692

Tabulka analýzy rozptylu žáků základních škol u konkrétních otázek v dotazníku

165

0,000000 0,004525 0,780141 0,000000 0,000000 0,227945 0,434223 0,087560 0,322782 0,382661 0,529809 0,000145 0,205488 0,268608 0,135944 0,000000 0,000000 0,001343


Dále dotazník zjišťoval, jaké moderní technologie Které technologie jsou nejčastější, ukazuje následující graf.

žáci

základních

škol

vlastní.

Graf 2 zobrazuje počty žáků, kteří vlastní konkrétní moderní technologie

činnost

Vyhledávaní informací

Vyhledávaní informací do školy

Příprava materiálů do školy

Návštěva sociálních sítí

Chatování s přáteli

Emailová komunikace

Sledování filmů, seriálů

Poslouchání hudby

Práce s fotkami

Stahování filmů a hudby

Hraní her

Průměrný počet minut za den

Dále jsme zjišťovali, jestli mají žáci běžně přístup na Internet a zda mají mobilní data. Celkem 98,69 % žáků uvedlo, že mají běžně přístup k Internetu a z toho 44,10 % žáků využívá běžně mobilní data ve svém telefonu či tabletu. Dále měli žáci určit, co dělají na svém počítači, tabletu či telefonu a jak dlouho se této činnosti denně věnují. Výsledky předkládá následující tabulka.

33

20

28

84

152

6

101

165

21

51

109

Tabulka činností žáků, při kterých využívají moderní technologie; uvádí průměrný počet minut za den. Závěr Výzkumné šetření prokázalo existenci skupiny tzv. digitálních domorodců na základních školách. Jak se předpokládalo, do této skupiny nepatří všichni žáci základních škol. Dále jsme určili charakteristiky této skupiny. Dále jsme zjistili, jaké moderní technologie žáci základních škol vlastní. Nejčastěji žáci vlastní smartphony, MP3 přehrávače, notebooky, PC a tablety. A nejčastěji tyto moderní technologie používají k chatování s přáteli, poslouchání hudby či hraní her.

166


Literatura 1. BROWN, John S. 2000. Growing Up Digital: How the Web Changes Work, Education, and the Ways People Learn. USDLA Journal [online], Vol. 16, No. 2. Dostupný z WWW: http://www.johnseelybrown.com/Growing_up_digital.pdf . ISSN 1537-5080. 2. PRENSKY, Marc. 2001. Digital Natives, Digital Immigrants. On the horizon [online]. Vol. 9, no. 5, ISSN 1074-8121. Dostupné z: http://www.marcprensky.com/writing/Prensky%20%20Digital%20Natives,%20Digital%20Immigrants%20-%20Part1.pdf 3. PRENSKY, Marc. 2001 II. Digital Natives, Digital Immigrants, Part II: Do They Really Think Differently? On the Horizon [online]. Vol. 9, No. 6. Dostupný z WWW: http://www.marcprensky.com/writing/Prensky%20%20Digital%20Natives,%20Digital%20Im migrants%20-%20Part2.pdf Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu IGA_PdF_2015_033 s názvem: „Typické přístupy žáků středních škol k učení ovlivněné ICT“. Kontaktní adresa: Lenka Janská, Mgr., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 819, e-mail: [email protected]

167


PŘÍLEŽITOSTI K STRATEGICKÉMU UPLATŇOVÁNÍ PARTNERSTVÍ MEZI MATEŘSKÝMI A ZÁKLADNÍMI ŠKOLAMI JANU Miroslav – PROVÁZKOVÁ STOLINSKÁ Dominika Anotace Článek plynule navazuje na výstupy výzkumné sondy prezentované v článku Klady a zápory strategie partnerství mateřských a základních škol. Získaná data vytvářejí teoretická východiska pro aplikační nástin možných výhod vyplývajících ze spojení mateřské a základní školy jako jedné instituce. Klíčová slova: preprimární vzdělávání, primární vzdělávání, výchovně vzdělávací činnost, povinné vzdělávání, kurikulum. OPPORTUNITIES FOR STRATEGIC IMPLEMENTATION BETWEEN NURSERY AND PRIMARY SCHOOLS Abstract The article follows up on the outputs of the research probe presented in the article Positives and negatives of partnership strategies in nursery and primary schools. The obtained data form theoretical bases for the application outlines of potential advantages resulting from the connection of nursery and primary school as one institution. Keywords: pre-primary education, primary education, educational activities, compulsory education, curriculum. Úvod Jak avizuje anotace, tento příspěvek je aplikačního charakteru a navazuje na příspěvek taktéž předložený na konferenci Klady a zápory strategie partnerství mateřských a základních škol. Zde byla prezentována výzkumná sonda, která vypovídala o názorech učitelů o výhodách a nevýhodách kontextuality preprimárního a primárního vzdělávání. Zde bychom rádi na vzorovém příkladu demonstrovali smysluplnost návazného kurikula, přičemž se opíráme o legislativně platné a závazné vzdělávací programy (Rámcový vzdělávací program pro předškolní vzdělávání, 2004 a Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání). Tím je deklarována uplatnitelnost a opodstatněnost předkládaných činností. Naším záměrem je však podpořit myšlenku společného působení učitelů v preprimárním a primárním vzdělávání na cílevědomý rozvoj dítěte. Kontextuální návaznost kurikula – praktický příklad Svět kolem nás I. Cílová skupina: (věk 3 – 4 roky dítěte dětí) Materiální zabezpečení: Pomůcky: - vkládací geometrické tvary - seguinova deska Legislativní ukotvení na RVP PV Vzdělávací oblast: Dítě a jeho psychika RVP (PV, ZV) Vymezení oblasti řešené Podoblast: Poznávací schopnosti a funkce, představivost a

168


problematiky: Struktura činnosti:

Použitá literatura:

fantazie, myšlenkové operace Účelem předkládaných aktivit je na podkladě samostatné manuální činnosti dítěte pochopit elementární zákonitosti fungování věcí kolem nás. Legislativní podpora – RVP PV

Popis jednotlivých činností a postupů: 1. Úvod Předkládané aktivity se zaměřují na rozvoj dítěte v oblasti poznávání fungování okolního světa. Přibližuje mu environmentální zákonitosti na podkladě rozvoje geometrických představ. Rádi bychom zdůraznili aktuálnost dané oblasti právě z důvodu stále více alarmujících výsledků žáků v mezinárodních srovnáváních v technické gramotnosti (mj.). Prezentovaná činnost může podpořit rozvoj představivosti dítěte při konstruování základních prekonceptů o elementárních matematickogeometrických zákonitostech, dále podporuje rozvoj pravo-levé či prostorové orientace a nesmíme opomenout ani podporu rozvoje jemné motoriky. Správné a včasné „nastartování“ těchto kategorií rozvoje u dítěte může podpořit jeho pozdější školní úspěšnost. 2. Teoretická část Dle RVP PV je možno v rámci realizace prezentované aktivity uvažovat o níže uvedené vzdělávací nabídce pedagogem: - Spontánní hra - Činnost zajišťující spokojenost a radost - Úkol s viditelným cílem a výsledkem, v němž může být dítě úspěšné - Cvičení organizačních dovedností - Přirozené pozorování prostředí a života v něm - Přirozené i zprostředkované poznávání přírodního okolí, sledování rozmanitostí a změn v přírodě 3. Praktická část - cíl pro pedagoga o rozvoj poznatků, schopností a dovedností umožňujících pocity, získané dojmy a prožitky správně pochopit a zprostředkovat - cíl pro žáka o kognitivní odhalit správný způsob vkládání obrazců do základní desky rozlišovat obrazce dle tvarů a barev zhodnotit správnost vlastního řešení o afektivní otevřeně a aktivně přijímat nabízenou činnost pozitivně reagovat na úspěch (příp. adekvátně reagovat na neúspěch) akceptovat úkoly spojené s činností o psychomotorický procvičovat jemnou motoriku procvičovat pravo-levou a prostorovou orientaci - výstup pro žáka

169


V rámci očekávaných výstupů deklarovaných v RVP PV směřujeme k dosahování finální úrovně v těchto oblastech: - prožívat radost ze zvládnutého a poznaného - vyvinout volní úsilí, soustředit se na činnost a její dokončení - respektovat předem vyjasněná a pochopená pravidla - zorganizovat si hru rozvoj klíčových kompetencí: - kompetence k učení – soustředěně pozoruje, zkoumá, objevuje, všímá si souvislostí, experimentuje - kompetence k řešení problémů – problémy řeší na základě bezprostřední zkušenosti, postupuje cestou pokusu a omylu, spontánně vymýšlí nová řešení problémů a situací, hledá různé možnosti a varianty, využívá při tom dosavadních zkušeností, fantazii a představivost - kompetence činnostní a občanské – svoji činnost a hru se učí plánovat, organizovat, řídit a vyhodnocovat; odhaduje rizika svých nápadů, jde za svým záměrem, ale také dokáže měnit cesty a přizpůsobovat se daným okolnostem 4. Vzdělávací aktivity Hlavní aktivitou je strukturovaná činnost s použitím tzv. „vkládačky“ a „seguinové desky“. • Vkládačka Tvořena je základní deskou, v níž jsou vyřezány geometrické tvary – obdélník, čtverec, trojúhelník a kruh. Vkládací objekty tvoří obdobné geometrické tvary opatřené úchytkou pro snadnější manipulaci. Každý geometrický tvar má jinou barvu, odpovídajícího otvoru v podložce.

Obr. č. 1 – Vkládačka (foto autor) Úkolem dítěte je vložit vybraný tvar do odpovídajícího otvoru v podložce. Další z možností práce s pomůckou je procvičování jemné motoriky – špetkového úchopu, rozlišování barev. • Seguinová deska Seguinova deska se skládá ze tří prostorných boxů do sebe zapadajících z důvodů skladnosti. Zasouvací desky do jednotlivých boxů jsou opatřeny deseti otvory různých tvarů podle náročnosti úkolů. Děti do jednotlivých otvorů vkládají objekty vybrané podle předloženého tvaru otvoru na zasouvací desce (viz obr. č. 2).

170


Obr. č. 2 – Seguinova deska (foto autor) Modifikovaná Seguinova deska bývá řazena do kategorie hraček s didaktickým záměrem. Napomáhá k rozvoji jemné a hrubé motoriky, rozvoji senzomotorických dovedností, podporuje učenlivost a šikovnost. 5. Popis rizik Efektivnímu výstupu užití činnosti hrozí následující rizika: - nedostatek příležitostí k poznávacím činnostem založeným na vlastní zkušenosti - převaha zprostředkovaného poznávání světa - převažující důraz na pamětní učení a mechanickou reprodukci, málo názornosti - nedostatek času a prostředků pro spontánní hru, k jejímu rozvinutí a dokončení 6. Evaluace cílů Pedagog průběžně pozoruje spontánní hru dítěte a zaznamenává pokrok do diagnostického listu (úroveň se zvyšuje dle postupného rozvoje oblastí u dítěte). Tab. č. 1: Hodnocení rozvoje dítěte v oblasti geometricko-matematických představ, pravo-levé a prostorové orientace a jemné motoriky (upraveno dle přílohy k RVP PV) Oblast rozvoje

Vstupní dítěte1

úroveň

Průběžné Výstupní hodnocení rozvoje dítěte2 dítěte

úroveň

Rozpoznání geometrických tvarů Manipulace s geometrickými tvary Pohybová koordinace Koordinace ruky a oka Tvořivost a fantazie Řešení 1

Zde jsou popisovány konkrétní projevy dítěte před realizací výše uvedených aktivit Zde jsou popisovány konkrétní projevy dítěte po realizaci výše uvedených činností (činnosti opakujeme, při jednorázovém použití není možné očekávat posun výraznějšího charakteru) 2

171


problémové situace Orientace v prostoru Respektování pravidel Svět kolem nás II. Cílová skupina: (věk 1. období primární školy, elementární ročník dětí) Materiální zabezpečení: Pomůcky: - Navlékadlo „hodiny“ - Skládací stavebnice kvádrů - Kruhové navlékadlo - Geopanel - Barevný válec Legislativní ukotvení na RVP ZV Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace RVP (PV, ZV) Vymezení oblasti řešené Podoblast: Nestandardní aplikační úlohy a problémy problematiky: Účelem předkládaných aktivit je rozvoj geometrických Struktura činnosti: a matematických představ. Plynule navazují na předešlé téma „Svět kolem nás I“, které bylo primárně určeno dětem předškolního věku. Níže uváděné aktivity jsou taktéž využitelné v mateřské škole, ale dávají prostor i pro řešení nestandardních úloh u dětí mladšího školního věku. Legislativní podpora – RVP ZV Použitá literatura: Popis jednotlivých činností a postupů: 1. Úvod Prezentací aktivit bychom chtěli poukázat na kontextualitu preprimárního a primárního vzdělávání. Předkládané téma plynule navazuje na tematiku „Svět kolem nás I“, která se zaměřovala na rozvoj chápání elementárních zákonitostí fungování věcí kolem nás. Tyto aktivity byly vytvořeny pro uplatnitelnost v mateřské škole. Budeme-li uvažovat o návaznosti na tuto úroveň dětí, pak přechodem do povinného vzdělávání se začíná zvyšovat také úroveň nároků na ně kladených. Zde vycházíme z RVP ZV, konkrétně ze vzdělávací oblasti Matematika a její aplikace. Důležitou součástí matematického vzdělávání jsou nestandardní úlohy, jejichž řešení může být do značné míry nezávislé na znalostech a dovednostech školské matematiky, avšak je nezbytné uplatňovat logické myšlení. To podporuje rozvoj tzv. divergentního myšlení, které je podporou pro efektivní pochopení celé řady přírodních zákonitostí. Naší snahou ani v tomto případě není předložení dogmat. Rádi bychom poskytli spíše podnětný náhled na použití netradičních pomůcek. Ty byly často inspirovány specifiky montessori materiálně didaktických prostředků. 2. Teoretická část

172


Dle RVP ZV je možno v rámci realizace prezentovaných aktivit uvažovat o níže uvedené vzdělávací nabídce pedagogem: - Číselné a logické řady - Číselné a obrázkové analogie - Logické a netradiční geometrické úlohy 3. Praktická část - cíl pro žáka o kognitivní pochopit význam pojmů větší – menší procvičit sčítání a odčítání vybraných objektů, rozlišit objekty dle barev umět vytvářet geometrické objekty v rovině dle zadání učitele o afektivní otevřeně a aktivně přijímat nabízenou činnost pozitivně reagovat na úspěch (příp. adekvátně reagovat na neúspěch) rozvoj představivosti a tvořivosti o psychomotorický procvičovat jemnou a hrubou motoriku procvičovat prostorovou orientaci podpora vývoje upevňování očního zacílení na objekt - výstup pro žáka V rámci očekávaných výstupů deklarovaných v RVP ZV směřujeme k dosahování finální úrovně v těchto oblastech: - užívá logickou úvahu a kombinační úsudek při řešení úloh a problémů a nalézá různá řešení předkládaných nebo zkoumaných situací - řeší úlohy na představivost, aplikuje a kombinuje poznatky a dovednosti z různých tematických a vzdělávacích oblastí rozvoj klíčových kompetencí: - kompetence k učení – vyhledává a třídí informace a na základě jejich pochopení, propojení a systematizace je efektivně využívá v procesu učení, tvůrčích činnostech a praktickém životě - kompetence k řešení problémů – vyhledává informace vhodné k řešení problému, nachází jejich shodné, podobné a odlišné znaky, využívá získané vědomosti a dovednosti k objevování různých variant řešení, nenechává se odradit případným nezdarem a vytrvale hledá konečné řešení problému - kompetence komunikativní – využívá získané komunikativní dovednosti k vytváření vztahů potřebných k plnohodnotnému soužití a kvalitní spolupráci s ostatními lidmi - kompetence pracovní – orientuje s v základních aktivitách potřebných k uskutečnění podnikatelského záměru a k jeho realizaci, chápe podstatu, cíl a riziko podnikání, rozvíjí své podnikatelské myšlení 4. Vzdělávací aktivity • Navlékadlo „hodiny“ Skládačka má tvar panáčka. Úkolem dítěte je správně nasadit jednotlivé segmenty na sebe. Při správném nebo nesprávném provedení učitel otočí odpovídající výrazy panáčkovy hlavy na dítě. Pomůcka se skládá ze základní obdélníkové desky, do níž je zapuštěna kulatina sloužící

173


k nasazování jednotlivých segmentů hodin. Segment tvoří 7 hranolů pyramidově odstupňovaných a označených čísly hodin. Na středovém segmentu jsou umístěny ručičky hodin. Hlavu panáčka tvoří otočná koule s oboustranně namalovaným obličejem, usměvavým a smutným. Navlékadlo slouží k nácviku jemné a hrubé motoriky, upevňování očního kontaktu a rozvoji fantazie. Dále podporuje pochopení významu pojmů větší – menší.

Obr. č. 3 – Navlékadlo „hodiny“ (foto autor) • Skládací stavebnice kvádrů Základ stavebnice tvoří 16 hranolů obdélníkového průřezu se čtveřicí různých výšek. Každá čtveřice je od sebe barevně odlišena. Úkolem dítěte je postupně vložit všechny hranoly podle výšky a barvy do krabice libovolně vedle sebe nebo za sebou. Další možností je určování výškové posloupnosti objektů, počítání objektů, stavění různých jednoduchých staveb. Pomůcka je určena k rozvoji jemné motoriky dětí mladšího školního věku (1. období, elementární ročník). Dále opět podporuje pochopení významu pojmů větší – menší.

Obr. č. 4 – Skládací stavebnice kvádrů (foto autor) • Kruhové navlékadlo Základ pomůcky tvoří kruhová dřevěná deska, do níž je umístěn válec. Válec je opatřen kolmo vyčnívajícími kolíky o různé délce. Navlékací objekty tvoří tři kruhy, opatřené zářezy délkově odpovídajícími kolíkům na základním modulu. Pomůcka slouží k nácviku jemné a hrubé motoriky, k procvičování počítání, analýze dle barev, dovednosti navlékání kruhů na pevnou osu, napomáhá k upevnění koordinace oka a myšlení očním kontaktem.

174


F Obr. č. 5 – Kruhové navlékadlo (foto autor) • Geopanel Základ pomůcky tvoří deska, ze spodní části vyztužená po obvodových stranách. V základní desce je vyvrtáno 100 děr o průměru 10 mm. Součástí geopanelu je 20 kolíků jež se vkládají do vyvrtaných děr geopanelu. Kolíky se do děr vkládají libovolně, tak aby při spojení barevnou gumičkou po obvodu kolíku vytvořily geometrické tvary. Pomůcka slouží k nácviku jemné a hrubé motoriky, k rozvoji představivosti a orientaci v prostoru, dále k vytváření geometrických objektů v rovině dle zadání učitele.

Obr. č. 6 – Geopanel (foto autor) • Barevný válec Základ tvoří kulatina, na níž je navlečeno 6 válců. Jednotlivé válce jsou rozděleny do šesti samostatných segmentů barevně odlišených. Válce jsou mezi sebou odděleny gumovou podložkou pro snadnější manipulovatelnost. Pomůcka je určena k rozvoji jemné motoriky a určování barev. Podporuje také rozvoj představivosti a tvořivosti.

Obr. č. 7 – Barevný válec (foto autor)

175


5. Popis rizik Efektivnímu výstupu užití činnosti hrozí následující rizika: - nedostatek příležitostí k poznávacím činnostem založeným na vlastní zkušenosti - převaha zprostředkovaného poznávání světa - převažující důraz na pamětní učení a mechanickou reprodukci, málo názornosti nedostatek času a prostředků pro spontánní hru, k jejímu rozvinutí a dokončení 6. Evaluace cílů Pedagog průběžně pozoruje řízenou aktivitu dítěte a zaznamenává pokrok do diagnostického listu dle tabulky č. 1 uváděné u tématu „Svět kolem nás I“. Jedná se totiž o navazující baterií aktivit na výše uvedené téma. Dále učitel realizuje řízený rozhovor s žákem, který vede k jeho sebehodnocení. Závěr Jak je patrné z prezentované ukázky, při cílevědomé spolupráci učitelů MŠ a ZŠ je možné strukturovat vzdělávací nabídku tak, aby byla kontinuální a tím efektivní. Naším záměrem nebylo ukázat dogmatické postupy, ale podpořit myšlenku návazného kurikula a společnou snahu učitelů MŠ a ZŠ při kooperaci na záměrném rozvoji dětí předškolního a později mladšího školního věku. Literatura 1. Provázková Stolinská, Dominika a Miroslav Janu. Klady a zápory strategie partnerství mateřských a základních škol. Trendy ve vzdělávání. Olomouc, PdF UP, 2015. (v tisku) 2. Provázková Stolinská, Dominika a Miroslav Janu. Využitelnost specifických materiálně didaktických prostředků ve výchovně vzdělávacím procesu. Olomouc: PdF UP, 2014. 3. Rámcový vzdělávací program pro předškolní vzdělávání. Praha: VÚP, 2004. ISBN 80-8700000-5. Dostupné z: http://www.vuppraha.cz/wp-content/uploads/2009/12/RVP_PV-2004.pdf. 4. Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: VÚP, 2013. Dostupné z: http://www.msmt.cz/vzdelavani/zakladni-vzdelavani/upraveny-ramcovy-vzdelavaci-programpro-zakladni-vzdelavani. Kontakt Mgr. Dominika Provázková Stolinská, Ph.D. Katedra primární a preprimární pedagogiky, Pedagogická fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci, Žižkovo nám. 5, Olomouc, 771 40, [email protected] RNDr. Miroslav Janu, Ph.D. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci, Žižkovo nám. 5, Olomouc, 771 40, [email protected]

176


MODELOVÁNÍ SOCIÁLNÍ SÍTĚ PŘEDMĚTU JELÍNEK Jiří, CZ Resumé Sociální sítě patří dnes k nejvíce studovaným strukturám v oblasti výměny informací a znalostí. I v oblasti školství je možné najít příklady jejich formální či neformální existence a má tedy smysl uvažovat o jejich hlubším zkoumání a možném využití pro pochopení probíhajících dějů a potenciálně i pro podporu výuky. Tento příspěvek ukáže uplatnění heuristického multiagentního modelu sociální sítě neformálně existující ve skupině studentů téhož předmětu, přičemž hlavním smyslem sítě je výměna znalostí. Zkoumána bude zejména dynamika vývoje vztahů v několika modelových situacích. Klíčová slova: podpora výuky, modelování, sociální sítě, multiagentní simulace, šíření znalostí. MODELING THE SOCIAL NETWORK OF THE SUBJECT Abstract Social networks are one of the most studied structures in the area of exchange of information and knowledge. Even in the field of education, it is possible to find examples of their formal or informal existence and it therefore makes sense to think about their deeper investigation and possibilities for understanding of ongoing processes and potentially also for teaching support. This contribution shows the application of multi-agent heuristic model of social network informally existing in the group of students of the same course which main purpose is the exchange of knowledge. Anylyzed will be particularly the dynamics of relations in several model situations. Key words: education support, modeling, social networks, multiagent simulation, knowledge dissemination. Úvod Sociální sítě patří dnes k nejvíce studovaným strukturám v oblasti výměny informací a znalostí. Podoba těchto struktur je velmi dobře popsatelná pomocí teorie grafů, která také poskytuje míry pro jejich porovnávání a specifikaci, která je však často pouze statická. Model použitý v tomto příspěvku však bude zaměřen na zkoumání dynamiky sítí. Dynamikou je zde myšlena změna počtu uzlů, ale zejména vah v čase. Uzly sociální sítě tvoří jedinci a hrany představují nějaký typ propojení mezi nimi. Charakter tohoto propojení může být různý, vždy však vyjadřuje určitou vazbu či komunikaci mezi propojovanými uzly. Konstrukce a identifikace sociálních sítí vychází především z informací získaných od jednotlivců a také např. ze záznamů vzájemné komunikace. Podle míry podpory pak můžeme rozlišit sítě využívající konkrétní formu podpory (dnes zejména Facebook a další) nebo sítě, kde míra podpory není podstatným faktorem a může být kombinovaná nebo i žádná (klasická ústní komunikace mezi jedinci). Tento příspěvek si klade za cíl ukázat jednu z možných cest modelování a simulace dynamiky šíření informací a znalostí v sociální síti osob sdílejících informace o konkrétní problematice. Jako základ je zde použit multiagentní model sítě, přičemž síť není vázána na konkrétní formu podpory. Na experimentálních výsledcích budou ukázány vybrané situace a jevy, které se v dynamice sítě projeví.

177


1

Současný stav

Můžeme konstatovat, že z hlediska zkoumání je sociální síť pouze zvláštním případem obecnějšího přístupu, kterým je modelování problému založené na existenci autonomních agentů s vlastním chováním schopných nějaké formy interakce (např. komunikace) se svým okolím. Hovoříme zde o tzv. multiagentním (AB – agent based) přístupu (11), kde se tvorba modelu soustřeďuje na modelování vlastností, chování a interakcí agenta, které pak vytvářejí globální charakteristiku celého modelovaného systému. Pro popis agentů je možno využít i další techniky jako např. diagramy aktivit, stavové diagramy, systémovou dynamiku (5) nebo i AB přístup na nižší hierarchické úrovni. Porovnání různých přístupů k tvorbě simulačních modelů lze nalézt např. v (3). Výběr konkrétního přístupu k návrhu modelu je dán zejména dostupností informací o struktuře modelu a jeho částí, a často také charakterem dat, která o modelovaném systému máme (globálních či lokálních). U agentově orientovaného přístupu jsou preferována lokální data o chování agentů, případně globální pravděpodobnostní data umožňující tyto parametry odhadnout. Problematikou konkrétně sociálních sítí se zabývá celá řada publikací, přičemž v poslední době se objevují rovněž příspěvky zaměřené právě do oblasti dynamiky těchto sítí a šíření informací v těchto sítích. Přehled o technikách analýzy sociálních sítí je možné nalézt např. v (14). Některé ze směrů zkoumání dynamiky sociálních sítí jsou shrnuty v (2). Tam je rovněž prezentován přístup založený na monitorování dynamiky sítě pro seskupování uživatelů podle jejich vzájemné podobnosti, přičemž vytvořené skupiny jsou pak dále analyzovány. Agentovému přístupu a jeho užití v analýze sociálních sítí (e-mailových) se věnuje i (8). Zde je možno seznámit se i s různými modely růstu sociálních sítí, prezentovaný model pak vychází z modelu společných přátel a preferenčních podmínek pro volbu partnera. Model agenta je zde založen na dvou základních parametrech – přitažlivosti a zájmu. Definice parametru důvěry i mezi nepropojenými agenty v síti je prezentována v (13), kde je představena i metrika pro výpočet důvěry vycházející z technik jako je např. PageRank. Popsaný model chápe hrany v síti jako vyjádření důvěry (určitého ratingu) mezi agenty, agent pak komunikuje pouze s důvěryhodným protějškem. V (4) se autoři zabývají analýzou dynamiky šíření informací v populární službě Flickr a ukazují, jak jsou informace sociální sítí této služby přenášeny. Podobnou studii přináší (9), ovšem v širším měřítku a analýza zahrnuje služby Flickr, YouTube, LiveJournal a Orkut. Možnostmi predikce chování individuí v sociální síti při transferu informací se věnuje (12). Snahou je predikovat jak cestu informace, tak její obsahové zaměření. Šířením myšlenek v sociálních sítích se zabývá i (1), kde je použito rovněž několika měr, např. akceptovatelnost, přenositelnost či dosažitelnost. Základ dále použitého simulačního modelu pro šíření informací v sociální síti byl navržen v (6) a dále rozpracován např. v (7). Jeho princip obecně spočívá v modelování událostí, na které je dotčený agent nucen reagovat, přičemž nejvhodnější reakci se snaží zjistit rovněž s využitím své osobní sociální sítě svých “známých”. 2

Modelování předmětové sociální sítě

Jak již bylo uvedeno, jako základ prezentovaného modelu byl použit model z (6). Ten používá multiagentní přístup a na úrovni agenta pak především klasické diagramy aktivit, případně stavové diagramy. Není účelem příspěvku zde celý model prezentovat, proto uvedeme jen stručné shrnutí jeho hlavních principů. Model předpokládá existenci jedinců v daném prostředí, kteří jsou vystaveni různým formám podnětů (z prostředí samotného nebo od dalších agentů v něm), na které musí reagovat. V případě

178


předmětové sociální sítě by těmito událostmi byly požadavky na znalosti o konkrétních bodech či tématech v předmětu a nejlepší reakcí pak získání co nejúplnějšího souboru informací o daném tématu, se kterými může student dále pracovat a uplatnit je ve výuce. Zakomponování kvality řešení (tedy jeho zpětná verifikace) umožňuje uchovávat v paměti pouze nejkvalitnější řešení. Implementován je i proces zapomínání. Pro dosažení „nejlepší možné“ reakce (řešení) agenti využívají různé cesty: • Vyvolání reakce na stejný typ události z paměti jedince - dané téma již bylo dříve studováno a student si z něj něco pamatuje. • Vytvoření nového řešení na základě znalostí jedince - student je schopen danou informaci či znalost odvodit pomocí své inteligence a jiných znalostí, které již získal např. v jiných předmětech. • Získání řešení pomocí komunikace s dalšími agenty (partnery). Jedinec si k tomuto účelu udržuje seznam „prověřených“ partnerů (opatřených ratingem), od kterých již byla kvalitní řešení získána dříve. Tvůrcem řešení přitom nemusí být nutně agent, od kterého je získáno, i ten jej mohl převzít od jiného jedince. Respektovány jsou i komunikační preference (ochota agentů komunikovat a ochota dotazovaného agenta přijmout dotaz a odpovědět na něj). Pokud je dané události osamocený jedinec vystaven poprvé, pak generuje vlastní řešení na základě svého vzdělání a inteligence. Pokud je ale součástí sociální sítě, snaží se nalézt řešení také dotazem na své partnery. Délka seznamu partnerů je omezená, vymazáváni jsou partneři s nejnižším ratingem. Dle (6) a (7) má model definovány následující metriky: • Kvalita agenta – průměrná kvalita reakcí na celou množinu vstupních událostí • Celková kvalita sítě – průměrná hodnota vypočtená z kvalit jednotlivých agentů • Obliba (popularita) agenta – průměrný (globální) rating agenta u všech jedinců v síti (pokud není agent u některého jedince hodnocen, je jeho rating roven nule). Pro účely níže popsaných experimentů byl soubor metrik rozšířen o sledování rozložení popularity agentů (histogram) a dále o sledování vývoje maximální popularity v průběhu experimentu. Doplněny byly i dvě metriky zaměřené na sledování zdroje získávaných informací – od agenta samotného nebo prostřednictvím sociální sítě. Tyto metriky (časový vývoj popularity a zastoupení vlastních / cizích řešení) byly doplněny i na úroveň každého jedince. 3

Provedené experimenty

Na výše popsaném modelu byly provedeny experimenty ukazující různé scénáře vývoje sociální sítě. Experimenty byly zaměřeny na porovnání vývoje při různém postoji ke zdroji získané informace. Již předchozí experimenty popsané v (6) a (7) totiž ukázaly, že v modelované sociální síti postupně dochází ke vzniku znalostních center či autorit, tedy jedinců, které mají ostatní velmi často mezi svými komunikačními partnery a obracejí se na ně při řešení vstupních událostí. Všechny dále uvedené simulace byly provedeny v síti se 100 jedinci a v čase reprezentovaném 1000 simulačními kroky. Velikost seznamu partnerů všech agentů byla po celou dobu simulace nastavena na maximálně 3 možné partnery, na počátku jimi byli nejbližší sousedé v kruhovém uspořádání. Pro účely všech experimentů byl počet typů vstupních událostí nastaven na 5, pravděpodobnost výskytu každé na 0,25. Parametry jedinců v síti byly náhodně generovány v zadaných mezích a kromě níže popsaných úprav nebyly měněny. Na obrázku 1 vidíme stav, kdy jedinci v síti preferují zdroj informace, nikoliv jejího autora. Právě zdroj, tedy agent, od něhož byla informace získána, je zapsán do seznamu partnerů jedince, který se na řešení dotazoval.

179


Obr. 1. Síť preferující přímý zdroj znalostí (zdroj vlastní) Na obr. 1 je vidět v levé části graf sítě s orientovanými hranami vedoucími od jedince, který se dotazuje na řešení, k agentovi dotazovanému vybranému ze seznamu partnerů. Velikost jednotlivých uzlů odpovídá jejich popularitě a sytost barvy celkové kvalitě jím prezentovaných řešení (vlastních či od jeho partnerů). V pravé části obrázku pak jsou 4 grafy zobrazující postupně: • histogram kvality agentů v síti (vlevo nahoře), • histogram popularity agentů v síti vyjadřující globální rating každého agenta (vpravo nahoře), • graf vývoje celkové kvality sítě (černá) a maximální popularity v síti (šedá) v závislosti na čase (vlevo dole), • graf průměrného zastoupení vlastních (černá) a převzatých (šedá) řešení v celé síti v závislosti na čase (vpravo dole). Stejná struktura a rozložení jsou uvedeny i u všech provedených experimentů. Z obr. 1 je vidět, že jedinci v síti mají v tomto případě tendenci nevyhledávat nové vazby, pokud to není nutné. Navázané kontakty se udržují a jejich prostřednictvím se získávají i znalosti od dalších jedinců. Na obrázku 2 pak vidíme situaci, kdy je preferován autor řešení, tedy určitá znalostní autorita. Právě toho zapíše dotazující se jedinec do svého seznamu partnerů místo přímého zdroje znalosti. Jak je vidět, v tomto případě došlo k výrazným změnám v dynamice sítě. Nyní je struktura partnerů výrazně modifikována a původní nastavení nemá takový vliv, jako v předchozí simulaci. Z obrázku i z grafů je patrné, že znalostních center je výrazně méně a jsou častěji dotazována. Roste tedy jejich význam. Naopak výrazně přibylo jedinců, jejichž popularita (tedy i míra dotazování na ně) se v průběhu simulace zvýšila jen nepatrně. Celková kvalita sítě je však stejná, znalosti jsou ale nerovnoměrně rozloženy mezi jedince.

180


Obr. 2. Síť preferující autory znalostí (zdroj vlastní) Změna chování nepřinesla prakticky žádnou globální změnu v průměrných hodnotách poměru mezi vlastními a cizími řešeními. Na obrázku 3 jsou zobrazeny detailní charakteristiky pro agenta s největší popularitou.

Obr. 3. Detailní charakteristiky pro znalostní autoritu (zdroj vlastní) Je vidět, že tento agent velmi často generoval vlastní řešení podle svých znalostí (černá čára vlevo) a kvalita jeho reakcí byla po celou dobu vysoká (šedá čára vlevo). To mu zajistilo trvale rostoucí popularitu (černá vpravo). Na obrázku 4 je stejná dvojice grafů pro jednoho z jedinců s minimální popularitou. Je vidět, že řešení tohoto jedince byla také kvalitní, avšak většina znalostí byla tentokrát převzata, v síti preferující znalostní autority tedy šlo o závislého jedince s minimální popularitou.

Obr. 4. Detailní charakteristiky pro závislého jedince (zdroj vlastní)

181


Na obrázku 5 je zachyceno chování modelu, který byl rozšířen o možnost navazování ojedinělých náhodných vztahů. Je vidět, že tento krok ještě více podpoří centralizaci znalostí do znalostních autorit, odkud jsou distribuovány dále.

Obr. 5. Sociální síť preferující autory s ojedinělými náhodnými vazbami (zdroj vlastní) Z této sady experimentů je možné si učinit představu o dvou extrémních přístupech studentů k získávání znalostí. Model s preferencí zdroje (obr. 1) můžeme očekávat v sítích studentů s konzervativním chováním a omezenou potřebou či schopností navazovat nové kontakty. Naopak důraz na kvalitní znalosti „přímo od zdroje“ vidíme na obr. 4. Pokud jsou studenti navíc aktivní v navazování nových náhodných kontaktů, jejich šance čerpat znalosti přímo od zdroje se ještě zvýší. Významnou informací je, že celková kvalita v sítích dle obr. 1 není ve výsledku nižší, než v sítích dle obr. 2 a 5, její nárůst je však díky komplikovanějšímu mechanizmu šíření trochu pomalejší. Závěr Cílem tohoto příspěvku bylo především ukázat jednu z cest, jak popsat a následně analyzovat šíření znalostí cestou neformální komunikace v komunitě studentů jednoho předmětu. Použit byl multiagentní model sociální sítě, se kterým byly provedeny vybrané experimenty zaměřené na jevy související s šířením znalostí mezi jedinci v síti. Výsledky simulačních experimentů byly prezentovány a diskutovány a stejné vzory chování lze vysledovat i v chování reálných skupin studentů při získávání znalostí. Jedním z cílů dalšího postupu v této oblasti by mělo být i zkoumání možností, jak tento empirický závěr podpořit daty, což je při modelování komunikace nezávislé na konkrétní (zejména elektronické) komunikační platformě problematické. Potenciální využití modelu v dané oblasti je díky komplexnímu přístupu k modelování vlastností agentů výrazně širší, než prezentované experimenty a je závislé pouze na potřebách uživatele zkoumat konkrétní jevy a situace. Představený model je dále rozvíjen a upravován. Zásadní výzvou do budoucna je jeho zobecnění co do způsobu definice chování agentů v síti tak, aby byl aplikovatelný na různé domény užití. Snahou je rovněž zapracovat emoční vlivy na chování jedinců. Neustále je rovněž hledán vhodný způsob vizuální reprezentace výsledků.

182


Literatura 1. AHMAD, M. A., TEREDESAI, A. Modeling spread of ideas in online social networks. In: Proceedings of the fifth Australasian conference on Data mining and analytics-Volume 61. Australian Computer Society, Inc., 2006. p. 185-190. 2. BERGER-WOLF, T. Y., SAIA, J. A framework for analysis of dynamic social networks. In: Proceedings of the 12th ACM SIGKDD international conference on Knowledge discovery and data mining. ACM, 2006. p. 523-528. 3. BORSHCHEV, A., FILIPPOV, A. From system dynamics and discrete event to practical agent based modeling: reasons, techniques, tools. In: Proceedings of the 22nd international conference of the system dynamics society. 2004. 4. CHA, M., MISLOVE, A., GUMMADI, K. P. A measurement-driven analysis of information propagation in the Flickr social network. In: Proceedings of the 18th international conference on World wide web. ACM, 2009. p. 721-730. 5. FORRESTER, J. W. Industrial dynamics. Journal of the Operational Research Society, 1997, 48.10: 1037-1041. 6. JELÍNEK, J. Modelování informačních toků v sociálních sítích. In: CEUR Workshop Proceedings, Vol-802, [online] , ISBN 978-80-248-2369-0. Dostupné z: http://ceur-ws.org/Vol802/. 7. JELÍNEK, J. Information dissemination in Social Networks. In: ICAART 2014 – 6th International Conference on Agents and Artificial Inteligence - Proceedings, Vol.2, SCITEPRESS, 2014, p. 267 – 271. 8. MENGES, F., MISHRA, B., NARZISI, G. Modeling and simulation of e-mail social networks: a new stochastic agent-based approach. In: Proceedings of the 40th Conference on Winter Simulation. Winter Simulation Conference, 2008. p. 2792-2800. 9. MISLOVE, A., et al. Measurement and analysis of online social networks. In: Proceedings of the 7th ACM SIGCOMM conference on Internet measurement. ACM, 2007. p. 29-42. 10. ROBINSON, S., et al. Modelling and improving human decision making with simulation. In: Proceedings of the 33nd conference on Winter simulation. IEEE Computer Society, 2001. p. 913-920. 11. SIEBERS, P., AICKELIN, U. Introduction to multi-agent simulation.arXiv preprint arXiv:0803.3905, 2008. 12. SONG, X., et al. Modeling and predicting personal information dissemination behavior. In: Proceedings of the eleventh ACM SIGKDD international conference on Knowledge discovery in data mining. ACM, 2005. p. 479-488. 13. WALTER, F. E., BATTISTON, S., SCHWEITZER, F. Personalised and dynamic trust in social networks. In: Proceedings of the third ACM conference on Recommender systems. ACM, 2009. p. 197-204. 14. WASSERMAN, S. Social network analysis: Methods and applications. Cambridge university press, 1994. Kontaktní adresa: Jiří Jelínek, Ing. CSc., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 517/10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 186, email: [email protected]

183


PROJEKT „CAD“ ŘÍKÁ NASHLEDANOU KLEMENT Milan, CZ Resumé Článek představuje postup řešení a hlavní výsledky řešení projektu CAD - počítačem podporované technické kreslení do škol (CZ.1.07/1.1.04/03.0056), který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem české republiky. Tento společný projekt Katedry technické a informační výchovy PdF UP v Olomouci a partnerských škol (víceletá gymnázia) byl zaměřen na podporu aktivit metodického týmu při inovaci výuky realizované na gymnáziích s cílem zkvalitnění výuky v oblasti praktické aplikace matematiky a chemie za využití počítačem podporovaného technického kreslení. Klíčová slova: technická grafika, AutoCAD 2013, klíčová aktivita aktivity projektu, metodická příprava, vzdělávací moduly. PROJECT "CAD" SAID GOODBYE Abstract This paper presents the solution procedure and main results of the project CAD - computer-aided technical drawing in schools (CZ.1.07/1.1.04/03.0056), which is financed by the European Social Fund and the state budget of the Czech Republic. This joint project of the Department of Technical and Information Education PdF UP in Olomouc and partner schools (grammar schools) is focused on supporting the activities of the team, focused on methodological innovation in teaching implemented in secondary schools, and aimed at improving the teaching of practical applications of mathematics and chemistry, using computer aided technical drawing. Key words: technical drawing, AutoCAD 2013, key activities of the project activity, methodological training, educational modules. Úvod V průběhu let 2006 a 2007 provedla fakulta informatiky a statistiky VŠE v Praze a společnosti CACIO-ČSSI-SPIS komplexní výzkum s cílem analyzovat připravenost studentů všeobecných gymnázií na odborné studium na technických VŠ. Průzkumu se účastnilo 53 fakult v ČR. Závěry této studie jsou alarmující: upozorňují na nedostatek odborníků v oblasti technických oborů, dále na nedostatečné odborné znalosti pedagogických pracovníků, nedostatečnou úroveň vzdělání na všeobecných gymnáziích v oblasti technických disciplín založených na základech vytváření výkresové dokumentace, jako jednoho z velmi důležitých předpokladů úspěšného studia na technických vysokých školách. Pouze malá část studentů víceletých gymnázií také pokračuje ve studiu na technických vysokých školách a preferují více humanitně zaměřená studia. Přitom jejich předpoklady ke studiu na technických vysokých školách jsou velmi dobré (matematika, chemie, fyzika apod.). Představovaný projekt na tuto alarmující skutečnost reagoval a řešil tento problém tím, že v rámci výuky informatických předmětů na partnerských víceletých gymnáziích zařadil do výuky tematický celek „Aplikace matematiky a chemie v technickém počítačovém kreslení“, který integruje jak oblast technického kreslení a vytváření výkresové dokumentace, ale také oblast využití specializovaných softwarových prostředků CAD pro tyto činnosti (Klement, 2001). Projekt byl tedy zaměřen na zavedení tematického celku „Aplikace matematiky a chemie v technickém počítačovém kreslení“ do výuky na 6-ti partnerských víceletých gymnáziích. Pro pochopení návaznosti

184


jednotlivých cílů a způsobů jejich realizace budou dále přestaveny jednotlivé klíčové aktivity, realizované v rámci projektu v roce 2013 a v roce 2014. 1 Popis klíčových aktivit projektu realizovaných v roce 2013 První rok řešení projektu „CAD“ byl specifický zejména tím, že se stanovoval základní organizační rámec celého projektu a to i s přesahem do dalších let řešení. Jednotlivé procesy, vedoucí ke zdárnému pokračování a ukončení projektu, bylo tedy potřeba koncipovat a explanovat s velkou pečlivostí a rozmyslem. Celý proces řešení projektu v prvním roce trvání byl tedy ve znamení tří hlavních klíčových aktivit, které svou povahou a dosahem byly pro zdárné řešení projektu naprosto zásadní. Tyto klíčové aktivity ovlivňovaly, ovlivňují a budou ovlivňovat veškeré další aktivity realizované v projektu. Jedná se o tyto tři klíčové aktivity: • klíčová aktivita 01 - Příprava vzdělávání pedagogů partnerských gymnázií, • klíčová aktivita 02 - Vzdělávání a certifikace pedagogů partnerských gymnázií, • klíčová aktivita 03 - Tvorba vzdělávacího modulárního systému pro tematický celek "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení“ a příprava podmínek pro jeho pilotní ověření ve výuce Pokud budeme podrobněji specifikovat jednotlivé procesy či činnosti, které byly v rámci realizace těchto tří klíčových aktivit konány, získáme přesnější obraz o rozsahu práce, která byla v uplynulém období vykonána. Tato specifika, včetně ukázek některých konkrétních činností, jsou uvedena v dalších částech předložené stati. 2 Specifikace klíčové aktivity 01 - Příprava vzdělávání pedagogů partnerských gymnázií Klíčová aktivita byla primárně zaměřena na vytvoření vzdělávacího a metodického rámce pro vzdělávání metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií v oblasti aplikace matematiky a chemie s využitím možností, které nabízí počítačem podporované kreslení. Realizace klíčové aktivity trvala 2 měsíce. V rámci této klíčové aktivity byly postupně realizovány tyto činnosti: • sestavování autorského a lektorského týmu z odborníků PdF UP, • tvorba vzdělávacích materiálů (celkem 5 vzdělávacích modulů - jeden modul cca 60 stran + multimediální soubory) určených pro vzdělávání metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií v oblasti aplikace matematiky a chemie s využitím počítačem podporovaného kreslení v prostředí AutoCAD 2013, • tvorba metodického rámce a plánu vzdělávacích akcí, •

• •

Výstupy klíčové aktivity 01: Vzdělávací materiál určený pro samostudium učitelů aplikace matematiky a chemie s využitím možností, které nabízí počítačem podporované kreslení (Klement, 2013a, Klement, 2013b, Klement, 2013c, Klement, 2013d, Klement, 2013e). Tento výukový materiál slouží pro vzdělávání metodiků partnerských škol, ale je také pomocí www stránek projektu (www.cad.upol.cz) nabízen bezplatně i široké odborné veřejnosti. Výukový materiál je tvořen celkem 5-ti vzdělávacími moduly o celkovém rozsahu cca 300 stran textu a multimediálních souborů. Specifický webový internetový portál, na kterém jsou postupně zveřejňovány výukové moduly a další materiály zabývající se problematikou výuky CAD systémů. Metodické materiály vymezující rámec, obsah a harmonogram vzdělávacích akcí pro metodiky (pedagogy) partnerských gymnázií.

185


3 Specifikace klíčové aktivity 02 - Vzdělávání a certifikace pedagogů partnerských gymnázií Tato aktivita byla realizovaná ve dvou fázích, přičemž měla přímou návaznost na realizaci otevřeného podlimitního výběrového řízení na dodávku hardware a software pro realizaci výuky CAD systémů na fakultě samé, ale především na jednotlivých partnerských školách projektu. Popišme si tedy jednotlivé fáze této klíčové aktivity: • vytvoření školicího střediska v rámci UP Olomouc, které slouží pro vzdělávání metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií a jeho dovybavení potřebným hardwarovým (7 PC) a softwarovým (21 licencí AutoCAD 2013) vybavením, • vytvoření virtuálního vzdělávacího prostředí v rámci LMS Unifor (virtuální třída, virtuální chatovací místnost apod.) a implementace vzdělávacích modulů, • realizace vzdělávání pedagogických pracovníků - metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií, v oblasti aplikace matematiky a chemie s využitím počítačem podporovaného kreslení v prostředí AutoCAD 2013 (vzdělávání bylo realizováno kombinovanou formou - prezenční studium a e-learning), • pro potřeby tohoto vzdělávání byl použit vytvořený výukový interaktivní materiál, který je také možné využít pro vzdělávání dalších učitelů v této oblasti na školách zapojených v projektu i na školách mimo něj, • realizace pracovních workshopů (celkem 2x) s metodiky (pedagogy) partnerských gymnázií zaměřených na vymezení obsahového rámce tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení". • • • •

• •

• •

Výstupy klíčové aktivity 02: Školicí středisko vybudované v rámci UP sloužící pro prezenční části vzdělávání metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií a také pro realizaci pracovních workshopů. Virtuální vzdělávací prostor v rámci LMS Unifor sloužící pro distanční části vzdělávání metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií (e-learning). Publikované vzdělávací moduly v rámci LMS Unifor materiálů (celkem 5 vzdělávacích modulů - jeden modul cca 60 stran + multimediální soubory). Vzdělávání 12 metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií v oblasti aplikace matematiky a chemie s využitím počítačem podporovaného kreslení v prostředí AutoCAD 2013 v rozsahu 8 hodin prezenční výuky a 60 hodin řízeného samostudia v rámci LMS Unifor (e-learning). 12 certifikovaných metodiků (pedagogů) partnerských gymnázií. Provedená analýza možností zapojení tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" do předmětů vyučovaných na partnerských gymnáziích. Vytvořený obsahový rámec tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení", pro potřeby přípravy interaktivních vzdělávacích materiálů. Realizace dvou pracovních workshopů pro metodiky (pedagogy) partnerských gymnázií za účasti lektorů a metodiků UP v celkovém rozsahu 8 hodin (délka trvání 1 workshopu 4 hodiny).

186


Obrázky 1 a 2 - Pracovní workshop konaný 11. 10. 2013 4 Specifikace klíčové aktivity 03 - Tvorba vzdělávacího modulárního systému pro tematický celek "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení“ a příprava podmínek pro jeho pilotní ověření ve výuce Klíčová aktivita byla primárně zaměřena na vytvoření obsahu tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" a jeho úpravy do první pracovní verze interaktivní "Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení". Dále pak na vytvoření organizačního a evaluačního rámce pilotního ověřování vytvořeného tematického celku a jeho obsahu ve výuce na partnerských gymnáziích. Nedílnou součástí klíčové aktivity byla i příprava podmínek pro pilotní ověřování a evaluaci tematického celku. Realizace klíčové aktivity trvala 3 měsíce. V rámci této KA byly postupně realizovány tyto činnosti: • společná tvorba modulárního vzdělávacího systému pro tematický celek, který se skládá z 10 samostatných modulů (výukových jednotek) po 2 vyučovacích hodinách (rozsah je 200 stran textu a multimediálních souborů). Na této tvorbě podíleli metodici (pedagogové) partnerských gymnázií a odborníci z PdF UP (autorský a lektorský tým), • dovybavení partnerských gymnázií o nezbytnou výpočetní techniku, která zajistí možnost provozu nezbytného softwarového vybavení (konkrétně se jednalo o7 počítačových sestav a softwarový produkt AutoCAD 2013) pro potřeby dalšího pilotního ověřování a evaluace ve výuce. • realizace pracovních workshopů (celkem 2x) s metodiky (pedagogy) partnerských gymnázií zaměřených na tvorbu obsahu tematického celku, • realizace pracovního workshopu (celkem 1x) zaměřeného na korekce vytvořeného obsahu tematického celku. • •

•

Výstupy klíčové aktivity 03: Metodické materiály a pokyny vymezující rámec, obsah a harmonogram vzdělávacích akcí pro studenty partnerských gymnázií. Finalizace "Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" do formy instalačního DVD, které obsahuje ucelený výukový a metodický materiál, který je možné jednoduchou instalací implementovat do výuky na partnerských gymnáziích. Výroba a distribuce Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení Na jednotlivé partnerské školy pro potřeby realizace čtvrté klíčové aktivity projektu.

187


•

•

Realizace dvou pracovních workshopů pro metodiky (pedagogy) partnerských gymnázií za účasti lektorů a metodiků UP v celkovém rozsahu 8 hodin (délka trvání 1 workshopu cca 4 hodiny). Dovybavení 6-ti partnerských gymnázií potřebným hardwarovým vybavením (na každou školu 7 PC, celkem tedy 42 PC) a softwarovým (na každou školu 21 licencí AutoCAD 2013, celkem tedy 126 licencí).

Obrázky 3 a 4 - Pracovní workshop konaný 3. 12. 2013 5 Popis klíčových aktivit projektu realizovaných v roce 2014 Druhý rok řešení projektu „CAD“ byl specifický zejména tím, že bylo realizováno pilotní ověřování nove koncipované výuky postavené na tematickém celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" v rámci reálných podmínek výuky. Toto pilotní ověření mělo za cíl zjistit jaké dopady na studenty tato výuka a má a proto bylo ověřování spojeno i s evaluací. Evaluace probíhala souběžně s pilotním ověřováním po dobu 5 měsíců a zapojili se do ní nejen studenti a učitelé partnerských víceletých gymnázií, ale i lektoři UP. Celý proces řešení projektu v druhém roce trvání byl tedy ve znamení dvou hlavních klíčových aktivit, které svou povahou a dosahem byly pro zdárné řešení projektu zásadní. Jednalo se o tyto dvě klíčové aktivity: • klíčová aktivita 04 - Pilotní ověřování a evaluace tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" v rámci reálných podmínek výuky, • klíčová aktivita 05 - Implementace inovovaného tematického celku do ŠVP. Pokud budeme podrobněji specifikovat jednotlivé procesy či činnosti, které byly v rámci realizace těchto dvou klíčových aktivit vykonány, získáme přesnější obraz o rozsahu práce, která byla v uplynulém období vykonána. Tato specifika, včetně ukázek některých konkrétních činností, jsou opět uvedena v dalších částech kapitoly. 6 Specifikace klíčové aktivity 04 – Pilotní ověřování a evaluace tematického celku „Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" v rámci reálných podmínek výuky Tato klíčová aktivita byla primárně zaměřena na pilotní ověření účinnost a kvality tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" na základě implementace "Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" do podmínek reálné výuky na partnerských gymnáziích. Dále pak na evaluaci a zjištění přínosnosti takto koncipované výuky na cílovou skupinu studentů. Finalizované výukové materiály ve formě "Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení"

188


byly tedy zapojeny do výuky na každém partnerském gymnáziu v rozsahu 10 vyučovacích jednotek. V rámci této klíčové aktivity také proběhlo pilotní ověřování v průběhu přímé výuky. Tato klíčová aktivita trvala 5 měsíců (tj. pololetí školního roku). V rámci této KA byly postupně realizovány tyto činnosti: • testování inovované výuky obohacené o zakomponování tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" v celkovém rozsahu 10 vyučovacích jednotek, • výuka tematického celku na jednotlivých partnerských gymnáziích, kterou realizovalo celkem 301 studentů partnerských gymnázií, • zveřejnění vytvořených interaktivních výukových materiálů pro výuku tematického celku všem zájemcům pomocí vzdělávacího portálu www.cad.upol.cz, • vytvoření databáze vzdělávacích modulů v rámci vzdělávacího portálu. •

•

• • • •

Výstupy klíčové aktivity 04: Výuka tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" na 6-ti partnerských gymnáziích (celkem 10 výukových modulů vždy 1 x týdně po 2 hodinách) v 2. nebo 3. ročníku čtyřletého studia studijního oboru 79-41-K/41 Gymnázium nebo v ekvivalentních ročnících studijních oborů 79-41-K/61 (délka studia 6 let) a 79-41-K/81 (délka studia 8 let). Studenti absolvující výuku tematického celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" v rámci povinných předmětů na partnerských gymnáziích: 1 gymnázium = 40 studentů (6 gymnázií = 240 studentů). Podpoření pedagogové (celkem 12) - metodici realizující přímou pilotní výuku na gymnáziích (12 metodiků) Podpoření pedagogové (celkem 12) - metodici zajišťující zpětnou vazbu při pravidelných workshopech (2 pracovní setkání). Realizace 2 pracovních workshopů pro metodiky (pedagogy) partnerských gymnázií, V rámci formativní evaluace byla vypracována analýza pilotního ověření výuky na všech šesti partnerských gymnáziích. V rámci této analýzy došlo ke zhodnocení celého procesu, k definování případných problémových oblastí a návrh k jejich řešení. Výstupem sumativní evaluace bylo celkové zhodnocení projektu a celého procesu provedení obsahové změny při výuce zavedením samostatného tematického výukového celku "Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení". Provedení závěrečné (sumativní) hodnocení projektu bylo následně provázáno s KA 5 - Implementace obsahových změn do ŠVP.

Obrázky 5 a 6 - Pilotní ověřování výuky na partnerských gymnáziích 1

189


Obrázky 7 a 8 - Pilotní ověřování výuky na partnerských gymnáziích 2

Obrázky 9 a 10 - Pilotní ověřování výuky na partnerských gymnáziích 3 Aktivitu lze tedy charakterizovat jakožto zásadní a průřezovou. Její zahájení bylo spojeno se zahájení pilotního ověřování přímé výuky na partnerských víceletých gymnáziích a její ukončení bylo spojeno s implementací obsahových změn do ŠVP gymnázií. 7 Specifikace klíčové aktivity 04 – Implementace obsahových změn předmětu informatika do ŠVP Poslední KA projektu byla naplněním celého projektu závěrečným uskutečněním (implementací) finální obsahové změny výuky předmětů o zavedení nového tematického celku „Aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení". Tato implementace se promítla do ŠVP všech partnerských víceletých gymnázií pro 1. ročník čtyřletého studia studijního oboru 79-41-K/41 Gymnázium nebo pro ekvivalentní ročníky studijních oborů 79-41K/61 (délka studia 6 let) a 79-41-K/81 (délka studia 8 let). Tato KA tedy navazovala na ukončené KA 01, 02, 03 a 04. Do realizace KA byla plně zapojena cílová skupina metodici - pedagogové víceletých gymnázií, kteří ve spolupráci s koordinátory ŠVP na svých partnerských školách provedli finální aktualizaci ŠVP, která odráží zásadní obsahovou změnu v učebních plánech předmětu ICT. Klíčová aktivita byla realizována v období 3 měsíců. V rámci této KA byly postupně realizovány tyto činnosti: • příprava a projednání formálního rámce úpravy ŠVP jednotlivých partnerských gymnázií, • úprava ŠVP 6-ti partnerských gymnázií, • publikování upravených ŠVP partnerských gymnázií na jejich webových stránkách, • finální úprava "Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" dle výsledků - pilotního ověřování a evaluace ve výuce, • publikování finální verze "Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení" na webovém portále projektu, • tvorba metodického materiálu v podobě "Metodiky výuky aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení", který bude shrnovat výstupy pilotního ověřování a evaluace,

190


•

• • • •

uspořádání konference PROTECH 2014, na které byly shrnuty výstupy řešení projektu a představeny jednotlivé výsledky jeho řešení. Výstupy klíčové aktivity 05: Upravená ŠVP 6-ti partnerských gymnázií. Konference PROTECH 2014, Finální verze "Učebnice aplikací matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení". Finální verze materiálu: "Metodika výuky aplikace matematiky a chemie s využitím technického počítačového kreslení", který shrnuje výstupy pilotního ověřování a evaluace.

Závěr Projekt CAD - počítačem podporované technické kreslení do škol (CZ.1.07/1.1.26/02.0091) představuje inovativní způsob využívání moderních informačních a komunikačních technologií ve vzdělávání. Jeho dopady mohou pozitivně ovlivnit formování klíčových výukových aktivit pro studenty vyššího sekundárního vzdělávání a zvýšit kvalifikaci pedagogů partnerských víceletých gymnázií. Práce s moderními a trendovými výukovými prostředky nabídnula také jedinečnou možnost rozvoje klíčových kompetencí učitelů i studentů. Přínosem a přidanou hodnotou pro pedagogy je získání nové odbornosti, rozšíření profesních dovedností, výrazné zlepšení podmínek pro přípravu a realizaci výuky počítačem podporovaného kreslení a jeho aplikací v matematice a chemii, a v neposlední řadě také volný přístup do elektronické knihovny. Studentům projekt nabídnul možnost seznámit se a zdokonalit se v tvorbě 2D a 3D výkresové dokumentace s využitím grafického systému AutoCAD 2013, rozvíjet jednotlivé dovednosti nově, poutavě a samostatně řešit úkoly v návaznosti na individuální znalosti práce s ICT, efektivně a tvořivě využívat prostředky komunikace, a přijmout odpovědnost za vlastní práci. Všechny uvedené kompetence společně přispějí k širší adaptabilitě studentů při dalším studiu na vysokých školách. Na závěr je milou povinností autora předloženého článku poděkovat všem metodikům 6-ti partnerských víceletých gymnázií, jmenovitě pak: RNDr. Marii Němcové; Mgr. Jaroslavu Zavadilovi; Mgr. Lubomíru Balcárkovi; Mgr. Milanu Kuxovi; RNDr. Karlu Pudilovi; Mgr. Markétě Opluštilové; Mgr. Gitě Kotrlové; Mgr. Zdeňce Hanákové; Ing. Dušanu Rychnovskému; RNDr. Jiřímu Šeinerovi; Mgr. Ivaně Matyáškové a Mgr. Jaroslavu Hádroviza skvělou spolupráci, za jedinečnou a vysoce odborně i didakticky zvládnutou výuku a v neposlední řadě za vstřícnost. Dále je nutné na tomto místě poděkovat všem 6-ti koordinátorům jednotlivých partnerských víceletých gymnázií jmenovitě pak: PhDr. Radovanu Langerovi; Mgr. Romanovi Riedlovi; Mgr. Tamaře Kaňákové; RNDr. Jitce Krausové; Mgr. Radkovi Čapkovi a Mgr. Jaroslavu Fidrmucovi za všestrannou součinnost a pochopení při řešení organizačních a rozvojových stránek projektu. Dále bych velmi rád poděkoval celému realizačnímu týmu projektu, jmenovitě pak: Mgr. Janu Kubrickému, Ph.D.; Bc., Mgr. Jiřímu Klementovi; Ing. Petru Mankovi a Ing. Janu Weiglovi za jednoznačnou podporu a skvělou spolupráci a všestrannou pomoc při řešení jednotlivých úkolů projektu. Poslední mé poděkování patří paní Mgr. Dominice Dolákové „dobré duši“ celého projektu bez její rady, názoru, pomoci a pochopení by bylo jen velmi nesnadné dotáhnout projekt do úspěšného konce.

191


Literatura 1. KLEMENT, M. Grafické programy a multimédia - AutoCAD 2000. 1. vyd. Olomouc: Vydavatelství UP Olomouc, 2003. 214 s. ISBN 80-244-0317-X. 2. KLEMENT, M. Úvod do AutoCADu 2013. 1.vyd., Olomouc: Jiří Dostál, 2013. 64 s. ISBN 97880-87658-02-4. 3. KLEMENT, M. Základy kreslení 2D výkresů v AutoCADu 2013. 1.vyd., Olomouc: Jiří Dostál, 2013. 76 s. ISBN 978-80-87658-03-1. 4. KLEMENT, M. Pokročilé kreslení 2D výkresů v AutoCADu 2013. 1.vyd., Olomouc: Jiří Dostál, 2013. 72 s. ISBN 978-80-87658-04-8. 5. KLEMENT, M. Základy kreslení 3D výkresů v AutoCADu 2013. 1.vyd., Olomouc: Jiří Dostál, 2013. 56 s. ISBN 978-80-87658-05-5. 6. KLEMENT, M. Pokročilé kreslení 3D výkresů v AutoCADu 2013. 1.vyd., Olomouc: Jiří Dostál, 2013. 54 s. ISBN 978-80-87658-06-2. 7. Zákon č. 563/1991 Sb., o účetnictví [on-line]. 1. 1. 2009. [cit. 1. 5. 2010]. Dostupné na www: 8. Zákon č. 262/2006 Sb., zákoník práce. 21. 4. 2006. [cit. 3. 5. 2010]. Dostupné na www: 9. Zákon č. 137/2006 Sb., o veřejných zakázkách [on-line]. 6. 3. 2007. [cit. 4. 5. 2010]. Dostupné na www: Kontaktní adresa: Milan Klement, doc. PhDr. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 8011, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected]

192


ZPŮSOBY ROZVOJE KOMPETENCÍ UČITELŮ V OBLASTI PRÁCE S MODERNÍMI DIDAKTICKÝMI PROSTŘEDKY KLEMENT Milan, CZ Resumé V době exploze informačních a komunikačních technologií se tak do popředí zájmu pedagogů dostávají moderní, na digitálních technologiích postavené didaktické prostředky, které využívají multimédia. Jednotlivé složky multimediálních prezentací, které jsou zprostředkovány náročnějšími technickými sestavami, v nichž má hlavní slovo výpočetní technika – ona jediná je schopna převést informace z různých zdrojů do společného prostředí procesem nazývaným digitalizace, je nutné nejen sestavit, ale zvládat jeho distribuci nejen směrem k žákům, ale také vhodně sdílet směrem k ostatním pedagogům. Všechny uvedené skutečnosti kladou nové požadavky na učitele, kteří musí být připraveni s moderními didaktickými prostředky a technologiemi pracovat a vytvářet pro potřeby takto koncipované výuky také vhodné vzdělávací materiály a také je vhodným způsobem využívat při výuce. V tomto moderním paradigmatu vzdělávání jsou tak kladeny nové požadavky na učitele a i když nemusí být učitelé nutně experti na oblast ICT, měli by být ale schopni je využít ve výuce, kde mají plnit především roli poradců. Stať tedy představuje použitou koncepci vzdělávání pedagogických pracovníků partnerský škol zapojených v projektu Moderní učitel (CZ.1.07/1.3.00/51.0041), který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem české republiky. Klíčová slova: informační a komunikační technologie, dotyková zařízení, inovace ve vzdělávání, moderní výukové materiály. WAYS OF DEVELOPING TEACHERS´ COMPETENCIES IN WORKING WITH MODERN DIDACTIC RESOURCES Abstract The current expansion of information and communication technology brings to the forefront of teachers modern, digital technology based didactic tools, using multimedia. The individual components of multimedia presentations that are mediated by demanding technical assemblies, dominated by IT, which alone is able to transfer information from various sources into a common environment by means of a process called digitization, have not only to be built, but also distributed to pupils, and shared with other members of teaching staff. All the above mentioned facts mean new challenges for teachers who have to be ready not only to use modern didactic resources and technologies, but also to create suitable teaching materials, and apply them in classes. The dynamically changing education paradigm thus places new demands on teachers who are not necessarily ICT experts, yet should be able to use the ICT tools in classes, acting primarily as advisors. The submitted paper presents the concept of training of the teaching staff of partner schools involved in the project Modern teacher (CZ.1.07/1.3.00/51.0041), which is financed by the European Social Fund and the state budget of the Czech Republic. Key words: information and communication technology, touch devices, innovation in education, modern teaching materials.

193


Úvod Didaktické prostředky (srov. Průcha, 1995; Maňák, 2003; Janiš, 2006) jsou součástí výuky od začátku kulturních dějin lidstva a lze je obecně definovat jako „všechny předměty a jevy, které zajišťují, podmiňují a zefektivňují výuku a s použitím odpovídajících výukových metod a organizačních forem napomáhají při dosahování výchovně-vzdělávacích cílů“ (Průcha, 2009). Úkolem didaktických prostředků je zejména uplatňování zásady názornosti (Nikl, 2002), neboť ve výuce, pokud je to možné, se mají na poznávání skutečnosti podílet všechny smysly. Tomu ostatně odpovídají i současné výzkumy, které potvrdily, že efektivnější je vizuální zprostředkování informací, neboť informace přijímáme v 87 % zrakem, v 9 % sluchem a ve 4 % jinými smysly (Průcha, 2009). V době exploze informačních a komunikačních technologií se tak do popředí zájmu pedagogů dostávají moderní, na digitálních technologiích postavené didaktické prostředky, které využívají multimédia (Sokolowsky, Šedivá, 2002). „Multimédia jsou počítačem integrovaná časově závislá nebo časově nezávislá média, která mohou být interaktivně, to znamená individuálně a selektivně vyvolávána či zpracovávána“ (T. Svatoš, in Průcha, 2009). Dle N. a J. Chapmana (2001) je možné odvodit jednotlivé složky multimediálních prezentací, které „jsou zprostředkovány náročnějšími technickými sestavami, v nichž má hlavní slovo výpočetní technika – ona jediná je schopna převést informace z různých zdrojů do společného prostředí procesem nazývaným digitalizace“ (Chapman, Chapman, 2001). Multimediální prezentace je tedy „novým“ typem vzdělávacího materiálu, který obsahuje několik základních složek umožňujících plné využití možností digitálních technologií v edukačním procesu. Základní složky multimediální prezentace tvoří (1) hypertext; (2) grafika obrázků; (3) zvuk; (4) video; (5) animace (Chapman, Chapman, 2004) a je ji možné definovat jako: „jednu z nových vzdělávacích technologií, která pro splnění edukačních záměrů využívá souběžného působení pedagogických informací z různých mediálních zdrojů, jež jsou záměrně a účelně sjednoceny (obvykle do elektronické podoby) a učícímu člověku interaktivně nabídnuty ke smyslovému vnímání a duševnímu zpracování“ (T. Svatoš, in Průcha, 2009). Vhodným technologickým prostředkem pro prezentaci takto vytvořených a strukturovaných multimediálních prezentací jsou moderní dotyková zařízení (Dostál, 2011), někdy také zkráceně označované jako tablety. Dotyková zařízení jsou tedy jednou z možností, jak inovovat vyučovací proces a využít tak všech možností multimediálních prezentací. „Obvykle se pod pojmem inovace chápe rozvíjení a praktické zavádění nových prvků do výchovného a vzdělávacího systému. Cílem inovace je zkvalitňování tohoto systému.“ (Skalková, 2007). Všechny uvedené skutečnosti kladou nové požadavky na učitele, kteří musí být připraveni s moderními didaktickými prostředky a technologiemi pracovat a vytvářet pro potřeby takto koncipované výuky také vhodné vzdělávací materiály. Tato potřeba vychází nejen z praxe, ale také z nutnosti akceptovat moderní paradigma vzdělávání, jehož vlajkovou lodí je konstruktivismus (Průcha, Walterová & Mareš, 2003), který vnímá důležitost vnitřních předpokladů žáka pro učení, ale také jeho kontaktů či interakce s prostředím. V tomto moderním paradigmatu vzdělávání jsou tak kladeny nové požadavky na učitele a i když nemusí být učitelé nutně experti na oblast ICT, měli by být ale schopni je využít ve výuce, kde mají plnit především roli poradců žáků (Jonassen et al., 2003). Vymezení těchto požadavků je možné odvodit z modelu TPCK (Technological Pedagogical Content Knowledge ) L. Shulmana (1986), česky technologicko-didaktické znalosti obsahu, jak uvádí Zounek a Šeďová (2009) či Janík (2005), který byl dále rozvinut P. Mishrou a M. Koehlerem (Mishra, Koehler, 2006). Tento model operuje s třemi dimenzemi: (1) pedagogická dimenze; (2) obsahová dimenze; (3) technologická dimenze, které akceptují fakt, že vyučování (teaching) je komplexní činnost která vyžaduje různé typy znalostí (vědomosti, dovednosti a postoje), „a pochopení její podstaty znamená proniknout do spletité sítě jejich vzájemných vztahů“ (Šimonová et al., 2010).

194


Jak uvádí Brdička (B. Brdička, in Sojka, Rambousek eds., 2009) začlenění ICT do výuky je možné pouze na základě skutečné modifikace výukových postupů. Nově koncipovaný obsah vzdělávání učitelů tvoří, dle výše uvedeného modelu TPCK čtyři části. První jsou zmiňované didaktické znalosti obsahu (Pedagogical Content Knoledge - PCK), které vycházejí z původního Schulmanova konceptu. Ten podle Mishry a Koehlera (2006) obsahuje znalosti, jak přistupovat k obsahu vzdělávání a jak tento obsah uspořádat tak, aby mohl být, co nejefektivněji předáván. Druhou část tvoří propojení obsahu vzdělávání s technologiemi (Mishra, Koehler, 2006). Vznikají tak technologické znalosti obsahu (Technological Content Knowledge - TCK), přičemž se jedná o znalosti o tom, jaké technologie jsou vhodné pro daný obsah vzdělávání. Podstatou tedy není pouze znalost vyučované látky či problematiky, ale i to, jakým způsobem bude látka přizpůsobena při použití ICT. Další část propojuje oblast didaktických znalostí s technologickými znalostmi (Mishra, Koehler, 2006), čímž vzniká nová oblast vzdělávání tzv. technicko-didaktické znalosti (Technological Pedagogical Knowledge - TPK). Tato oblast představuje nejen znalosti o existenci rozličných technologií využitelných ve vzdělávání, ale také znalosti o tom, že tyto technologie mají různé nástroje, možnosti využití ve výuce. Důležité tedy je nejen to aby učitel věděl, že existují různé technologie, ale měl by znát i jejich možnosti a limity, které mohou ve výuce přinést. Poslední část je již průnikem všech tří výše zmíněných oblastí. Mishra s Koehlerem (2008) mluví o tzv. technologicko-didaktických znalostech obsahu Technological Pedagogical Cotent Knowledge - TPCK), které tvoří novou formou, zasahující mnohem dále než uvedené tři její součásti. Technologicko-didaktické znalosti obsahu jsou podle zmiňovaných autorů (Mishra, Koehler, 2006, 2008) základem efektivního vyučování, které vyžaduje od učitele v první řadě porozumění k využívání technologií. „Jen kombinace všech potřebných znalostí (technologicko-pedagogickopředmětové) dělá z učitele jedinečného a nenahraditelného mistra svého oboru schopného napomáhat transformaci poznání směrem k vyšším formám v podmínkách současného světa“ (Brdička, 2009). Jednou skupinou znalostí nutných pro realizaci skutečně moderní a efektivní výuky na školách je jistě i příprava multimediálních prezentací a jejich využití v edukačním procesu prostřednictvím dotykových zařízení. 1 Dotyková zařízení ve výuce Dotykové zařízení (tablet) je označení pro přenosný počítač ve tvaru desky s integrovanou dotykovou obrazovkou, která se používá jako hlavní způsob ovládání. Místo fyzické klávesnice se často používá virtuální klávesnice na obrazovce nebo psaní pomocí stylusu. Během 20. století vznikaly různé představy o zařízeních s těmito vlastnostmi. Předchůdcem tabletů a notebooků byla koncepce Dynabook z roku 1968. Na přelomu století se Microsoft pokusil definovat koncepci výrobků Microsoft Tablet PC jakožto mobilní počítač pro obchodní práci v terénu, ale tato zařízení nedosáhla masového rozšíření především kvůli ceně a problémům s použitelností. V dubnu 2010 uvolňuje společnost Apple Inc. svůj výrobek iPad, tablet zaměřený na konzumaci multimédií. Pojem tablet se tedy především vztahuje na různou formu zařízení, která se liší umístěním obrazovky ve vztahu ke klávesnici. Běžná je forma anglicky nazývaná slate ([slejt] – břidlice, břidlicová tabulka), která neobsahuje integrovanou klávesnici; ta však může být připojena bezdrátovým spojem nebo rozhraním USB. Na základě řady přímých pozorování výuky, při které byla využívána dotyková zařízení (Klement et al., 2011b) lze vyvodit následující výhody využívání interaktivní tabule (J. Dostál, in Klement et al., 2011a).: • žáky lze vhodným využitím dotykových zařízení lépe motivovat k učení; • učivo lze lépe vizualizovat, je možné využívat animace, přesouvat objekty, uplatňuje se tak důsledně zásada názornosti;

195


• • • • •

lze déle udržet pozornost žáků; již vytvořené materiály lze využívat opakovaně, případně je lze snadno upravit; žáky lze snadněji a aktivněji zapojit do výuky; text psaný přímo ve výuce lze snadno uložit a sdílet prostřednictvím internetu se žáky; žáci si při práci s dotykovým zařízením rozvíjí informační a počítačovou gramotnost, která je pro dnešní život nezbytností.

Ukazuje se tedy, že trend ve vybavování škol dotykovými zařízeními může mít za následek skutečnost, že práce s tabletem se stane pro učitele nezbytností. Doposud se lze setkat pouze s izolovanými pokusy, které mnohdy řeší pouze konkrétní problémy integrace v rámci jednotlivých tematických celků učiva. Některé doposud realizované průzkumy (Klement et al., 2011b) jasně ukazují vysoký zájem žáků a studentů o výuku, která je podporována dotykovými či interaktivními zařízeními a při které jsou využívány multimediální prezentace. Takto orientovaná výuka je některými autory považována za novou komplexní metodu, která má žákům nabídnout zábavnější a méně stereotypní formu vyučování a učení se (srov. Maňák, 1997; Betcher, Lee 2009; Klement et al., 2011a). Měla by svými prostředky zapojit žáky do spoluvytváření samotné vyučovací hodiny, a tím zvýšit jejich motivaci k učení. 2 Možnosti podpory vzdělávání pedagogů v oblasti použití dotykových zařízení ve výuce I když je tedy všeobecně deklarována potřeba zapojit do edukačního procesu nová média (respektive multimédia) i nové vzdělávací technologie (respektive dotyková zařízení a jejich příslušenství) a prosazovat nové výukové postupy a metody z nich odvozené, nabízí se otázka, zda jsou na to školy vůbec připraveni. Učitelé často nejsou v této oblasti adekvátně vzděláváni a také metodická podpora zaměřená na tvorbu interaktivních či multimediálních prezentací není nijak systematicky podchycována. Na tu to skutečnost jsme se snažili reagovat tím, že jsem ve spolupráci se základními a středními školami olomouckého kraje připravili a realizovali projekt Moderní učitel. 3 Použitá koncepce vzdělávání pedagogů v oblasti použití dotykových zařízení ve výuce Hlavním cílem společného projektu Pedagogické fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a 35-ti partnerských základních a středních škol s názvem Moderní učitel, byla příprava, realizace a vyhodnocení dopadu vzdělávání pedagogických pracovníků na partnerských školách, které bylo zaměřeno na implementaci ICT do edukačního procesu, se zvláštním zaměřením na moderní dotyková zařízení. Použitý systém vzdělávání, který je předmětem dalšího sdělení, byl tedy zaměřen zejména na podporu aktivit mentorského týmu při přípravě, realizaci a vyhodnocení dopadu vzdělávání pedagogických pracovníků na partnerských školách. V rámci projektu bylo tedy realizováno komplexní vzdělávání pedagogických pracovníků (ředitelé a učitelé) partnerských škol v rámci akvitity A (mentoring a podpora pedagogických pracovníků) i aktivity B (vzdělávání pedagogických pracovníků v oblasti využití ICT ve vzdělávání) a to v rámci všech jejich podaktivit (A1 - vzdělávání ředitelů škol, A3 - vzdělávání a mentoring metodiků ICT, B1 - „co máme“, B2 „co chceme“ a B3 - „oborové didaktiky“). Podaktivita A2 byla realizována faktickou pomocí při řešení problémů spojených s implementací ICT na partnerských školách. V rámci tohoto vzdělávání v akreditovaných vzdělávacích kurzech, doplněných o faktickou podporu činnosti Metodiků ICT na školách ze strany mentorů UP, byla průřezově realizována i aktivita C (počáteční, průběžná a závěrečná evaluace). Nedílnou součásti řešení projektu bylo i vybavení pedagogických pracovníků, kteří úspěšně absolvovali vzdělávání v rámci podaktivit B1, B2 a B3, pokročilými dotykovými zařízeními, tak jak prezentuje níže uvedená tabulka.

196


Tabulka 1: Obsah a struktura kurzů zaměřených na vzdělávání pedagogů v oblasti využití dotykových zařízení ve vzdělávání Vzdělávací akce A1 Vzdělávání ředitelů partnerských škol (PŠ) A3 Vzdělávání metodiků ICT PŠ

Počet účastníků 35

43

Rozsah vzdělávání 3 x 45 min. prezenčně 5 x 45 min. samostudium v e-learningu 3 x 45 min. prezenčně 5 x 45 min. prezenčně 5 x 45 min. samostudium v e-learningu 5 x 45 min. prezenčně 10 x 45 min. samostudium v e-learningu 5 x 45 min. prezenčně 10 x 45 min. samostudium v e-learningu 5 x 45 min. prezenčně 10 x 45 min. samostudium v e-learningu 5 x 45 min. prezenčně 10 x 45 min. samostudium v e-learningu 5 x 45 min. prezenčně 20 x 45 min. samostudium v e-learningu

B1 Vzdělávání učitelů PŠ (co máme)

521

B2 Vzdělávání učitelů PŠ (co chceme)

521

5 x 45 min. prezenčně 10 x 45 min. samostudium v e-learningu

B3 Vzdělávání učitelů PŠ (oborové didaktiky)

521

obor 1 - jazykovědné obory obor 2 - přírodovědné obory obor 3 - společenskovědní obory obor 4 - uměleckovědní a tělovýchovné obory obor 6 - ekonomické, technické i specializační obory 5 x 45 min. prezenčně 10 x 45 min. samostudium v e-learningu

Obsah vzdělávání Organizace výběrových řízení Organizace výběrových řízení Nebezpečné komunikační techniky spojené s ICT Hardwarová a softwarová konfigurace PC - základní správa hardware Hardwarová a softwarová konfigurace PC - pokročilá správa hardware a OS Konfigurace a provoz počítačové sítě - základní správa síťových prostředků Konfigurace a provoz počítačové sítě - pokročilání správa síťových prostředků Vytváření pokročilých elektronických výukových materiálů (PowerPoint, Word, Excel) Použití dotykového zařízení ve výuce Použití dotykového zařízení v oborových didaktikách

obor 5 - primární vzdělávání 15 x 45 min. prezenčně (3 školení po 5-ti hodinách) 10 x 45 min. samostudium v e-learningu

Důležitý cíl projektu tvoří i realizace komplexního vzdělávání Metodiků ICT v rámci podaktivity A3, která bude doplněna faktickou podporou v Mentorů UP v rámci realizace aktivity A2. Cílem tohoto opatření je zajištění kontinuity využívání získaných kompetencí u pedagogických pracovníků (Metodik ICT jim bude poskytovat potřebnou podporu i po skončení projektu), ale přípravě těchto pracovníků na zvládání rutinních i pokročilých zákroků při použití ICT systémů a aplikací. 4 Představení nástroje pro podporu realizace kurzů zaměřených na vzdělávání pedagogů v oblasti využití dotykových zařízení ve vzdělávání

197


Aby bylo možné zajistit přístup pedagogů a široké odborné veřejnosti ke vzdělávacím materiálům i v době po skončení prezenčních částí vzdělávání, byl do provozu uveden specifický webový portál projektu (http://www.moderni-ucitel.upol.cz), kde si je mohou bezplatně stáhnout všichni zájemci. Specifický webový portál obsahuje i další prvky sloužící k podpoře vzdělávacích aktivit, jako je například systém HelpDesk či vstup do e-learningové části.

Obrázek 1 - Webový portál projektu „Moderní učitel“ 5 Představení nástroje pro podporu činnosti metodiků ICT partnerských škol Metodici ICT partnerských škol je část cílové skupiny projektu Moderní učitel, která má za úkol v návaznosti na realizovaná školení ve všech oblastech, poskytovat pedagogům partnerských škol všestrannou podporu při činnosti s dotykovými zařízeními či materiály pro ně připravovanými. Z tohoto účelu byl pro metodiky ICT v rámci specifického webového portálu projektu zřízen systém HelpDesk, kde je možné rychle a snadno vznášet dotazy či požadavky na mentorský tým UP a maximálně tak urychlit řešení případných problémů s provozem těchto zařízení.

198


Obrázek 2 - Systém HelpDesk v rámci webového portálu projektu „Moderní učitel“ Závěr Projekt Moderní učitel (CZ.1.07/1.3.00/51.0041) představuje inovativní způsob využívání moderních informačních a komunikačních technologií ve vzdělávání. Jeho dopady mohou pozitivně ovlivnit formování klíčových výukových aktivit pro žáky a studenty základních a středních škol a zvýšit kvalifikaci pedagogů těchto škol. Práce s moderními a trendovými výukovými prostředky nabídnula také jedinečnou možnost rozvoje klíčových kompetencí učitelů. Přínosem a přidanou hodnotou pro pedagogy je získání nové odbornosti, rozšíření profesních dovedností, výrazné zlepšení podmínek pro přípravu a realizaci výuky v celém spektru vyučovaných předmětů a v neposlední řadě také volný přístup k elektronických vzdělávacím materiálům z této oblasti. Literatura 1. BETCHER, CH., LEE, M. The interactive whiteboard revolution: teaching with IWBs. 1. vyd., Camberwell, Vic.: ACER Press, 2009, 182 s. ISBN: 9780864318176. 2. BRDIČKA, B. Jak učit ve všudypřítomném mraku informací? In P. Sojka, J. Rambousek (eds.), SCO 2009, sborník 6. ročníku konference o elektronické podpoře výuky. Brno: Masarykova univerzita, 2009. s. 22 - 34. ISBN 978-80-210-6738-7. 3. DOSTÁL, J. Interaktivní tabule - významný přínos pro vzdělávání. Časopis Česká škola (online). Vydává Computer Press. Publikováno 28. 4. 2011. ISSN 1213-6018. 4. DOSTÁL, J. Informační a počítačová gramotnost – klíčové pojmy informační výchovy. In Infotech 2007 - moderní informační a komunikační technologie ve vzdělávání. Olomouc: Votobia, 2007. s. 60 – 65. ISBN 978-80-7220-301-7. 5. CHAPMAN, N., CHAPMAN, J. Digital Multimedia. 1. vyd., Boston: Addison-Wesley, 2001. 421 s. 6. CHAPMAN, N., CHAPMAN, J. Digital Multimedia. Mississauga: John Wiley &Sons, 2004, 276 s. 7. JANIŠ, K., ONDŘEJOVÁ, E. Slovník pojmů z obecné didaktiky. Vyd. 1. Opava: Slezská univerzita, Filozoficko-přírodovědecká fakulta, Ústav pedagogických a psychologických věd, 2006. 52 s. ISBN 80-7248-352-8.

199


8. 9.

10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

20.

JONNASEN, D. H. et al. Learning to Solve Problems with technology: A Constructivist Perspective. New Jersey: Merill Prentice Hall, 2003. 210 s. KLEMENT, M., DOSTÁL, J., BÁRTEK, K., LAVRINČÍK, J. Učebnice interaktivní výuky s využitím multimediální učebny. 2. přepracované vyd., Velfel, 2011. 328 s. 978-80-87557-006. KLEMENT, M., DOSTÁL, J., KLEMENT, J. Metody realizace a hodnocení interaktivní výuky. 1. vyd., Velfel, 2011. 104 s. ISBN 978-80-87557-01-3. MAŇÁK, J. Alternativní metody a postupy. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 1997. 90 s. ISBN 80-210-1549-7. MAŇÁK, J. Nárys didaktiky. 3. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2003. 104 s. ISBN 80-2103123-9 MISHRA, P., KOEHLER, M. J. Technological pedagogical Content Knowledge: A Framework for Teacher Knowledge. 2006. Získáno 6. 8. 2011 z http://punya.edic.msu.edu/reserch/tcpk MISHRA, P., KOEHLER, M. J. Technological Pedagogical Content Knowledge: A Framework for Teacher Knowledge. In Teachers College Record. 2008. NIKL, J. Didaktické aspekty technických výukových prostředků. Vyd. 1. Liberec: Technická univerzita, 2002. 63 s. Studijní texty pro distanční studium. ISBN 80-7083-635-0. PRŮCHA, J., MAREŠ, J., WALTEROVÁ, E. Pedagogický slovník. 1. vyd. Praha: Portál, 1995. 292 s. ISBN 80-7178-029-4. PRŮCHA, J., ed. Pedagogická encyklopedie. Vyd. 1. Praha: Portál, 2009. 935 s. ISBN 978-807367-546-2. SHULMAN, L. S. Paradigms and reserch programs in the study of teaching. In M. Wittrock, Handbook of research on teaching. New York: MacMillan, 1986. SKALKOVÁ, J. Obecná didaktika: vyučovací proces, učivo a jeho výběr, metody, organizační formy vyučování. 2., rozš. a aktualiz. vyd., [V nakl. Grada] vyd. 1. Praha: Grada, 2007. 322 s. Pedagogika. ISBN 978-80-247-1821-7. ŠIMONOVÁ, I. a kol. Styly učení v aplikacích eLearningu. Vyd. 1. Hradec Králové: M&V, 2010. 116 s. ISBN 978-80-86771-44-1.

Kontaktní adresa: Milan Klement, doc. PhDr. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 8011, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected]

200


Příspěvek vznikl v rámci ESF projektu „Moderní učitel“, s registračním číslem CZ.1.07/1.3.00/51.0041, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

201


PROJEKT „MODERNÍ UČITEL“ JDE DO FINÁLE KLEMENT Milan – LAVRINČÍK Jan, CZ Resumé Informační a komunikační technologie dnes poskytují celou řadu příležitostí ke zkvalitnění edukačního procesu, a dostávají se tak do popředí zájmu učitelů. Tato skutečnost klade ale nové požadavky na učitele, kteří musí být připraveni s moderními didaktickými prostředky a technologiemi pracovat a vytvářet pro potřeby takto koncipované výuky také vhodné vzdělávací materiály a také je vhodným způsobem využívat při výuce. Na tuto potřebu jsme reagovali přípravou a realizací projektu Moderní učitel, prostřednictvím kterého jsme poskytli cílové skupině (pedagogičtí pracovníci partnerských škol) komplexní vzdělávání a metodickou podporu v implementaci moderních metod výuky, postavených na smysluplném využití ICT ve vzdělávání, se zvláštním zaměřením na pokročilá dotyková zařízení. Stať tedy představuje postup řešení a hlavní výsledky řešení projektu Moderní učitel (CZ.1.07/1.3.00/51.0041), který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem české republiky. Klíčová slova: informační a komunikační technologie, dotyková zařízení, inovace ve vzdělávání, moderní výukové materiály. PROJECT "MODERN TEACHER" IS APPROACHING THE FINALE Abstract Information and communication technologies now provide a variety of opportunities for improvement of the educational process. Therefore, they are coming to the forefront of teachers who thus face new challenges and on whom new demands are placed. They have to be ready not only to use modern didactic resources and technology, but also to create suitable teaching materials, and apply the later in classes. We have responded to these needs by the preparation and implementation of the project Modern teacher, by means of which we provided the target group, that is to say the teaching staff of partner schools, with comprehensive training and methodological support in the implementation of modern teaching methods, built on the meaningful use of ICT in education, with a special focus on advanced touch devices. This paper presents the solution procedure and main results of the project Modern teacher (CZ.1.07/1.3.00/51.0041), which is financed by the European Social Fund and the state budget of the Czech Republic. Key words: information and communication technology, touch devices, innovation in education, modern teaching materials. Úvod Hlavním cílem společného projektu Pedagogické fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a 35-ti partnerských základních a středních škol s názvem Moderní učitel, byla příprava, realizace a vyhodnocení dopadu vzdělávání pedagogických pracovníků na partnerských školách, které bylo zaměřeno na implementaci ICT do edukačního procesu, se zvláštním zaměřením na moderní dotyková zařízení. Projekt, jehož průběh a výsledky jsou předmětem dalšího sdělení, byl tedy zaměřen zejména na podporu aktivit mentorského týmu při přípravě, realizaci a vyhodnocení dopadu vzdělávání pedagogických pracovníků na partnerských školách. V rámci projektu bylo tedy realizováno komplexní vzdělávání pedagogických pracovníků (ředitelé a učitelé) partnerských škol v rámci akvitity A (mentoring a podpora pedagogických pracovníků) i aktivity B (vzdělávání pedagogických pracovníků v oblasti využití ICT ve vzdělávání) a to v rámci všech jejich podaktivit (A1 - vzdělávání ředitelů škol, A3 - vzdělávání a mentoring metodiků ICT, B1 - „co máme“, B2 -

202


„co chceme“ a B3 - „oborové didaktiky“). Podaktivita A2 byla realizována faktickou pomocí při řešení problémů spojených s implementací ICT na partnerských školách. V rámci tohoto vzdělávání v akreditovaných vzdělávacích kurzech, doplněných o faktickou podporu činnosti Metodiků ICT na školách ze strany mentorů UP, byla průřezově realizována i aktivita C (počáteční, průběžná a závěrečná evaluace). Nedílnou součásti řešení projektu bylo i vybavení pedagogických pracovníků, kteří úspěšně absolvovali vzdělávání v rámci podaktivit B1, B2 a B3, pokročilými dotykovými zařízeními. 1 Popis cílové skupiny projektu Moderní učitel Celková cílová skupina projektu se skládala z několika samostatných dílčích skupin, které se ale v jistých oblastech překrývaly. Konkrétně je možné jednotlivé dílčí skupiny vymezit takto: • ředitelé partnerských škol - celkem 35 osob, • pedagogičtí pracovníci partnerských škol - celkem 541 osob, • metodici ICT partnerských škol - celkem 43 osob. První část cílové skupiny tedy tvořili ředitelky a ředitelé zapojených partnerských škol, kteří byli vyděláváni v rámci podaktivity A1, která byla zaměřena, v souladu se zněním výzvy č. 51, na problematiku realizace výběrových řízení a prevence rizik virtuální komunikace. Druhou část cílové skupiny tvořili pedagogičtí pracovníci (učitelé) zapojených partnerských škol, kteří byli vzděláváni v rámci podaktivit B1, B2 a B3. Toto vzdělávání bylo zaměřeno na problematiku pokročilého využití stávajícího ICT vybavení na školách („co máme“), problematiku využití moderních metod výuky, postavených na využití ICT ve vzdělávání, se zvláštním zaměřením na pokročilá dotyková zařízení („co chceme“), dále pak bude jejich vzdělávání zaměřeno na využití těchto dotykových zařízení v jednotlivých oborech a jejich předmětech („oborová didaktika“). Třetí a poslední část cílové skupiny tvořili metodici ICT partnerských škol, kteří absolvovali vzdělávání v rámci podaktivity A3 a byli také podporováni ze strany Mentorů UP faktickou pomocí při řešení problémů spojených s implementací ICT na partnerských školách v rámci realizace podaktivity A2. Hlavním motivačním prvkem pro všechny tři části cílové skupiny bylo aktivní zapojení do realizace projektu, které přineslo všem zapojeným osobám významná pozitiva, spočívají zejména v komplexním vzdělávání, které bylo zaměřeno na implementaci moderních metod výuky, postavených na smysluplném využití ICT ve vzdělávání, se zvláštním zaměřením na pokročilá doteková zařízení. Všechny tři části cílové skupiny (35 ředitelů, 541 učitelů, 43 Metodiků ICT a 35 Koordinátorů) byly do projektu zapojeny již v průběhu jeho přípravy, kdy společně s jednotlivými partnerskými školami byla upřesňována koncepce projektového záměru, výstupy, způsob zapojení a práce pedagogických pracovníků, otázka nezbytného vybavení technikou apod. Všechny tři části cílové skupiny byly také zapojeny do realizace drtivé většiny klíčových aktivit projektu, které budou popsány v dalším textu. 2 Popis klíčových aktivit projektu Moderní učitel Průběh projektu byl rozdělen do několika samostatných klíčových aktivit. První klíčová aktivita byla zaměřena na přípravu vzdělávání pedagogických pracovníků a ředitelů partnerských škol. Cílem této etapy bylo také srovnání a sjednocení materiálně technických podmínek škol pro realizaci následujících fází projektu (vybavení potřebnými dotykovými zařízeními pro lektory a všechny zapojené pedagogy). Ve druhé klíčové aktivitě jednotliví metodici pod odborným vedením zkušených lektorů absolvovali ředitelé a pedagogové partnerských škol komplexní vzdělávání v

203


daných oblastech, které spadaly do sféry jejich zájmu. Vzdělávání bylo realizováno jak prezenční, tak distanční formou s využitím plně elektronického způsobu vzdělávání formou e-learningu. Třetí klíčová aktivita projektu, jakožto průřezová, byla zaměřena na úvodní, průběžnou a závěrečnou evaluaci přínosů řešení projektu z pohledu partnerských škol, jejich korekci v návaznosti na autoevaluaci metodiků a zpětnovazební podněty získané metodickým vedením a dotazováním pedagogů formou dotazníků. Cílem třetí klíčové aktivity bylo tedy komplexně a objektivně vyhodnotit celý průběh realizace projektu a to s využitím valuačního nástroje Profil Škola21 (viz http://skola21.rvp.cz/). Dá se tedy říci, že jednotlivé vzdělávací moduly (Kopecký, Szotkowski 2015; Klement 2015a; Klement 2015b; Klement 2015c; Klement 2015d; Klement 2015e; Klement 2015f; Klement 2015g; Klement 2015h; Klement 2015i; Klement 2015j; Bártek, Kubrický 2015a; Bártek, Kubrický 2015b; Bártek, Kubrický 2015c; Lavrinčík 2015a; Lavrinčík 2015b; Lavrinčík 2015c; Lavrinčík 2015d; Lavrinčík 2015e; Krišová 2015 a Neoral 2015) jsou, společně s metodickou přípravou učitelů partnerských škol a provedenou evaluací nejdůležitějším výstupem řešení celého projektu. Metodická příprava učitelů partnerských škol je navíc aplikovatelná i na školách, které se do projektu přímo nezapojili, ale mohou tyto výstupy používat, neboť jsou volně dostupné na webových stránkách projektu: http://www.moderni-ucitel.upol.cz. V následujícím přehledu jsou podrobně uvedeny aktivity, které byly realizovány v rámci řešení jednotlivých etap projektu Moderní učitel. • KA 01 - Příprava vzdělávání pedagogický ředitelů a pracovníků partnerských škol. • KA 02 - Vzdělávání ředitelů a pedagogických pracovníků partnerských škol • KA 03 - Evaluace. Pokud budeme podrobněji specifikovat jednotlivé procesy či činnosti, které byly v rámci realizace těchto tří klíčových aktivit konány, získáme přesnější obraz o rozsahu práce, která byla v uplynulém období vykonána. Tato specifika, včetně ukázek některých konkrétních činností je uvedena v dalších kapitolách předložené stati. 3 Specifikace klíčové aktivity 01 - Příprava vzdělávání pedagogický ředitelů a pracovníků partnerských škol Klíčová aktivita byla primárně zaměřena na vytvoření vzdělávacího a metodického rámce a potřebných podmínek pro vzdělávání pedagogických pracovníků (ředitelů a učitelů) partnerských škol v oblasti implementace moderních metod výuky, postavených na využití ICT ve vzdělávání, se zvláštním zaměřením na pokročilá dotyková zařízení. Realizace klíčové aktivity trvala celkem 5 měsíců a to v rozmezí září roku 2014 a ledna roku 2015. V rámci této klíčové aktivity byly postupně realizovány tyto činnosti: • sestavení řešitelského a mentorského lektorského týmu z odborníků PdF UP, • tvorba (nově akreditované kurzy) a inovace (již akreditované kurzy) vzdělávacích materiálů potřebných pro realizaci vzdělávacích akcí v rámci podaktivit A1, A3, B1, B2 a B3 (vytvořeno bylo celkem 21 vzdělávacích materiálů, které jsou školám k dispozici e elektronické i tištěné podobě), • realizace otevřeného výběrového řízení na dodavatele vybavení (533 dotykových zařízení a 6 notebooků) pro projekt, • příprava harmonogramu vzdělávacích akcí na jednotlivých partnerských školách; s ohledem na rozsah plánovaného vzdělávání bylo nutné podrobně propracovat plán jednotlivých akcí. Samostatnou částí této aktivity bylo vytvoření specifických webových stránek projektu (webového portálu), který pracujez uživatelského pohledu na bázi tzv. redakčního systému. Mezi hlavní části webových stránek patří:

204


• vstupní bod k e-learningovému obsahu vzdělávání • komunikační platforma pro členy realizačního kolektivu s Metodiky ICT partnerských škol (tzv. HelpDesk), • publikování evaluačních analýz a celkové výstupy této evaluace (hodnocení), • datové úložiště vzdělávacích materiálů. Do realizace KA byli zapojeni členové řešitelského kolektivu a mentorského týmu UP, dále pak koordinátoři partnerských kol, kteří společně připravovali podmínky pro vzdělávání pedagogických pracovníků partnerských škol, jak ze strany UP, tak ze strany těchto škol. 4 Specifikace klíčové aktivity 02 - Vzdělávání ředitelů a pedagogických pracovníků partnerských škol Tato klíčová aktivita byla primárně zaměřena na vzdělávání pedagogických pracovníků pedagogických pracovníků (ředitelů, učitelů a metodiků ICT) partnerských škol v oblasti implementace moderních metod výuky, postavených na využití ICT ve vzdělávání, se zvláštním zaměřením na pokročilá dotyková zařízení. Veškeré vzdělávání probíhalo v rámci akreditovaných kurzů DVPP. Realizace této klíčové aktivity trvala 8 měsíců a to v rozmezí listopadu roku 2015 a června roku 2015. V rámci této klíčové aktivity byly postupně realizovány tyto činnosti: • Vzdělávání v rámci podaktivity A1 (Vzdělávání ředitelů) v těchto kurzech: - Organizace výběrových řízení dle zákona 137 (9 x 45 min. + 5 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - Vzdělávání v rámci podaktivity A1 bylo realizováno prezenční formou (2 semináře v prostorách PdF) s využitím elektronických vzdělávacích materiálů (e-learning). Jednálo se o povinné kurzy pro všechny ředitele partnerských škol (celkem 35 ředitelů). • Realizace podaktivity A2( Mentoring a podpora pedagogických pracovníků školy). - Zřízení on-line systému HelpDesk pro Metodiky ICT na školách. - Osobní návštěvy a asistence Mentora UP, který metodikům ICT pomáhal s řešením problémů při implementaci ICT ve škole. Nejednalo se tedy o školení, ale o faktickou pomoc při řešení problémů s ICT na partnerských školách. • Vzdělávání v rámci podaktivity A3 (Metodik ICT ve škole). - Koordinátor ICT (10 x 45 min. prezenčně + 20 x 45 min. samostudia formou elearningu). Vzdělávání bylo realizováno kombinací prezenční výuky na partnerských školách a on-line výuky v e-learningu. Jednalo se o povinný kurz pro všechny metodiky ICT na partnerských školách (celkem 43 Metodiků ICT). • Vzdělávání v rámci podaktivity B1 (ICT – „co máme“) - Pokročilé využití ICT (5 x 45 min. prezenčně + 20 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - Vzdělávání bylo realizováno kombinací prezenční výuky na partnerských školách a online výuky v e-learningu. Povinný kurz pro všechny zapojené učitele partnerských škol (celkem 542 učitelů). • Vzdělávání v rámci podaktivity B2 ( ICT – co chceme) - Využití dotykových zařízení ve vzdělávání (5 x 45 min. prezenčně + 10 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - Realizováno kombinací prezenční výuky na partnerských školách a on-line výuky v e-learningu. Povinný kurz pro všechny zapojené učitele partnerských škol (celkem 542 učitelů). • Vzdělávání v rámci podaktivity B3 (ICT – Oborové didaktiky)

205


- ICT ve výuce anglického jazyka na 1. stupni (15 x 45 min. prezenčně + 5 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - ICT ve výuce anglického jazyka – základní kurz (15 x 45 min. prezenčně + 5 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - ICT ve výuce anglického jazyka – pokročilí (15 x 45 min. prezenčně + 5 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - ICT ve výuce českého jazyka na 1. stupni (15 x 45 min. prezenčně + 5 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - ICT pro výuku mediální výchovy (15 x 45 min. prezenčně + 5 x 45 min. samostudia formou e-learningu). - Apod. Vzdělávání bylo vždy realizováno kombinací prezenční výuky na partnerských školách a online výuky v e-learningu. Jeden vybraný kurz (dle přání učitele) byl vždy povinný pro všechny zapojené učitele partnerských škol (542 učitelů). Každý učitel si tedy z této nabídky vybral minimálně jeden kurz, který absolvoval a na základě toho získal i příslušná osvědčení.

Obr. 1 - A1 - Vzdělávání ředitelů PŠ

Obr. 2 - A3 - vzdělávání metodiků ICT PŠ

Obr. 3 - B1 - vzdělávání učitelů PŠ (co máme) chceme)

Obr. 4 - B2 - vzdělávaní učitelů PŠ (co

5 Specifikace klíčové aktivity 03 - Evaluace Tato aktivita byla zaměřena na evaluaci projektových aktivit realizovaných u jednotlivých partnerů (škol). V rámci evaluace došlo k vyhodnocení dopadu vzdělávacích aktivit na reálné

206


využití ICT techniky ve výuce na dané partnerské škole. Plánována byla jako průřezová o délce 11 měsíců s provedením počáteční, průběžné i závěrečné evaluace. V souladu se zněním výzvy číslo 51 bylo tedy kalkulováno s tím, že každá partnerská škola provede, pod mentorským vedením pracovníků PdF UP, analýzu počátečního stavu před zahájením vzdělávacích aktivit projektu. Dále také po ukončení aktivit projektu, kdy na každé partnerské škole, opět pod mentorským vedením pracovníků PdF UP, došlo k vyhodnocení dopadu vzdělávacích aktivit v návaznosti na počáteční stav. Mimo tuto počáteční a závěrečnou evaluaci byla realizována i evaluace průběžná, která byla zaměřena na spokojenost pedagogických pracovníků s realizovaným vzděláváním jakožto důležitého prvku zpětné vazby, pomocí kterého bylo možné upravovat obsah vzdělávacích kurzů tak, aby co nejlépe odpovídal požadavkům cílové skupiny. Tato fáze evaluace probíhala formou evaluačních hospitací mentorů UP v jednotlivých vzdělávacích kurzech v rámci prezenční výuky. Závěr Projekt Moderní učitel představuje inovativní způsob využívání moderních informačních a komunikačních technologií, v podobě dotykových zařízení, ve vzdělávání. Jeho dopady mohou pozitivně ovlivnit formování klíčových výukových aktivit pro žáky primárního, nižšího a vyššího sekundárního vzdělávání a zvýšit kvalifikaci pedagogů partnerských škol. Práce s moderními a trendovými výukovými prostředky nabídnula také jedinečnou možnost rozvoje klíčových kompetencí učitelů. Přínosem a přidanou hodnotou pro pedagogy je získání nové odbornosti, rozšíření profesních dovedností, výrazné zlepšení podmínek pro přípravu a realizaci výuky, a v neposlední řadě také volný přístup k elektronickým vzdělávacím materiálům. Nabídnul tak jedinečnou možnost seznámit se a zdokonalit se v oblasti využití moderních výukových prostředků, rozvíjet jednotlivé dovednosti nově, poutavě a samostatně řešit úkoly v návaznosti na individuální znalosti práce s ICT, efektivně a tvořivě využívat prostředky komunikace, a přijmout odpovědnost za vlastní práci. Všechny uvedené kompetence společně přispějí k širší adaptabilitě učitelů partnerských škol při realizaci moderně koncipované výuky, využívající možností dotykových zařízení. Literatura 1. KOPECKÝ, Kamil, SZOTKOWSKI, René Nebezpečné komunikační techniky spojené s ICT pro ředitele základních a středních škol. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 63 s. ISBN 978-80-244-4555-7. 2. KLEMENT, Milan Počítačové komponenty 1. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 58 s. ISBN 978-80-244-4565-6. 3. KLEMENT, Milan Počítačové komponenty 2. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 57 s. ISBN 978-80-244-4566-3. 4. KLEMENT, Milan Počítačové komponenty 3. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 50 s. ISBN 978-80-244-4567-0. 5. KLEMENT, Milan Virtualizace a instalace OS Windows. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 59 s. ISBN 978-80-244-4568-7. 6. KLEMENT, Milan Správa OS Windows. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 71 s. ISBN 978-80-244-4569-4. 7. KLEMENT, Milan Úvod do problematiky počítačových sítí. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 63 s. ISBN 978-80-244-4570-0. 8. KLEMENT, Milan IP adresace a směrování v počítačových sítích. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 52 s. ISBN 978-80-244-4571-7.

207


9. 10. 11. 12.

13.

14.

15. 16.

17.

18.

19. 20.

21.

KLEMENT, Milan Služby spojené s Active Directory. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 82 s. ISBN 978-80-244-4572-4. KLEMENT, Milan Správa OS Windows server. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 70 s. ISBN 978-80-244-4573-1. KLEMENT, Milan OS Windows server a jeho konfigurace. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 65 s. ISBN 978-80-244-4574-8. BÁRTEK, Květoslav, KUBRICKÝ Jan Pokročilé použití MS PowerPoint při tvorbě elektronických výukových materiálů. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 60 s. ISBN 978-80-244-4558-8. BÁRTEK, Květoslav, KUBRICKÝ Jan Pokročilé použití MS Word při tvorbě elektronických výukových materiálů. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 63 s. ISBN 978-80-2444556-4. BÁRTEK, Květoslav, KUBRICKÝ Jan Pokročilé použití MS Excel při tvorbě elektronických výukových materiálů. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 64 s. ISBN 978-80-2444559-5. LAVRINČÍK Jan Použití dotykového zařízení ve výuce na základních a středních školách. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 66 s. ISBN 978-80-244-4557-1. LAVRINČÍK Jan Použití dotykového zařízení v jazykovědných oborech na základních a středních školách. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 59 s. ISBN 978-80-2444560-1. LAVRINČÍK Jan Použití dotykového zařízení v společenskovědních oborech na základních a středních školách. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 56 s. ISBN 978-80-2444561-8. LAVRINČÍK Jan Použití dotykového zařízení v ekonomických, technických i specializačních oborech na základních a středních školách. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 61 s. ISBN 978-80-244-4575-5. LAVRINČÍK Jan Použití dotykového zařízení v primárním vzdělávání na základních školách. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 56 s. ISBN 978-80-244-4562-5 KRIŠOVÁ Zdeňka Použití dotykového zařízení v přírodovědných oborech na základních a středních školách. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 62 s. ISBN 978-80-2444564-9. NEORAL Dominik Použití dotykového zařízení v uměleckovědních a tělovýchovných oborech na základních a středních školách. 1. vyd., Olomouc: Univerzita Palackého, 2015. 59 s. ISBN 978-80-244-4563-2.

Kontaktní adresa: Milan Klement, doc. PhDr. Ph.D., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 8011, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected] Jan Lavrinčík, PhDr. Ph.D. DiS., Moravská vysoká škola Olomouc, tř. Kosmonautů 1288/1, Olomouc, ČR, tel.: +420 587 332 370, e-mail: [email protected]

208


Příspěvek vznikl v rámci ESF projektu „Moderní učitel“, s registračním číslem CZ.1.07/1.3.00/51.0041, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

209


GEOMETRICKÁ POSTUPNOSŤ V CHÉMII KLEPANCOVÁ Michaela, CZ Resumé V príspevku uvádzame niekoľko príkladov využitia geometrickej postupnosti v chémii. Našou snahou bolo nájdenie takých ukážok využitia poznatkov o tomto pojme stredoškolskej matematiky, ktoré vedú k nájdeniu výsledkov či odvodeniu vzťahov s priamym využitím v chémii. Kľúčové slová: geometrická postupnosť, aplikácia, chémia. GEOMETRIC SEQUENCE IN CHEMISTRY Abstract The contribution states multiple examples of geometric sequence in chemistry. The main focus was finding of such samples of utilization of knowledge about the concept of secondary school mathematics that will lead to the finding of results or relations with immediate application in chemistry. Key words: geometric sequence, application, chemistry. Úvod Jednou z možností ako môže učiteľ napomôcť k vytváraniu pozitívneho vzťahu študentov k tak abstraktnému predmetu, akým matematika nepochybne je, je aj poukázanie na jej „užitočnosť“ v každodennom živote či praxi. V príspevku uvádzame niekoľko príkladov využitia geometrickej postupnosti v chémii. Hoci v stredoškolských učebniciach matematiky môžeme nájsť niekoľko ukážok aplikácií poznatkov o geometrických postupnostiach v prírodných vedách, technike či ekonomike, no často sú v nich uvažované výrazne zjednodušené situácie, väčšinou bez reálneho využitia v praxi. Našou snahou bolo nájdenie takých ukážok využitia poznatkov o geometrickej postupnosti v chémii, z ktorých je zrejmé, že aj na základe úvah, využívajúcich tento pojem stredoškolskej matematiky, je možné dospieť k výsledkom či vzťahom s priamym využitím v chémii. 1

Geometrická postupnosť a extrakcia Extrakcia je separačná metóda, pri ktorej sa z kvapalnej alebo tuhej zmesi oddeľuje požadovaná zložka rozpúšťaním v rozpúšťadle, tzv. extrahovadle, ktoré sa s ostatnými zložkami pôvodnej zmesi nemieša. Použitím vhodného rozpúšťadla je extrakciou možné oddeliť jednu látku z tuhej zmesi rôznych látok (macerácia, digescia), zo suspenzie alebo roztoku (vytrepávanie). Pri extrakcii z kvapalnej zmesi (tzv. vytrepávaní) pri styku východiskovej suroviny (zmesi oddeľovanej látky a pôvodného rozpúšťadla) s extrahovadlom prechádza extrahovaná látka cez fázové rozhranie, ktoré je vytvorené v dôsledku nemiešateľnosti pôvodného rozpúšťadla a extrahovadla. Produktom sú opäť dve nemiešateľné fázy, a to fáza obsahujúca extrahovanú zložku rozpustenú v extrahovadle (tzv. extrakt) a fáza obsahujúca pôvodné rozpúšťadlo a zvyšok extrahovanej zložky (tzv. rafinát). V rafináte zostane rozpustený vždy určitý zvyšok extrahovanej látky, pretože pri jej prechode z pôvodného roztoku do extrahovadla sa ustaľuje rovnováha medzi oboma roztokmi, pričom distribúcia rozpúšťanej látky medzi dve kvapalné fázy sa riadi Nernstovým rozdeľovacím zákonom a pomer koncentrácií v oboch roztokoch je daný rozdeľovacím koeficientom , pre ktorý platí

210


=

,

je koncentrácia oddeľovanej látky v extrakte a je koncentrácia oddeľovanej látky kde v rafináte. Nernstov rozdeľovací koeficient je pri danej teplote konštantný pre danú látku a nezávisí od počiatočnej koncentrácie extrahovanej látky.(Táto skutočnosť je dôsledkom zákonov, platiacich pre termodynamickú rovnováhu oboch fáz a tento záver je možné odvodiť pomocou chemických potenciálov.) Zo vzťahu pre Nernstov rozdeľovací koeficient je zrejmé, že je potrebné voliť také extrakčné činidlo, v ktorom je rozpustnosť oddeľovanej látky vyššia ako v pôvodnom rozpúšťadle (t.j. extrakčné činidlo s vysokou hodnotou rozdeľovacieho koeficientu). Najjednoduchšie sa vytrepávanie realizuje tak, že zmes pôvodného roztoku a extrahovadla sa dôkladne premieša, následne sa prečerpá do usadzovacej nádoby, kde sa rozdelí na základe rôznej hustoty na dve vrstvy – extrakt a rafinát, ktoré sa oddelia v deliacom lieviku. Na dosiahnutie vyššej účinnosti je vhodné uskutočňovať vytrepávanie opakovane (tzv. viacstupňové vytrepávanie), pri ktorom sa objem extrahovadla rozdelí na niekoľko dávok s rovnakým objemom . O vyššej účinnosti viacstupňovej extrakcie sa môžeme presvedčiť jednoduchou úvahou, pri ktorej odvodíme vzťah na výpočet hmotnosti zvyšku oddeľovanej látky, ktorá zostala v pôvodnom rozpúšťadle po jednom, dvoch až n vytrepávaniach. Nech pôvodné rozpúšťadlo s objemom obsahuje molov látky s mólovou hmotnosťou M extrahovadla. a pri každom stupni extrakcie máme k dispozícii objem Po prvom zmiešaní pôvodného rozpúšťadla s objemom , obsahujúcim molov extrahovanej sa látkové množstvo rozdelí medzi tieto dve kvapalné fázy látky s extrahovadlom s objemom (t.j. = + ) tak, že pomer koncentrácií uvažovanej látky v oboch roztokoch zodpovedá príslušnému rozdeľovaciemu koeficientu = , kde je koncentrácia oddeľovanej látky v extrakte a je koncentrácia oddeľovanej látky v rafináte. Na základe uvedeného, využijúc vzťah pre výpočet koncentrácie c t.j. množstvo a V objem dostávame =

=

odkiaľ je zrejmé, že pre látkové množstvo

=

=

= , kde n je látkové

,

látky, zostávajúcej v pôvodnom rozoúšťadle platí = ∙ .

Z predchádzajúcej rovnosti použitím vzťahu = ∙ , kde m je hmotnosť, M je mólová hmotnosť a n látkové množstvo pre hmotnosť zvyšku látky, ktorá zostala nevyextrahovaná z pôvodného rozpúšťadla dostávame = ∙ .

Po opakovaní extrakcie s novou dávkou extrahovadla s objemom na základe analogickej úvahy pre hmotnosť nevyextrahovanej látky z pôvodného rozpúšťadla dostávame =

odkiaľ resp. využitím vzťahu

=

∙

!

=

=

= ∙ !

= =

=

, !

∙"

# , !

∙"

# .

211


Matematickou indukciou je možné dokázať, že opakovaním n-násobnej extrakcie pre hmotnosť zostatku extrahovanej látky v pôvodnom rozpúšťadle (v rafináte) platí =

∙"

# ,

∈ %.

Na základe predchádzajúceho je teda zrejmé, že hmotnosti zvyškov nevyextrahovanej látky z pôvodného rozpúšťadla po jednotlivých stupňoch extrakcie sú členmi geometrickej postupnosti &'( )+* , kde ' = ,(= . 2

Geometrická postupnosť a dekantácia Zrážanie je fyzikálnochemický proces, predstavujúci dôležitú operáciu v analytickom laboratóriu. Pri tomto procese sa z roztoku pôsobením zrážacieho skúmadla – zrážadla, vylúči stanovovaná zložka vo forme málo rozpustnej zlúčeniny – zrazeniny. Zrážadlom môže byť kvapalina, plyn alebo tuhá látka. Podmienky zrážania (koncentráciu reagujúcich látok, pH, teplotu, spôsob zrážania a pod.) volíme tak, aby sme (okrem iného) získali zrazeninu v dobre filtrovateľnej forme a aby jej znečistenie bolo minimálne. Zrazenina sa z roztoku oddeľuje filtráciou. V závislosti od vlastností a veľkosti častíc zrazeniny dochádza pri vyzrážaní k charakteristickému znečisteniu zrazeniny. Znečistenie zrazeniny je pri zrážaní bežným javom. Napríklad amorfné a jemne kryštalické zrazeniny majú pomerne veľký povrch, na ktorý sa ľahko adsorbujú znečisťujúce látky z roztoku. Proces filtrácie takýchto zrazenín býva preto sprevádzaný dekantáciou a premývaním zrazeniny. Zrazenina sa nechá usadiť a potom sa číry roztok opatrne zvrchu zleje cez filtračný papier. K zrazenine sa pridá malé množstvo premývacej kvapaliny a po premiešaní sa zrazenina opäť nechá usadiť. Opakovanie tohto postupu sa nazýva dekantácia. Úlohou dekantácie a premývania je odstránenie cudzích iónov a zvyškov rozpustených nečistôt zo zrazeniny. Premývacia kvapalina sa vyberá podľa charakteru a rozpustnosti zrazeniny, dôležité je, aby sa v nej rozpúšťali iba nečistoty a vôbec alebo minimálne samotná zrazenina. Najčastejšie používanou premývacou kvapalinou je destilovaná voda, ktorá ľahko rozpúšťa väčšinu solí strhnutých do zrazeniny. Nevýhodou použitia destilovanej vody je, že zvyčajne rozpúšťa aj samotnú zrazeninu. Preto pri premývaní použijeme iba nevyhnutné množstvo premývacieho roztoku a priebeh premývania sledujeme reakciou citlivou na dôkaz odstraňovaného iónu ([3],[4]). Predpokladajme, že získanú zrazeninu sme od materského roztoku oddelili filtráciou a dekantáciou chceme odstrániť aj nečistoty z materského roztoku, ktoré sa zachytili na povrchu zrazeniny. Ďalej predpokladajme, že látkové množstvo nečistôt n , absorbovaných na povrchu zrazeniny je úmerné ich koncentrácii c v materskom roztoku, t.j. =, , kde k je konštanta úmernosti. Nech V je objem premývacej kvapaliny, ktorý máme k dispozícii pri každom stupni dekantácie a označuje látkové množstvo nečistôt, pôvodne zachytených na povrchu zrazeniny. Za účelom odstránenia nečistôt prilejme k zrazenine destilovanú vodu s objemom V, nechajme zrazeninu usadiť a vzniknutý roztok opatrne odlejme cez filtračný papier. Ak − je látkové množstvo, ktoré prešlo z povrchu zrazeniny do roztoku (ktorého koncentrácia je teda ), na základe uvedeného pre látkové množstvo nečistôt, zostávajúce na povrchu zrazeniny platí , = . Po opatrnom odliatí roztoku a opätovnom priliatí premývacej kvapaliny s objemom V, pre látkové množstvo zvyšných nečistôt platí

212


,

!

=

.

z prvej z uvedených rovností a dosadením do rovnosti , Vyjadrením množstvo ! dostávame !

=

"

!

=

pre látkové

!

# .

.

Matematickou indukciou je možné ukázať, že po n opakovaniach predchádzajúceho postupu pre látkové množstvo nečistôt, zachytených na povrchu zrazeniny platí

= " # . . Z predchádzajúcej úvahy vyplýva, že aj látkové množstvá nečistôt, zostávajúcich na povrchu zrazeniny po jednotlivých stupňoch dekantácie sú členmi geometrickej postupnosti &'( )+* , kde

'=

,(=.

.

3

Geometrická postupnosť a difúzia Difúziou nazývame proces, pri ktorom nastáva samovoľné vyrovnávanie koncentrácie častíc v sústavách s nerovnomerne rozloženou hustotou častíc. S javom difúzie sa stretávame pri látkach všetkých skupenstiev. Podstata difúzie spočíva v tom, že molekuly jednotlivých zložiek zmesi prenikajú z miest, kde je ich koncentrácia vyššia na miesta, kde je ich koncentrácia nižšia, čiže difúzia prebieha v smeroch poklesu koncentrácie. Najrýchlejšie prebieha v plynnom skupenstve, pretože v tomto skupenstve sa častice (molekuly) najrýchlejšie pohybujú. Unikanie plynu malým otvorom z jednej nádoby do inej (často evakuovanej) nádoby sa nazýva efúzia. V roku 1933 škótsky chemik Tomas Graham (1805-1869) na základe svojich experimentov formuloval zákon (tzv. Grahamov zákon, resp. Grahamov-Bunsenov zákon), podľa ktorého je pri konštantnej teplote a tlaku rýchlosť difúzie (efúzie) plynu nepriamo úmerná druhej odmocnine jeho hustoty, t.j. / ≈ 2, 1

kde v je rýchlosť difúzie a 3 je hustota uvažovaného plynu. Ak / , /! sú rýchlosti difúzie dvoch plynov, majúcich hustoty 3 , 3! , potom na základe Grahamovho zákona platí / ≈ 2 , /! ≈ 2 , resp. / = , 2 , /! = , 2 , 1

odkiaľ dostávame

1

1

5 5

1

2

= 62 .

Experimentálne zistený Grahamov zákon je možné odvodiť aj na základe kinetickej teórie ideálneho plynu. Keďže stredná kinetická energia častíc plynu závisí iba od teploty, pri konštantnej teplote majú dva rôzne plyny rovnakú hodnotu strednej kinetickej energie, t.j. ! / ! = ! ! /!! , odkiaľ dostávame

5 5

7

= 67 . Keďže platí

= 3 a tiež

=

∙

v prípade, že budeme uvažovať

rovnaký objem, resp. rovnaké látkové množstvo difundujúcich plynov, potom z predchádzajúcej rovnosti pre pomer rýchlostí difúzie / , /! dvoch plynov, majúcich hustoty 3 , 3! alebo mólové hmotnosti , ! dostávame 5 5

2

5

8

= 62 , resp. 5 = 68 .

Grahomovo pravidlo je teda možné použiť na určenie mólovej hmotnosti alebo hustoty jedného z dvoch plynov (blížiacich sa svojimi vlastnosťami ideálnemu plynu) v prípade, že poznáme

213


experimentálne namerané difúzne rýchlosti týchto plynov. Keďže rýchlosť difúzie je možné ∆ definovať aj ako zmenu objemu ∆ difundujúceho plynu za istý časový interval ∆:, t.j./ = , na ∆; experimentálne zistenie pomeru difúznych rýchlostí stačí zistiť časový interval efúzie rovnakého objemu známeho aj neznámeho plynu. Grahomov zákon využil aj švajčiarsky chemik JacquesLouis Soret (30.6. 1827–13.5. 1890), a to pri určovaní hustoty ozónu. Jacques-Louis Soret svojimi experimentmi v roku 1865 potvrdil, že ozón je ďalšou alotropickou modifikáciou kyslíka, ktorú predstavuje molekula pozostávajúca z troch atómov kyslíka. Okrem toho určil v roku 1868 aj hustotu tohto plynu. Už v roku 1857 však Werner von Siemens zistil, že ozón je možné jednoducho pripraviť použitím elektrického výboja v atmosfére čistého kyslíka O2, pričom však vzniká zmes ozónu s kyslíkom, v ktorej podiel ozónu predstavuje necelých 10%. Aj keď ozón je možné získať frakčnou destiláciu tejto zmesi, vzhľadom na náročnosť tohto procesu zvolil Soret na určenie hustoty plynného ozónu spôsob, využívajúci Grahamov zákon. Soret v sérii experimentov vytvoril zmesi niektorých plynov s kyslíkom (Cl2, CO2, O3) a následne meral rýchlosti, ktorými tieto plyny difundujú cez porézny materiál do prostredia čistého kyslíka. Soret týmto spôsobom určoval relatívne difúzne rýchlosti, t.j. pomer , pôvodný objem uvažovaného plynu v zmesi kde V predstavuje objem difundovaného plynu a s kyslíkom. Takto určené difúzne rýchlosti uvedených plynov mu umožnili pomocou Grahamovho zákona pomerne presne určiť hustotu ozónu. Jacques-Louis Soret síce používal pri svojich experimentoch sofistikovanejšiu aparatúru, my však pre jednoduchosť uvažujme dve nádoby A a B. Nech nádoba A obsahuje zmes kyslíka a ďalšieho plynu, pričom objem tohto plynu v zmesi je . Nech nádoba B obsahuje iba kyslík. Spojme tieto dve nádoby spôsobom, umožňujúcim difúziu plynov počas nejakého časového intervalu t. Soret pozoroval, že rýchlosť difúzie kyslíka je v oboch smeroch rovnaká a rýchlosť difúzie plynného chlóru, oxidu uhličitého či ozónu je úmerná rozdielu objemu uvažovaného plynu v týchto dvoch nádobách v ľubovoľnom časovom okamihu. Soret tak experimentálne zistil, že pre určitý plyn, pri použití tej istej aparatúry a pri rovnakej dĺžke trvania opísaného procesu je pomer konštantný a teda pre každý plyn charakteristický. Takto určené difúzne rýchlosti referenčných plynov (Cl2, CO2) mu umožnili pomocou Grahamovho zákona pomerne presne určiť hustotu ozónu. O tom, že pomer je pri uvedených podmienkach pre uvažovaný plyn konštantný, sa môžeme presvedčiť nasledujúcou úvahou. Nech nádoba A obsahuje zmes kyslíka a ozónu, pričom objem ozónu v tejto zmesi je a nádoba B obsahuje iba kyslík. Podľa Soretovho zistenia je objem dV ozónu, ktorý difunduje z nádoby A do B za čas dt, úmerný rozdielu objemov ozónu v oboch nádobách počas časového intervalu dt. Ak teda z nádoby A, pôvodne obsahujúcej objem ozónu za čas dt prenikol do nádoby B ozón s objemom V, pre rozdiel objemov ozónu v týchto nádobách v čase dt platí < = ,= − − >=, −2 , kde k je konštanta závislá od druhu použitej aparatúry. @ Podľa Grahamovo zákona je rýchlosť difúzie plynu, t.j. / = @; , nepriamo úmerná druhej odmocnine jeho hustoty. Na základe uvedeného pre rýchlosť difúzie ozónu teda platí @ . / = @; = 2 −2 . 1

Na začiatku prvého časového intervalu nádoba B neobsahuje žiadny ozón, preto pre objem v nádobe B na konci prvého intervalu platí . = 2 <:. 1

214

ozónu


Pre objem ozónu v nádobe B na konci druhého časového intervalu využitím vzťahu dostávame . + <:= ! = 2 1

−

>=

−

+

−2

+

=

=

.

12

<:

"1 − 2 #.

Na konci tretieho, resp. n-tého časového intervalu pre objem ozónu v nádobe B platí B

=+

=

"1 − 2 # +

+

"1 − 2 # =

+

!

"1 − 2 # +

!

"1 − 2 # +

"1 − 2 # + ⋯ +

"1 − 2 # .

⋮

"1 − 2 #

=

!

"1 − "1 − 2 # #.

Využitím vzťahu pre súčet n členov geometrickej postupnosti pre objem ozónu v nádobe B na konci n-tého časového intervalu dostávame =

!

"1 − "1 − 2 # #, resp.

=

!

E1 − E1 −

!.

12

<:F F.

Z predchádzajúcej rovnosti je zrejmé, že objem uvažovaného plynu v nádobe B na konci daného časového intervalu je úmerný počiatočnému objemu tohto plynu v nádobe A. Z tejto rovnosti je tiež zrejmé, že pre určitý plyn, pri použití tej istej aparatúry a pri rovnakej dĺžke trvania opísaného procesu je pomer konštantný a teda pre každý plyn charakteristický. K rovnakému záveru by sme dospeli aj použitím sofistikovanejšieho matematického aparátu, ktorý však už nie je dostupný stredoškolským študentom, t.j. vyriešením separovateľnej diferenciálnej rovnice @ . = 2 −2 , @; odkiaľ pre začiatočné podmienky : = 0,

1

= 0 pre pomer

= H1 − I !

J

1K

;

, resp.

dostávame

L.

Zo získanej rovnosti je možné vidieť, že pre istý plyn, pri použití rovnakej aparatúry a rovnakej dĺžke trvania opísaného procesu je pomer skutočne konštantný. Záver Je známou skutočnosťou, ktorú potvrdzujú aj viaceré prieskumy, že matematika u stredoškolských študentov neobsadzuje práve popredné miesta v rebríčkoch obľúbenosti vyučovacích predmetov. O dôvodoch tohto stavu by sme samozrejme mohli polemizovať. Z odpovedí samotných respondentov zmienených prieskumov však vyplýva, že veľká časť z nich nevidí význam myšlienkových postupov či poznatkov, získaných na hodinách matematiky, čo do veľkej miery ovplyvňuje ich postoj k tomuto vyučovaciemu predmetu. V príspevku sme sa snažili uviesť príklady, v ktorých sme na základe úvah, vedúcich k pojmu geometrická postupnosť, čiže k pojmu stredoškolskej matematiky, dospeli k záverom s priamym využitím v praxi, konkrétne v chémii. Literatura 1. KLOUDA, P. Fyzikální chemie. Ostrava: Pavel Klouda, 2002, ISBN 80-86369-06-4 2. MELLOR, J. W. Higher mathematics for students of chemistry and physics. London: Longmans, Green and Co. 1902. 3. PAVELEKOVÁ, I. Analytická chémia pre študentov pedagogických fakúlt. Trnava: TU, 2010, ISBN 978-80-8082-388-7

215


4. 5.

6.

PAVELEKOVÁ, I., ŽOLDOŠOVÁ, K. Laboratórne cvičenia z analyzickej chémie. Trnava: TU, 2001, ISBN 80 – 88774 – 94 - 2 RUBIM, M. B. The history of ozone. The Schönbein period, 1839-1868. Bulletin for the History of Chemistry. 2001, Volume 26, Issue 1, pp. 40-51. ISSN 1053-4385. Dostupné z: http://www.scs.illinois.edu/~mainzv/HIST/awards/OPA%20Papers/2001-Rubin.pdf ŠTEPÁNEK, L. Chemická technika. Ostrava: Pavko, 2012, ISBN 978-80-86369-18-1

Kontaktní adresa: Michaela Klepancová, Mgr. PhD., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 200, e-mail: [email protected]

216


PROBLÉMY ŠTUDENTOV POSTUPNOSTI

S POCHOPENÍM

POJMU

LIMITA

KLEPANCOVÁ Michaela, CZ Resumé Pojem limity a hlavne jeho formálna definícia, aj vo svojej najjednoduchšej podobe – ako limita postupnosti – patrí z hľadiska vyučovacieho procesu k náročným a problematickým. U väčšiny študentov ani po absolvovaní kurzu matematickej analýzy nedôjde k úplnému porozumeniu pojmu limita a ich predstava tohto pojmu nezodpovedá korektnej definícii limity. V dôsledku neúplného pochopenia či zabudnutia naspamäť naučenej definície limity postupnosti sa u študentov môžeme stretnúť s ich vlastnými „definíciami“ tohto pojmu, ktoré nezodpovedajú obsahu skutočnej definície. V príspevku sme sa snažili identifikovať najčastejšie sa vyskytujúce formulácie, ktoré študenti považujú za správnu definíciu limity postupnosti. V príspevku tiež poukazujeme na možnosť ako týmto nesprávnym predstavám študentov o tomto pojme predchádzať, prípadne ich korigovať. Kľúčové slová: pojem limity, formálna definícia limity postupnosti, matematická analýza. STUDENTS MISUNDERSTANDING OF THE NOTION OF LIMIT OF SEQUENCE Abstract The concept of limit and especially its formal definition even in its simplest form – as a limit of a sequence – belongs in terms of learning process to difficult and problematic ones. Most students even after completion of course of Mathematical Analysis will not be able to completely understand the term of limit and their imagination of this concept does not correspond with the formal definition of limit. We can encounter various self-constructed definitions of students which may be caused due to an incomplete understanding or forgetting of learned definition of the limit of sequence, but in the end they does not meet the formal definition content. The contribution is focused on the identification of the most common formulations which students consider as correct. The contribution also points out the opportunity to prevent the students misconceptions in this term, alternatively to rectify them. Key words: notion of limit, formal definition of limit of sequence, calculus. Úvod Viaceré štúdie (napr. [1], [2], [3], [4]), prax mnohých pedagógov, ale aj naše vlastné skúsenosti potvrdzujú známu skutočnosť, že pochopenie formálnej definície limity postupnosti spôsobuje študentom značné ťažkosti. V dôsledku toho sa študenti často uchyľujú k pamäťovému učeniu či memorovaniu definície limity postupnosti. Absencia porozumenia obsahu formálnej definície limity postupnosti má samozrejme za následok nepochopenie ďalších fundamentálnych pojmov matematickej analýzy, definovaných pomocou tohto pojmu. V dôsledku neúplného pochopenia či zabudnutia naspamäť naučenej definície limity postupnosti sa u študentov môžeme stretnúť s ich vlastnými „definíciami“ tohto pojmu, ktoré nezodpovedajú obsahu formálnej definície, t.j. Číslo L sa nazýva limitou postupnosti {an }n =1 , ak ku každému kladnému číslu ε existuje také ∞

prirodzené číslo n0 , že pre všetky n > n0 platí an − L < ε .

217


1

Nesprávne definície limity postupnosti Študenti najčastejšie za správnu definíciu najčastejšie považujú jednu z nasledujúcich formulácií: • • •

Nesprávna definícia 1. Číslo L sa nazýva limitou postupnosti {an }n =1 , ak jej členy an s rastúcim n ležia bližšie a bližšie k číslu L. ∞ Nesprávna definícia 2. Číslo L sa nazýva limitou postupnosti {an }n =1 , ak jej členy an s rastúcim n ležia bližšie a bližšie k číslu L, ale nikdy ho nedosiahnu. ∞ Nesprávna definícia 3. Číslo L sa nazýva limitou postupnosti {an }n =1 , ak pre nekonečne veľa členov postupnosti platí, že ich vzdialenosť od čísla L môže byť menší ako ľubovoľné, vopred dané číslo ε . ∞

Jednou z možností ako študentov presvedčiť o nesprávnosti „ich“ definícií je samozrejme uvedenie vhodných príkladov, prostredníctvom ktorých je možné poukázať na rozdiely v obsahu uvedených „nesprávnych definícií“ a korektnej definície limity postupnosti. Môžeme tak urobiť aj prostredníctvom nasledujúceho príkladu. Príklad. Určte, ktoré z nasledujúcich, graficky určených postupností 1., 2, až 5 sú podľa uvedených „definícií“ konvergentné a číslo L je ich limitou.

1. Obr. 1 –Postupnosť 1





218


Riešenie. Napríklad postupnosť 1 je podľa korektnej definície konvergentná a jej limitou je číslo L, no podľa „nesprávnej definície 1“ konvergentná nie je, keďže napríklad platí a2 n +1 − L < a2 n − L , čo je v rozpore s obsahom „nesprávnej definície 1“. Naopak, postupnosť 3 je podľa správnej definície limity postupnosti síce konvergentná, no číslo L nie je jej limitou. Ale podľa „nesprávnej definície 1“ je táto postupnosť konvergentná a jej limitou je číslo L. To či je postupnosť 1 , 2, ..., 5 podľa uvedených „definícií“ konvergentná a súčasne je číslo L jej limitou, je uvedené v nasledujúcej tabuľke: Tabuľka 1: Konvergencia podľa nesprávnych definícií limity postupnosti Definícia „Správna definícia“

Nesprávna definícia 1

Postupnosť 1

Postupnosť 2

Postupnosť 3

Postupnosť 4

Postupnosť 5

číslo L

číslo L

číslo L

číslo L

číslo L

je limitou

je limitou

číslo L

číslo L

nie je limitou nie je limitou číslo L

číslo L

nie je limitou nie je limitou nie je limitou nie je limitou Nesprávna definícia 2

číslo L

číslo L

nie je limitou nie je limitou Nesprávna definícia 3

číslo L je limitou

číslo L

je limitou číslo L je limitou číslo L

nie je limitou nie je limitou

číslo L

číslo L

číslo L

číslo L

číslo L

je limitou

je limitou

nie je limitou

je limitou

je limitou

Samozrejme, je možné identifikovať aj ďalšie intuitívne, neúplné či mylné predstavy študentov a ich „nesprávne definície“ pojmu limita. Tie je možné následne odstrániť či „skorigovať“ uvedením dostatočného množstva príkladov, ktoré nebudú v súlade s takýmito predstavami resp. „definíciami“ pojmu limita postupnosti, čo by malo v mysliach študentov nastoliť potrebu ich zmeny. No aj pre skúseného učiteľa môže byť takáto identifikácia mylných predstáv študentov, vyplývajúcich z nedôkladného pochopenia definície limity postupnosti, a ich následná náprava pomerne náročná. Podľa nášho názoru, jedným zo spôsobov, umožňujúcim do istej miery vzniku chybných formulácií definície limity postupnosti predchádzať, je zaraďovanie (v rámci propedeutiky pojmu limita) vhodných motivačných príkladov, umožňujúcim na intuitívnej úrovni „rozobrať“ problematické časti formálnej definície limity postupnosti. Myslíme si, že do istej miery môžeme našim študentom pomôcť k správnemu pochopeniu definície limity postupnosti aj prostredníctvom nasledujúcich príkladov. 2

Vyfarbovanie štvorca I

Nech je daný štvorec so stranou a = 1 . Rozdeľme ho na dva rovnaké obdĺžniky, pričom jeden z nich vyfarbíme. Vyberme si jeden z nich, rozdeľme ho na dve časti (tentokrát to budú štvorce), a opäť jednu z nich vyfarbíme. Zase zoberme jeden zo štvorčekov, rozdeľme ho na dva zhodné obdĺžniky, a jeden z nich vyfarbime, atď. (obr. 6). Zaujíma nás, aká časť základného štvorca bude vyfarbená po jednotlivých krokoch.

219


Obr. 6 – Vyfarbovanie štvorca 1 Riešenie. Po prvom kroku bude obsah vyfarbenej plochy S1 =

1 1 = 1 − . Po druhom kroku zostane 2 2

3 1 = 1 − . Po treťom kroku budeme mať vyfarbenú plochu 4 4 7 1 15 1 s obsahom S3 = = 1 − . Analogicky po ďalšom kroku dostávame S4 = = 1 − . Ak by sme 8 8 16 16 1 pokračovali v tomto postupe, po n – tom kroku bude mať vyfarbená časť obsah Sn = 1 − n ; kde 2 vyfarbená časť s obsahom S2 =

n ∈N . Uvedeným spôsobom sme teda definovali postupnosť

∞

{Sn }n=1 .

Je zrejmé, že v tomto

procese vyfarbovania štvorca môžeme pokračovať donekonečna. Keďže hodnoty členov 1 ∞ Sn = 1 − n postupnosti {Sn }n=1 sa s rastúcim n ∈ zväčšujú a pre každé n ∈ tiež platí 2 1 ∞ 0 < 1 − n < 1 , hodnoty členov postupnosti {Sn }n=1 sa s rastúcim n ∈ blížia k číslu 1. Inými 2 1 ∞ slovami, hodnoty členov Sn = 1 − n postupnosti {S n }n =1 sa s rastúcim n ∈N odlišujú od čísla 1 2 stále menej a menej. Skúmajme teraz bližšie spôsob, akým sa členy postupnosti

∞

{Sn }n=1 ∞

blížia

k číslu 1. Za týmto účelom si vyjadrime hodnoty niekoľkých členov postupnosti {Sn }n=1 v tvare desatinného čísla, t.j. n

n =1 n=2

Sn S1 = 0,5 S2 = 0,75

220


n=3 n=4 n=5 n=6

S3 = 0,875 S4 = 0,9375 S5 = 0,96875 S6 = 0,984375

n=7

S7 = 0,9921875

n =8

S8 = 0,99609375

n=9 n = 10 n = 11

S9 = 0,998046875 S10 = 0,999023437 S11 = 0,999511718

Všimnime si, že všetky členy, začínajúc členom S4 majú na prvom mieste za desatinnou čiarkou číslicu 9, čo znamená, že členy Sn , kde n ≥ 5 , sa od čísla 1 líšia o menej ako 0,01. Podobne, hodnoty všetkých členov, začínajúc členom S7 sa už od čísla 1 líšia o menej ako 0,001, ∞

čiže člen S6 je posledným členom postupnosti {Sn }n=1 , ktorý sa od čísla 1 líši o viac ako 0,001. Ak by sme za ε volili ľubovoľné kladné čísla, zrejme by sme v našej postupnosti

{Sn }n∞=1

vždy

dokázali určiť taký člen S n0 , že hodnoty všetkých nasledujúcich členov (t.j. členov Sn s indexom

n > n0 ) sa od čísla 1 budú líšiť o menej ako ε . Inak povedané, neexistuje žiadna „hranica“ stojaca ∞

pred číslom 1, t.j. číslo 1 − ε , ktorú členy postupnosti {Sn }n=1 neprekročia. Naopak, nech zoberieme

ε > 0 akokoľvek malé, vždy existuje také n0 ∈ , že všetky členy s indexom väčším ako n0 už padnú do intervalu (1 − ε ,1) . Tento záver môžeme zhrnúť nasledovne: Ku každému ε > 0 existuje také n0 ∈ , že všetky ∞

členy Sn postupnosti {Sn }n=1 s indexom väčším ako n0 (t.j. n > n0 ) sa už od čísla 1 líšia o menej ako ε . Stručne zapísané ∀ε > 0 ∃n0 ∈ 3

∀n > n0 1 −

1 <ε. 2n

Vyfarbovanie štvorca II

Nech je daný štvorec so stranou a = 1 . V tomto prípade budeme pri jeho zafarbovaní postupovať nasledovne: Rozdeľme ho na dva rovnaké obdĺžniky, pričom jeden z nich vyfarbíme na ružovo. Takto zafarbený obdĺžnik rozdelíme na dva zhodné štvorce, pričom jeden z nich opäť vyfarbíme na bielo (obr. 7). Tento nabielo vyfarbený štvorec opäť rozdelíme na polovice a jednu z nich zafarbíme na ružovo. V striedavom zafarbovaní či „odfarbovaní“ polovice obsahu útvaru, s ktorým sme narábali v predchádzajúcom kroku, môžeme pokračovať ľubovoľne dlho. Aká časť pôvodného štvorca zostane biela?

221


Obr. 7 – Vyfarbovanie štvorca 2

1 Riešenie. Po prvom kroku bude obsah nevyfarbenej resp. bielej plochy a1 = 1 − . Po druhom kroku 2 1 1 1 zostane vyfarbená časť s obsahom a2 = 1 − + = 1 − . V ďalších krokoch pre obsah bielej plochy 2 4 4 ∞

resp. pre členy postupnosti {an }n=1 dostávame:

1 1 1 1 1 a3 = 1 − + − = 1 − − , 2 4 8 4 8 1 1 1 1 1 1 1 1  a4 = 1 − + − + = 1− − = 1−  +  , 2 4 8 32 4 16  4 16  1 1 1 1 1 1 1 1  1 a5 = 1 − + − + = 1 − − = 1 −  + 2  − 5 , 2 4 8 32 4 16 4 4  2

M

222


1 −1 n 1 1 1 1 1 1  1    a2 n = 1 −  + 2 + 3 + ... + n  = 1 − ⋅ 4 = 1 − ⋅ 1 − n  , kde n ∈ , 4 1 −1 3  4  4 4  4 4 4 1  1 1  1  1 1 1 1 a2n+1 = 1 −  + 2 + 3 + ... + n  − 2 n+1 = 1 − ⋅ 1 − n  − 2n+1 , pre n ∈ . 3  4  2 4  2 4 4 4 1  1  1 2 1 Keďže pre každé n ∈N je 1 − n < 1 , potom tiež platí a2 n = 1 − ⋅ 1 − n  > 1 − = . 3  4  3 3 4 1  1  1 2 1 1 2 1 Pre každé n ∈N je 2n+1 > 0 , čiže a2n+1 = 1 − ⋅ 1 − n  − 2 n+1 = − ⋅ 2 n < . To však 3  4  2 3 6 2 3 2 2 ≡ 0, 6 približujú na znamená, že členy s párnym indexom, t.j. a2n , sa s rastúcim n k číslu 3 2 číselnej osi „sprava“ a členy s nepárnym indexom t.j. a2n+1 , sa k číslu ≡ 0, 6 približujú na zas 3 „zľava“. Aj v tomto prípade si niekoľko prvých členov postupnosti

{an }n∞=1

vyjadrime v tvare

desatinného čísla. n

an

n =1

a1 = 0,5

n=2

a2 = 0,75

n=3 n=4 n=5 n=6 n=7 n =8

a3 = 0, 625 a4 = 0,6875 a5 = 0,65625 a6 = 0,671875 a7 = 0,6640625 a8 = 0,66796875

Všimnime si, že všetky členy, začínajúc člnom a3 , majú na prvom mieste za desatinnou čiarkou 2 ≡ 0, 6 líšia o menej ako 0,06. číslicu 6, čo znamená, že všetky tieto členy sa od čísla 3 Nezabudnime, že na rozdiel od predošlého príkladu však naša postupnosť nie je monotónna, t.j. „približovanie“ nastáva z oboch strán. To však znamená, že všetky členy našej postupnosti počnúc 2 2  tretím členom už ležia v intervale an ∈  − 0, 06; + 0, 06  . Zvoľme nejaké ε > 0 . Potom fakt, že 3 3  všetky členy postupnosti okrem konečného počtu (resp. počnúc istým členom) padnú do vyššie 2 2  uvedeného intervalu môžeme zapísať an ∈  − 0, 06; + 0, 06  , alebo pomocou absolútnej hodnoty 3 3  2 2 an − < 0, 06 . Analogicky z pre ľubovoľné ε > 0 by tento zápis mal tvar an − < ε . 3 3 2 ∞ Poznámka. Skutočnosť, že limitou postupnosti {an }n=1 je číslo ≡ 0, 6 môžeme „vidieť“ aj z obr. 8 3

223


Obr. 8 Záver Pojem limity a hlavne jeho formálna definícia, aj vo svojej najjednoduchšej podobe – ako limita postupnosti – patrí z hľadiska vyučovacieho procesu k náročným a problematickým. Jej nedôkladné a nesprávne osvojenie má zrejme „na svedomí“ aj neskoršie problémy v úzko nadväzujúcich oblastiach – v diferenciálnom a integrálnom počte, resp. pri nekonečných číselných radoch. V príspevku sme sa snažili identifikovať najproblematickejšie časti formálnej definície limity postupnosti a uvádzame príklady, ktoré podľa nášho názoru môžu študentom pomôcť prekonať niektoré ťažkosti, spojné s dôkladným pochopením tohto pojmu. Literatúra 1. CORNU, B. Limits. In D. O. Tall (Ed.) Advanced Mathematical Thinking. Dortrecht: Kluwer Academic Publishers, 1991. pp. 153-166. ISBN 978-0-306-47203-9. 2. COTTRILL, J. et al. Understanding the limit concept: Beginning with a coordinated process scheme. Journal of Mathematical Behavior. 1996, Volume 15, pp. 167-192. ISSN 0732-3123. 3. GÜÇLER, B. Examining the discourse on the limit concept in a beginning-level calculus classroom. Educational Studies in Mathematics. 2012, Volume 82, pp. 439–453. ISSN 15730816. Dostupné z: http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10649-012-9438-2 4. ROH, K. H. Students’ images and their understanding of definitions of the limit of a sequence. Educational Studies in Mathematics. 2008, Volume 69, pp. 217-233. ISSN 1573-0816. Dostupné z: http://sigmaa.maa.org/rume/crume2011/RUME2011_FinalSchedule_files/ContributedReportsS hortPapers/Oehrtman_proceedings.pdf Kontaktní adresa: Michaela Klepancová, Mgr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 185, e-mail: [email protected]

224


VZTAH UNIVERZITNÍCH STUDENTŮ K CHEMICKÝM POZNATKŮM KLEPANCOVÁ Michaela – SMETANOVÁ Dana, CZ Resumé Příspěvek popisuje výzkumu mezi studenty na UP v Olomouci, ve kterém byl pomocí dotazníku zjišťován jejich vztah k chemii. Zkoumaly jsme dvě skupiny studentů a mezi sebou porovnávaly. V jedné byly pouze studenti chemie a v druhé studenti, kteří na VŠ chemii nestudují. Zaměřily jsme se zejména na to, zda studenti v obou skupinách mají pozitivní vztah k chemii a využívají chemické poznatky v běžném životě. Klíčová slova: chemie, dotazníkový průzkum, využití poznatků. ATTITUDE OF UNIVERSITY STUDENTS TO CHEMISTRY KNOWLEDGE Abstract The paper describes the results of research among students at Palacký University in Olomouc, whose relationship to chemistry was investigated by questionnaire. During the research activity, two different groups of respondents were examined and compared. First group of respondents included the students of chemistry and the second one included students that does not have chemistry as a main focus during their study at university. The research was mainly focused on whether students use gained chemistry knowledge in their everyday life. Key words: chemistry, questionnaire research, utilization of knowledge. Úvod Průzkum prezentovaný v tomto článku navazuje na přechozí průzkumy v oblasti vztahu studentů k přírodovědným předmětům [7], [8]. Mnohé i víceleté studie a pedagogické výzkumy realizované v průběhu posledních dvou až tří desetiletí [2], [3], [5], [6], [9] ukazují na nevhodný celosvětový trend v poklesu zájmu žáků a studentů o přírodovědné předměty. Tento trend se dlouhodobě projevuje i do veřejného mínění, kde jsou přírodovědné předměty (matematika, fyzika, chemie, …) vnímané negativně [2], [9] přes svůj výrazně pozitivní přínos pro kvalitu lidského života. Příčiny tohoto jevu mohou být různé. Přírodní vědy se neustále výrazně rozvíjí, narůstají nové objevy, dochází ke zcela novému propojování stávajících poznatků, vznikají nová odvětví. Toto vše se zákonitě projevuje i do obsahové náročnosti přírodovědných předmětů. Z povahy přírodovědných předmětů je preferována vysoká míra abstrakce, zobecňování a matematizace. Jedním z důsledků předchozího je vysoká kognitivní náročnost těchto předmětů. Velice úzký vztah mezi oblíbeností předmětu a jeho náročností potvrzují závěry výzkumů [2], [6]. Tedy oblíbené předměty jsou ty, které nejsou náročné a naopak. Chemie v tomto trendu nepředstavuje žádnou výjimku, proto jsme se v průzkumu zaměřily na zjištění vztahu vysokoškolských studentů k chemii nejen jako k vyučovanému předmětu, ale i jako k vědě, jejíž poznatky využívají lidé každodenně. Zaměřily jsme se na to, jak vliv chemických poznatků na svůj život vnímají mladí lidé. Zajímalo nás srovnání dvou rozdílných skupin studentů. Jedna z nich jsou lidé, kteří si chemii vybrali jako svůj obor studia a druhá studenti učitelství, kteří chemii nestudují. Zkoumaly jsme názory mezi studenty bakalářského studia na Univerzitě Palackého v Olomouci. Cíle výzkumu, jeho vyhodnocení je uvedeno v následujících kapitolách.

225


1

Cíl výzkumu Cílem výzkumu bylo zjistit: • jaký vztah mají studenti k chemii, • které typy experimentů ze základní, střední popřípadě vysoké školy jim utkvěly v paměti, • jestli si uvědomují, že důsledky chemických poznatků využívají v běžném životě, • porovnat, jak a jestli se budou lišit odpovědi obou zkoumaných skupin. Náš předpoklad byl, že mezi názory obou skupin budou výrazné rozdíly. Studenti chemie budou mít pozitivnější vztah k chemii než studenti učitelství, více si budou propojovat chemické poznatky do běžného života a budou uvádět odlišné chemické experimenty, se kterými se setkali. V souvislosti s našimi dřívějšími průzkumy v oblasti přírodních věd [7], [8] jsme očekávaly to, že si mnoho studentů nebude propojovat chemické poznatky s běžným životem. Zajímalo nás zejména to, do jaké míry se uvedená skutečnost bude objevovat ve skupině studentů chemie. Fakta, která byla zjištěna, jsou shrnuta v následujících kapitolách. 2

Popis výzkumného vzorku a výzkumné metody Respondenti dotazníkového průzkumu byli studenti bakalářského studia oborů Chemie, Chemie pro víceoborové studium (učitelské kombinace s dalšími předměty vyjma matematiky), Biochemie, Bioorganická chemie a chemická biologie a Matematiky pro víceoborové studium (učitelské kombinace s dalšími předměty vyjma chemie) Univerzity Palackého v Olomouci. Průzkum proběhl ve dnech 23. 2. – 26. 2. 2015 a zúčastnilo se ho celkem 87 náhodně vybraných respondentů z řad studentů. Z toho bylo 44 osob studujících učitelství matematiky v kombinaci s druhým předmětem (vyjma chemie) a 43 studentů oborů, kde je chemie stěžejním předmětem. Ve zkoumaném vzorku bylo 28 mužů a 58 žen, jedna osoba neuvedla nic. Vzhledem k výrazné převaze žen ve zkoumaném vzorku názory mužů a žen nevyhodnocujeme zvlášť. Pro zajištění vypovídající hodnoty byl průzkum prováděn anonymně. V souladu se zásadami pedagogického výzkumu ([1], [4]) byla zvolena výzkumná metoda pomocí anonymního dotazníku vlastní konstrukce. Úplné znění dotazníku je k dispozici u autorek. Dotazník byl zaměřen na zkoumání vztahu studentů k matematice a chemii. V tomto článku vyhodnocujeme pouze tu část, která se týká chemie. Vyhodnocujeme sedm otázek, které se týkaly toho, jakým způsobem studenti vnímají chemii při svém studiu a v běžném životě. Osmá otázka se týkala obecného vztahu k přírodním vědám. Odpovědi studentů jsou zpracovány v následujícím textu. 3

Vyhodnocení dotazníků V této kapitole jsou v přehledné grafické úpravě vyhodnoceny odpovědi studentů bakalářského studia na položené otázky. Graficky je zpracováno šest z osmi otázek. Dvě otázky měli studenti vypsat slovně a jejich komentář je také slovní. Otázky, které byly uvedeny v dotazníku, jsou vypsány vždy kurzívou, v šesti případech jako názvy grafů. Modrý sloupec grafu označuje odpovědi studentů z oborů, kde je stěžejní chemie (Chemie, Chemie pro víceoborové studium - učitelské kombinace s dalšími předměty vyjma matematiky, Biochemie, Bioorganická chemie a chemická biologie. Červený sloupec studentů učitelství matematiky v kombinaci s dalším předmětem (ne chemií). V jednom z grafů, u otázky, kde studenti posuzují oblíbenost chemie při studiu na VŠ, jsme zcela přirozeně zpracovaly pouze odpovědi studentů, kteří mají ve své výuce chemii. Tedy pouze modré sloupce.

226


Graf 1: Byla chemie mezi vašimi oblíbenými předměty na ZŠ a SŠ? (zdroj vlastní) 40

36

studenti chemie

35

studenti učitelství matematiky v kombinaci

30 24

25 20 15 15 10 5

4

2

1

0

3

1

0

0

Podle očekávání převládá oblíbenost chemie ve skupině, která si ji volila ke svému studiu. Graf 2: Setkal(a) jste se při výuce chemie na ZŠ, SŠ (nebo kdekoliv jinde) s nějakým chemickým experimentem? (zdroj vlastní) studenti chemie

40 35 35

31


30 25 20 15 10

6

7

6

5

1

0 a) nesetkal

b) setkal a bylo to zajímavé

c) setkal a nezaujalo mĕ to

Valná většina studentů v obou skupinách se vyjádřila, že se s chemickým experimentem setkali a dokonce je zaujal. Znění další otázky bylo: V případě, že jste se setkal(a) s nějakým chemickým experimentem, vypište s jakým. Pokud nějaký experiment zmínili studenti učitelství, jednalo se především o mlhavý a nepřesný popis. Většina zmíněných experimentů však měla společné znaky. Jednalo se o experimenty s výraznou vizuální a zvukovou stránkou (barevnost, hoření, výbuchy, …).

227


Mezi těmi, které si studenti matematiky pamatovali nejvíce, byly plamenové zkoušky alkalických kovů či reakce těchto kovů s vodou. Alkalické kovy zbarvují plamen různými odstíny (např. lithium karmínově, sodík do žluta, draslík do fialova). Tato vlastnost alkalických kovů platí i pro jejich sloučeniny, proto mají (kromě skutečně atraktivní vizuální stránky) důležitý analytický význam. Při exotermické reakci alkalických kovů s vodou vzniká vodík a příslušný hydroxid, přičemž reakce je tím bouřlivější, čím vyšší je protonové číslo kovu. Už například reakce draslíku s vodou produkuje takové množství tepla, že zapálí vodík vznikající reakcí a po hladině vody „poskakuje“ hořící kousek kovu. V odpovědích studentů na otázku, se kterými experimenty se setkali, se poměrně často objevovaly i efektní experimenty známe pod názvy Sopka či Faraonův had. Názvem „Sopka“ učitelé chemie, ve snaze zaujmout své studenty, často nazývají experimenty, založené na prudkých exotermických reakcích. Může jít například o „hořčíkovou“ či „sírovou“ sopku nebo „sopku z jedlé sody“. V případě posledně uvedeného experimentu, tedy na výrobu „sopky z jedlé sody“ nám postačí chemické látky běžně používané v domácnosti. Jsou mezi nimi například jedlá soda (NaHCO3), ocet, saponát a na vylepšení efektu potravinářské barvivo. Na experiment nazývaný Faraonův had nám také postačí pouze látky dostupné v každé domácnosti. Patří mezi ně cukr, líh, jedlá soda a popel, který může být nahrazen práškovým čisticím prostředkem. Cukr smíchaný s jedlou sodou v poměru 9:1, umístěný do jamky v popelu a zvlhčený lihem se zapálí, přičemž při hoření cukru na popelu vzniká uhlík (nespálený karamelizovaný cukr), který je nafukován oxidem uhličitým (vznikajícím tepelným rozkladem sody). Karamel na vzduchu ihned tuhne a vzniká zvětšující se útvar, připomínající tělo hada. Z odpovědí studentů je zřejmé, že jim utkvěly v paměti experimenty, pro které je kromě efektní vizuální stránky charakteristické to, že jde o experimenty s minimálními nároky na použité chemikálie a nevyžadující složitou aparaturu. Právě z tohoto důvodu jsou zřejmě tyto pokusy oblíbené nejen u žáků, ale i u samotných učitelů. Dle očekávání odpovědi studentů chemie vykazovaly větší rozmanitost. Překvapivě se tam v poměrně velké míře objevovaly pokusy známé ze ZŠ a SŠ (viz. přechozí popis). Tedy je zjevné, že zvukově a vizuálně efektní pokusy mají obrovský potenciál zaujmout. Nejspíše také mohou podnítit i zájem o obor. A snad i proto si je studenti pamatují i přes fakt, že se setkali s „oborově hodnotnějšími“ pokusy, které nebyly jen demonstračního a motivačního rázu. V souladu s naším očekáváním je však u odpovědí těchto studentů patrný vliv jejich studijního zaměření. Také se zde podle našeho názoru velmi projevila oblíbenost určitého odvětví chemie a to tak, že studenti uváděli velmi pestrou škálu vysokoškolských pokusů. Studenti chemie kromě jednoduchých efektních pokusů a z hlediska fáze vyučovacího procesu většinou demonstračních či motivačních pokusů, uvádějí experimenty, se kterými se setkali, resp. je sami realizovali na laboratorních cvičeních z jednotlivých oblastí či oborů chemie. Je velmi těžké najít nějaké obecnější závěry z volby těchto experimentů. Studenti vybírali různorodé experimenty napříč celou škálou pokusů, se kterými se při studiu na VŠ setkali. Zřejmě vybírali podle své oblíbené oblasti studia. V odpovědích studentů chemie se objevovaly například experimenty z organické chemie či biochemie (např. výroba nylonového vlákna, důkaz redukujících sacharidů, výroba a důkaz mikrocelulózy, …), fyzikální chemie, resp. termochemie či analytické chemie (kalorimetrie, chromatografie na tenké vrstvě). V další otázce se ptáme, zda je chemie mezi oblíbenými předměty na vysoké škole. Zde jsou z pochopitelných důvodů vyhodnoceni pouze studenti z jedné skupiny a to z té, která má chemii ve svém studijním programu. Druhá skupina, budoucí učitelé matematiky v kombinaci s dalším předmětem, chemii nemá.

228


Graf 3: Je chemie mezi vašimi oblíbenými předměty na VŠ? (zdroj vlastní) 45 40 40 35

studenti odborné chemie

30 25 20 15 10 5

2

0 0 a) ano

b) ne

c) nevím

Je potěšující vidět, že valná většina studentů si patrně studium vybrala ze zájmu o obor a i po setkání s vysokoškolskou výukou chemie, jim tento zájem zůstal Graf 4: Zakroužkujte všechna tvrzení o chemii, se kterými souhlasíte (zdroj vlastní) 45 40

studenti chemie

40 studenti učitelství matematiky v kombinaci

34

35 30

27 23

25 20 20

16

16

16

13

15 10 5

2 0

2

2

0

0 a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

Úplně znění možností k zakroužkování: a) problematika mě zajímá, rád si ji zopakuji nebo se dovím něco nového, b) nezajímá mě, c) nevím, k čemu je dobrá, d) ovlivňuje každodenní život, e) není pro člověka důležitá, f) je pro každého člověka důležitá, g) její poznatky využívám běžně ve svém životě. Jak je zřejmé z grafu, ve skupině studentů chemie převládá zájem o problematiku, uvědomění si praktického využití chemických poznatků v životě. Přesto jsou tam z našeho hlediska dva zajímavé výsledky. První z nich je, že 2 studenti chemie se domnívají, že chemie není v životě důležitá. Navíc část studentů nevnímá to, že chemické poznatky používají běžně v životě. Nejspíše si nepropojují, že například spousta běžně používaných prostředků v domácnosti je na chemické bázi. V odpovědích studentů matematiky není zřejmá tak vysoká míra vyhraněnosti.

229


Graf 5: Využil(a) jste někdy ve svém životě důsledky poznatků z chemie? (zdroj vlastní) studenti chemie 35 30


30 25

18

20 16 15 10

9

10 3

5 0 a) ano

b) ne

c) nevím

Všichni studenti zcela přirozeně využili nějakých způsobem důsledků poznatků z chemie, proto je udivující, že to není valnou většinu zřejmé. Na tuto otázku navázala další: Pokud jste na předchozí otázku odpověděl(a) ano, vypište alespoň jeden, který jste využil(a). Z odpovědí respondentů vyplývá, že studenti chemie si podle našich očekávání ve větší míře uvědomují, že poznatky z chemie využívají každodenně. V odpovědích uvádějí, že s využitím chemie se setkávají při pracích v domácnosti (čištění odpadů použitím např. NaOH, odstraňování vodního kamene pomocí slabých organických kyselin jakými jsou například kyselina octová či citrónová, pečení - použití kypřícího prášku NH4HCO3, při méně závažných zdravotních obtížích použití jedlé sody (NaHCO3) při pálení žáhy, při první pomoci po štípnutí hmyzem. Své poznatky také uplatňují při hodnocení nutriční či energetické hodnoty potravin a jejich složení a díky svým znalostem také dokáží do určité míry posoudit vhodnost kombinování různých druhů léků. Graf 6: Je pro život důležitá znalost přírodních věd jako např. chemie, fyziky a matematiky? (zdroj vlastní) 45 40

38

40

studenti chemie

35


30 25 20 15 10 5

2

0

2

3

0 a) ano

b) ne

c) nevím

230


Obě dvě zkoumané skupiny studují přírodní vědy. Očekávaly jsme tedy výrazný příklon studentů k odpovědi ano. Stalo se tak, valná většina odpovídajících respondentů s výše uvedeným tvrzením souhlasí. Závěr V dotazníkovém průzkumu jsme v souladu s předpokladem zjistily, že pozitivnější vztah k chemii mají skutečně studenti, kteří si ji vybrali ke studiu. Obě skupiny chápou, že v životě je důležitá dobrá znalost přírodovědných oborů a to včetně chemie. Z dotazníkového průzkumu je zřejmé, že pokud si studenti pamatují nějaké chemické experimenty, jsou to zejména ty spojené s akusticky a vizuálně zajímavými efekty. U studentů chemie se objevují i jiné typy experimentů spojené se zájmem konkrétního respondenta o určitou oblast chemie. Část ze studentů si uvědomuje, že využívá chemické poznatky v běžném životě a je schopna popsat jakým způsobem. Studenti matematiky si oproti druhé skupině uvědomují méně, že v běžném životě používají chemické poznatky. Je ovšem také vidět, že zdaleka ne všichni studenti chemie vnímají propojení chemie s praxí do běžného života. Podle našeho pozorování se jedná o dlouhodobě výrazný jev, že si lidé nepropojují teorii s praxí a nevnímají, že za obyčejnými věcmi (používanými např. v domácnosti) stojí využití teoretických znalostí z různých vědeckých odvětví zejména v oblasti přírodních věd. Literatura 1. GAVORA, P., Úvod do pedagogického výzkumu, 2. rozš. české vydání Brno: Paido, 2010, 261 s., ISBN 978-80-7315-185-0 2. GEDROVICS, J. et al. Trendy v zájmech a postojích patnáctiletých žáků k přírodním vědám. Acta Facultatis Pedagogicae Universitatis Tyrnaviensis, 2008, Série B, 12, s. 13-17. ISBN 978-80-8082-218-7 3. HÖFER, G., SVOBODA, E. Některé výsledky celostátního výzkumu Vztah žáků ZŠ a SŠ k výuce obecně a zvláště k výuce fyziky. In Rauner, K (ed.): Moderní trendy v přípravě učitelů fyziky 2, Rámcové vzdělávací programy. Sborník z konference. Plzeň, Západočeská univerzita, 2005, s. 52-70. ISBN 80-7043-418-X. 4. CHRÁSKA, M., Metody pedagogického výzkumu: základy kvantitativního výzkumu, Vyd. 1. Praha: Grada, 2007, 265 s., Pedagogika. ISBN 978-80-247-1369-4 5. KOBALLA, T. R., GLYNN, S. M. Attitudinal and motivational construct in science learning. In Abell, S. K. – Lederman, N. G. (ed.) Handbook of Research on Science Education. Mahwah. Lawrence Erlbaum Associates, 2007, ISBN 0805847138 6. KUBIATKO, M., ŠVANDOVÁ, K., ŠIBOR., J., ŠKODA, J. Vnímání chemie žáky druhého stupně základních škol. Pedagogická orientace. 2012, roč. 22, č. 1, ISSN 1805-9511 Dostupné z: http://www.ped.muni.cz/pedor/archiv/2012/pedor12_1_vnimani_kubiatkoetal.pdf 7. SMETANOVÁ, D., VYSOKÁ, J. Hodnocení studentů – využití fyzikálních poznatků. Media4u Magazine, 2014, roč. 11, č. 2, Ing. J. Chromý, Ph.D. ed., s. 45-47, ISSN 1214-9187 8. VYSOKÁ, J., SMETANOVÁ, D. Vztah studentů k přírodním vědám – matematice a fyzice, In: Sapere Aude 2014 – sborník příspěvků. Hradec Králové, Magnanimitas, s. 97-104, ISBN 97880-87952-03-0 9. VESELSKÝ, M., HRUBIŠKOVÁ, H. Zájem žáků o učební předmět chemie. Pedagogická orientace. 2009, roč. 19, č. 3, ISSN 1805-9511 Dostupné z: http://www.ped.muni.cz/pedor/archiv/2009/pedor09_3_zajemzakuoucebnipredmetchemie_vese lskyhrubiskova.pdf

231


10. WOLF. S., FRASER, B. J. Learning Environment Attitudes and Achivement among MiddleSchool Science Students Using Inquiry-based Laboratory Activities. Research in Science Education. 2008, roč. 38, č. 3, ISSN 1573-1898 Kontaktní adresy: Michaela Klepancová, Mgr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 200, e-mail: [email protected] Dana Smetanová, RNDr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected]

232


JAK NA HYPERBOLU S GEOGEBROU KRIEG Jaroslav, CZ Resumé Článek ukazuje, jak pomocí GeoGebry snadno řešit úlohy, které vedou na konstrukci hyperboly, případně jak lehce zkonstruovat hyperbolu daných parametrů. Klíčová slova: hyperbola, planimetrická definice hyperboly, hyperbola jako algebraická křivka 2. stupně, kuželosečka daná pěti body v GeoGebře, řezy na rotační kuželové ploše, hyperbola jako množina bodů dané vlastnosti. HOW TO HYPERBOLA WITH GEOGEBRA Abstract The article shows how to use GeoGebra easily solve problems that lead to the construction of a hyperbola, or how easily construct hyperbola given parameters. Key words: hyperbola, planimetric definition hyperbola, hyperbola as an algebraic curve 2nd degree, conic section given five points in GeoGebra, cuts on the rotary conical surface, hyperbola as a set of points given property. Úvod Hyperbola je kuželosečka, jejíž konstrukce činí studentům potíže, protože její definice není tak názorná jako například u kružnice, elipsy nebo paraboly. Hyperbola ostatně jako všechny kuželosečky vznikne vhodným rovinným řezem rotační kuželové plochy a to takovým, že daná rovina řezu je rovnoběžná se dvěma různými povrchovými přímkami a neprochází vrcholem rotační kuželové plochy. Na gymnáziu se hyperbola obvykle zavádí následující planimetrickou definicí. 1 Definice hyperboly V rovině jsou dány dva různé pevně zvolené body F1 , F2 . Množina bodů X roviny, které mají od bodů F1 , F2 konstantní absolutní hodnotu rozdílu vzdáleností rovnou kladnému číslu 2a , se nazývá hyperbola; (viz (1), (2)) tj.

{

h = X ∈ R2 ;

•

}

XF1 − XF2 = 2a = konst., 0 < 2a < F1 F2 = 2e .

Body F1 , F2 jsou ohniska této hyperboly, střed S úsečky F1 , F2 je střed hyperboly, vzdálenost ohnisek F1 F2 = 2e se nazývá ohnisková vzdálenost a vzdálenost ohnisek od středu hyperboly,

•

•

tj. SF1 = SF2 = e se nazývá výstřednost nebo také excentricita hyperboly. Podle definice platí a < e. Hyperbola se skládá ze dvou částí, které nazýváme větvemi hyperboly. Totiž výrazy XF1 − XF2 a XF2 − XF1 jsou různé (liší se znaménkem) a tudíž větve hyperboly nemají žádný společný bod. Hyperbola je osově souměrná podle přímky F1 F2 , která protíná hyperbolu v hlavních

vrcholech V1 ,V2 a je středově souměrná podle středu S úsečky F1 F2 .

233


•

Úsečka V1V2 se nazývá hlavní osa a vzdálenost VV 1 2 = 2a je velikost (délka) hlavní osy.

•

Úsečky SV1 a SV2 se nazývají hlavní poloosy a vzdálenost SV1 = SV2 = a je velikost (délka) hlavní poloosy. Na ose úsečky V1V2 (resp. F1 F2 ) leží tzv. vedlejší osa hyperboly a vedlejší poloosa hyperboly

•

•

je definovaná jako úsečka délky b , pro kterou platí vztah e2 = a 2 + b 2 . Vedlejší osa podle výše uvedené definice neprotíná hyperbolu v žádném bodě. Hyperbola je plně určena libovolnou dvojicí prvků vybraných z prvků a, b, e a platí e > a, b . Pravoúhlý trojúhelník s přeponou e a odvěsnami a, b se nazývá charakteristický trojúhelník hyperboly. Je-li tento charakteristický trojúhelník rovnoramenný ( a = b ), pak se jedná o tzv. rovnoosou hyperbolu. Bod X je vnitřní bod hyperboly tehdy a jen tehdy, když XF1 − XF2 > 2a .

•

Bod X je bod hyperboly právě tehdy, když

•

Bod X je vnější bod hyperboly, právě když platí

• •

XF1 − XF2 = 2a .

XF1 − XF2 < 2a .

Tato definice nám umožní tzv. bodovou konstrukci hyperboly. 2 Bodová konstrukce hyperboly Následující obrázek, sestrojený v GeoGebře (3), ukazuje jak zkonstruovat jednotlivé body ležící na hyperbole pomocí výše uvedené planimetrické definice.

Obr. 1 – Konstrukce hyperboly podle planimetrické definice (4) 3 Hyperbola jako algebraická křivka 2. stupně 3.1 Definice Množina bodů X = [ x, y ] v rovině takových, že splňují rovnost ax 2 + bxy + cy 2 + dx + ey + f = 0 ,

kde koeficienty a, b, c, d , e, f jsou reálná čísla a ( a, b, c ) ≠ ( 0, 0, 0 ) se nazývá algebraická křivka 2. stupně (kuželosečka).

234


3.2 Poznámka Abychom mohli určit koeficienty a, b, c, d , e, f ∈ R z rovnosti 2 ax + bxy + cy 2 + dx + ey + f = 0 , musíme znát souřadnice pěti bodů v rovině, které leží na dané kuželosečce. 3.3 Příklad Je dáno pět bodů v rovině o kartézských souřadnicích A = [ 4, 4] , B = [ −2, 4] , C = [ 2, 2] , D = [ 4, −2] , E = [ −4, 0] . Nalezněme analytické vyjádření dané kuželosečky. Řešení Vyjdeme z obecné rovnice kuželosečky k , kde ( a, b, c ) ≠ ( 0,0, 0 ) , k : ax 2 + bxy + cy 2 + dx + ey + f = 0 . Postupným dosazením souřadnic zadaných bodů do obecné rovnice kuželosečky získáme následující soustavu homogenních lineárních rovnic. 16a + 16b + 16c + 4d + 4e + f = 0,

4a − 8b + 16c − 2d + 4e + f = 0, 4a + 4b + 4c + 2d + 2e + f = 0, 16a − 8b + 4c + 4d − 2e + f = 0, 16a

− 4d

+ f = 0.

7t t 5t 5t 11t , b= , c= , d =− , e=− , f = t , kde t ∈ R 72 12 36 36 18 je reálný parametr, který musí být nenulový. V případě, že by bylo t = 0 , pak by nebyla splněna podmínka ( a, b, c ) ≠ ( 0, 0, 0 ) . Hledaná rovnice má tvar 7t t 5t 2 5t 11t − x 2 + xy + y − x− y + t = 0, tj. 72 12 36 36 18 7 x 2 − 6 xy − 10 y 2 + 10 x + 44 y − 72 = 0.

Tato soustava má řešení ve tvaru a = −

Pomocí Geogebry snadno demonstrujeme oba přístupy: a) Zadáme-li v rovině pět různých bodů, pak pomocí příkazu „kuželosečka daná pěti body“ proloží Geogebra těmito body kuželosečku. Protože zadané body jsou volné body roviny, tj. můžeme jimi libovolně v nákresně pohybovat, lze tedy vhodně přemístit tyto body tak, že leží například na hyperbole (viz níže uvedený příklad). Současně Geogebra vypíše rovnici kuželosečky, která těmito body prochází. V našem příkladu je hledanou rovnicí 7 x 2 − 6 xy − 10 y 2 + 10 x + 44 y − 72 = 0 .

235


Obr. 2 – Hyperbola zadaná pěti různými body (GeoGebra) b) Zadáme-li do vstupního pole rovnici hyperboly 7 x − 6 xy − 10 y 2 + 10 x + 44 y − 72 = 0 , pak Geogebra narýsuje hyperbolu splňující uvedenou rovnici. Můžeme rovněž snadno ověřit, že body A = [ 4, 4] , B = [ −2, 4] , C = [ 2, 2] , D = [ 4, −2] , E = [ −4, 0] leží na této hyperbole. 2

Obr. 3 – Hyperbola zadaná rovnicí (GeoGebra)

236


4 Řezy na rotační kuželové ploše (geometrický přístup) Křivky zvané kuželosečky lze získat jako řezy na kuželové ploše. Řezem rotační kuželové plochy rovinou, která neprochází vrcholem kuželové plochy, dostaneme právě jen elipsu, hyperbolu nebo parabolu. Typ kuželosečky, který obdržíme, je závislý na tom, pod jakým úhlem protíná rovina řezu kuželovou plochu. Označme α úhel, který svírají povrchové přímky rotační kuželové plochy s rovinou kolmou k ose rotace. Označme dále β úhel, který svírá rovina řezu s rovinou kolmou k ose rotační kuželové plochy. Potom mohou nastat tyto tři případy: a) α < β , řezem je hyperbola, b) α = β , řezem je parabola, c) α > β , řezem je elipsa (pro β = 0 dostaneme kružnici jako speciální případ elipsy) Následující obrázky 4 – 6 ukazují prostorové situace v případech a) – c). Pro vytvoření těchto obrázků jsem použil software Cabri 3D.

Obr. 4 – Hyperbola, α = 55o , β = 80o (Cabri 3D)

Obr. 5 – Parabola, α = 55o , β = 55o (Cabri 3D)

237


Obr. 6 – Elipsa, α = 55o , β = 25o (Cabri 3D) 5 Konstrukce hyperboly jako množiny bodů, které mají stejnou vzdálenost od dané kružnice a jejího vnějšího bodu

Obr. 7 – Konstrukce hyperboly pomocí dané kružnice a jejího vnějšího bodu (5) Nyní dokážeme, že hledaným geometrickým místem bodů je skutečně hyperbola.

5.1 Tvrzení Geometrickým místem bodů (místem bodů dané vlastnosti), které mají stejnou vzdálenost od dané kružnice k ( F1 ; F1 R ) a jejího vnějšího bodu F2 je hyperbola. Důkaz 1) Na kružnici k zvolíme libovolný bod P , tj. P ∈ k ( F1 ; F1 R ) . 2) Vytvoříme úsečku PF2 .

3) Sestrojíme o osu úsečky PF2 , kde bod {S } = o ∩ PF2 .

238


4) Vytvoříme bod X , pro který platí, že je průsečíkem přímky F1 P a osy o , tj. { X } = F1P ∩ o . Protože trojúhelník

PF2 X je rovnoramenný, neboť PX = F2 X , pak absolutní hodnota

rozdílu vzdáleností bodu X od dvou pevně zadaných bodů F1 , F2 je rovna poloměru zadané kružnice, tj. XF1 − XF2 = XF1 − XP = F1 P = konst. Podle definice hyperboly z úvodu článku je bod X bodem hyperboly.

6 Konstrukce hyperboly jako množiny středů kružnic, které se dotýkají dvou kružnic, jejichž vzdálenost středů je větší než součet jejich poloměrů Při řešení této úlohy jasně vynikne výhoda použití Geogebry, neboť stačí zkonstruovat pět bodů dané vlastnosti a jimi proložit hledanou kuželosečku, v tomto případě hyperbolu. Někdy můžeme též využít středové a osové souměrnosti hyperboly, pokud známe střed nebo osy souměrnosti hyperboly. Na obou následujících obrázcích jsou provedeny důkazy toho, že hledaným geometrickým místem bodů dané vlastnosti je hyperbola. Všimněte si, že obrázek 8 popisuje stav, kdy hledaná kružnice se dotýká zadaných kružnic a) zvenku (vnější dotyk), b) zevnitř (vnitřní dotyk).

Obr. 8 - Hyperbola jako množina středů kružnic, které se dotýkají dvou kružnic, jejichž vzdálenost středů je větší než součet jejich poloměrů (6) Obrázek 9 popisuje kombinace vnějšího a vnitřního dotyku hledané kružnice k zadaným kružnicím.

239


Obr. 9 - Hyperbola jako množina středů kružnic, které se dotýkají dvou kružnic, jejichž vzdálenost středů je větší než součet jejich poloměrů (7) Obě předešlé úlohy umožňují pomocí Geogebry a středoškolských znalostí geometrie vyřešit tzv. 10. Apolloniovu úlohu v nejobecnějším zadání, kde hledáme kružnici, dotýkající se tří zadaných kružnic (obecně 8 řešení). Závěr Článek je pomůckou pro konstrukci úloh, které vedou na použití hyperboly jako množiny bodů dané vlastnosti. Úlohy tohoto typu jsou bez použití vhodného software zdlouhavé, nepřesné, nepřehledné, a tím i obtížně řešitelné. Geogebra je právě vhodným softwarem, který za nás vykoná tuto činnost a zpřístupní řadu konstrukcí, které jsou vhodné a snadno proveditelné i na střední škole. Literatura 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

KOČANDRLE, M., BOČEK, L. Matematika pro gymnázia: Analytická geometrie. 2. upravené vyd. Praha: Prometheus, 2006. ISBN 80-7196-163-9. PECH, P. Kuželosečky. 1. vyd. České Budějovice: Jihočeská univerzita, 2004. ISBN 80-7040755-7. HOHENWARTER, M., HOHENWARTER, J. Introduction to GeoGebra. 141 s. [15.5.2015]. Dostupné z: http://static.geogebra.org/book/intro-en.pdf GeoGebra [online]. International GeoGebra Institute. [15.5.2015]. Dostupné z: http://tube.geogebra.org/student/m717771 GeoGebra [online]. International GeoGebra Institute. [15.5.2015]. Dostupné z: http://tube.geogebra.org/student/m1044329 GeoGebra [online]. International GeoGebra Institute. [15.5.2015]. Dostupné z: http://tube.geogebra.org/student/m1048877 GeoGebra [online]. International GeoGebra Institute. [15.5.2015]. Dostupné z: http://tube.geogebra.org/student/m1048927

Kontaktní adresa: Jaroslav Krieg, RNDr., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 517/10, 370 01 České Budějovice, tel.: +420 387 842 140, e-mail: [email protected]

240


PRŮBĚŽNÉ HODNOCENÍ FYZIKÁLNÍCH ZNALOSTÍ KRIEG Jaroslav – SMETANOVÁ Dana, CZ Resumé V příspěvku popisujeme, jakým způsobem byli průběžně hodnoceni studenti v předmětu fyzika v logistických procesech, zpětnou vazbu a motivační prvky hodnocení. Diskutujeme tři různé přístupy v hodnocení průběžné testy se zkoušením u tabule, elektronické testování a hodnocení pomocí dobrovolných seminárních prací. Klíčová slova: průběžné hodnocení, motivace, zpětná vazba. CONTINUOUS EVALUATION OF PHYSICAL KNOWLEDGE Abstract In this paper we describe the way in which they were continuously evaluated students in the subject of Physics in logistics processes, feedback and motivational elements of evaluation. We discuss three different approaches in the evaluation of ongoing tests with testing at the blackboard, electronic testing and evaluation by voluntary seminar papers. Key words: current evaluation, motivation, feedback. Úvod Jedním ze známých a aktuálních problémů je menší zájem žáků na ZŠ a SŠ o přírodovědné obory v porovnání s obory humanitními (3), (5). Tento trend se následně objevuje na VŠ i v oborech technického rázu, které využívají poznatků přírodních věd. Proto je důležité povzbudit motivaci k pochopení přírodních věd a aplikací do konkrétních problémů (1), (2). V tomto článku diskutujeme průběžné hodnocení předmětu Fyzika v logistických procesech. Toto bylo zaměřeno na zjištění aktuálního stavu fyzikálních znalostí u stávajících studentů. Zároveň jsme se chtěli pokusit o motivaci k prohloubení znalostí uplatnitelných ve studijním oboru. Motivačním prvkem byla možnost volit seminární práci místo průběžného hodnocení testy (viz (1)). 1

Průběžné hodnocení studentů předmětu Fyzika v logistických procesech Fyzika v logistických procesech je předmět navazujícího magisterského studia Logistické technologie. Je zaměřena na aplikace fyzikálních poznatků do logistických procesů. Cílem předmětu je seznámit studenty s problematikou technických aspektů pohybu hmotných i informačních toků v logistických systémech. Absolvent předmětu prokazuje znalosti z oblastí aplikované mechaniky, fyzikálních polí, elektromagnetických vln a metod pozorování pohybu těles. Studenti přicházejí z různých typů škol s nesourodou znalostí základů fyziky, mnozí z nich v rámci bakalářského studia neměli žádnou fyziku. Proto jsou v předmětu průběžně hodnoceni ze základních znalostí fyziky. Z průběžného hodnocení získávají 0 až 30 bodů, které jsou jim započteny ke zkoušce. Rozsah studia je následující. V denní formě studia mají studenti v rámci jednoho semestru 26 hodin přednášek a 26 hodin seminářů, studenti kombinované formy mají 12 hodin seminářů. Vzhledem k optimalizaci testování základních znalostí fyziky jsme volili různé typy průběžného hodnocení v závislosti na formě studia. Studenti denního studia byli hodnoceni několika písemnými testy v průběhu seminářů. Studenti kombinované formy absolvovali jeden test elektronickou formou. Obě skupiny dostaly možnost nahradit testy napsáním samostatné seminární práce. Elektronického testování se zúčastnilo 53 studentů kombinované formy, průběžných testů 18

241


studentů denní formy a seminární práce odevzdalo 9 studentů (z toho 8 z denní formy studia a 1 z kombinované formy). Celkem bylo hodnoceno 80 studentů. 2

Způsoby testování Hodnocení u denní formy studia. Poznamenejme, že studenti měli na výběr. Někteří začali s průběžným hodnocením v rámci hodin semináře a po čase se rozhodli, že raději zvolí seminární práci, proto počty hodnocených studentů v rámci semináře kolísají. Celkově bylo nakonec tímto způsobem zhodnoceno 18 studentů. Studenti byli průběžně hodnoceni u tabule. Z každého zkoušení u tabule mohli získat 0, 1 nebo 2 body. Pro průběžnou kontrolu studentů na seminářích byly kromě ústního zkoušení u tabule použity testy ze středoškolské fyziky. Testy obsahovaly dvanáct úloh. Na každou úlohu byly nabídnuty čtyři odpovědi, z nichž právě jedna byla správná. Studenti museli uvést relevantní důvod (vzorec, fyzikální úvahu, řešení, …) pro volbu jejich odpovědi, jinak jim nebyla odpověď uznána, i když byla správná. Tento požadavek na správnou odpověď se ukázal pro studenty jako značně obtížný a tím vlastně naznačil problém s jejich fyzikálním chápáním podstaty zadaných úloh. Za každou správnou odpověď získal student jeden bod. Do průběžného hodnocení byl test započítán stejně jako ústní zkoušení u tabule podle následující tabulky. Tabulka 1: Bodové hodnocení testu Celkový počet bodů z testu 0-4 5-8 9 - 12

Průběžně započtené body 0 1 2

První test z kinematiky obsahoval tři úlohy na rovnoměrný přímočarý pohyb, sedm úloh na rovnoměrně zrychlený (zpomalený) pohyb a dvě úlohy na pohyb po kružnici. Následující tabulka ukazuje počty studentů s daným hodnocením. Tabulka 2: Úspěšnost studentů v testu z kinematiky Celkový počet bodů z testu - kinematika 0-4 5-8 9 - 12

Počet studentů s uvedenými body 6 13 3

Druhý test z tématu mechanická práce a energie obsahoval čtyři úlohy na mechanickou práci, šest úloh na mechanickou energii a dvě úlohy na výkon. Tabulka uvádí počty studentů s daným hodnocením. Tabulka 3: Úspěšnost studentů v testu z mechanické práce a energie Celkový počet bodů z testu – práce a energie 0-4 5-8 9 - 12

Počet studentů s uvedenými body 4 6 2

242


Výsledky písemných testů ukázaly, že úroveň základní znalostí ze středoškolské fyziky je průměrná, i když uvedená témata byla se studenty předem zopakována. Celkovým součtem hodnocení u tabule a z písemných testů mohli opět získat maximálně 30 bodů. Elektronické testování u kombinované formy studia. Tvorba příkladů samotného testu byla zaměřena na zjištění následujících faktů u studentů kombinované formy: • jakým způsobem ovlivní testování znalost zadání studentům známých příkladů, • zda studenti umí snadno řešit příklady, kdy musí něco logicky vyvodit ze známých fyzikálních poznatků. • zda jsou studenti bez problémů řešit obdobné typové úlohy. Používáme elektronické testování pomocí Odpovědníku, který je k dispozici na intranetu VŠTE. Odpovědník vygeneruje každému studentovi originální test ze zadaných sad otázek. Tedy z každé sady vygeneruje náhodnou volbou jeden příklad. Po stanoveném čase se Odpovědník buď sám zavře, nebo může být zavřen „uložením“. Studenti mohou svou práci také ukládat průběžně a tím chrání své zodpovězené otázky pro případ náhodného kolapsu počítače popř. internetu. Při počtu 28 různých typových příkladů máme 300 možností různých testů. Což je při počtu studentů 53 dostačující. Navíc se studentům u každého příkladu náhodně generuje i pořadí nabízených možností. Tedy i v rámci stejného příkladu vygenerovaného u dvou různých studentů bude např. v jednom případě správná odpověď a), v druhém případě c). Náhodně je zamícháno pořadí příkladů a odpovědi. Tedy i v případě dvou totožných testů by byly příklady a v nich uvedené odpovědi v různém pořadí, což znesnadňuje možnost opisování. Sestavené a vygenerované testy byly použity a prakticky vyzkoušeny při dílčím testování 53 studentů kombinované formy studia v předmětu Fyzika v logistických procesech. Z provedeného testování jsme zjistili několik faktů. Studenti kombinované formy nemají problém vyvozovat logické výsledky z naučených faktů a jsou schopni aplikovat znalosti naučené při výpočtu typových úloh do příkladů s odlišným zadáním. Asi nejzajímavějším faktem je, že se pravděpodobně získané typové úlohy učí ve větší míře nazpaměť. Tento fakt výrazně ovlivnil odpovědi u příkladů, které byly mírně modifikovány. Kdyby nedošlo k drobným změnám u poslední sady příkladů vybírané ze známých příkladů, byl by počet chyb ve všech třech sadách příkladů srovnatelný. Podrobněji je způsob elektronického testování rozepsán v (4). 3

Studentské seminární práce Je známo, že samostatná studentská práce může sloužit jako zvýšení motivace studentů (1), proto jsme studentům umožnili, aby si zvolili jako způsob průběžného ohodnocení seminární práci. Zadání seminární práce bylo následující: „Hodnocení bude za vypracovanou seminární práci, která se bude skládat ze dvou částí. První část je hodnocena maximálně 10 body a půjde o výpočet několika příkladů. Druhá část bude tvůrčí. Bude hodnocena maximálně 20 body. Samostatně si zvolíte fyzikální téma ze svého života, práce (současné, budoucí, minulé), případně jakýkoliv reálný problém týkající se sylabu předmětu Fyzika v logistických procesech. Minimální délka textu druhé části 2 strany A4, velikost písma 12. Hodnocení druhé části bude zahrnovat: vztah k sylabu Fyziky v logistických procesech, praktičnost problému, správné vysvětlení a popis fyzikální situace (včetně vzorců a jejich řešení), původnost práce.“ Abychom zjistili, zda jsou studenti ochotni k tvůrčí činnosti v rámci svého studia fyziky, nechali jsme je, aby si sami zvolili téma, které je v rámci výuky zaujalo. Studenti si volili následující témata z oblasti týkající se různých jevů především při pohybu (zákony setrvačnosti, gyroskopické jevy). Volená témata: výpočet rychlosti planet, fyzikální zákonitosti při autonehodě, srážka dvou vlakových vagonů, zákonitosti při střelbě z pistole ráže 9 mm, gyroskopické jevy u letadel

243


a parníků, využití setrvačníků u vozidel, síla potřebná k vytažení potopeného člunu. Přestože se několik témat věnovalo stejné oblasti, žádné dvě práce si nebyly podobné. Studenti si ke stejnému teoretickému základu vybírali, pro jeho zpracování, rozdílné problémy z praxe. Na odevzdaných seminárních pracích bylo vidět, že si je studenti volili většinou opravdu ze zájmu, všechny práce byly kvalitní a některé měly nadstandardní úroveň nejen volbou zajímavého tématu, ale i jeho zpracování. Odevzdané práce měly podstatně větší rozsah než požadované minimum. Některé z nich se dokonce dají do budoucna použít jako příklady praktických problémů v rámci výuky. Závěr Při průběžném hodnocení studentů jsme zjistili, že studenti mají velmi slabší znalosti fyziky ze středních škol, což je umocněno tím, že na bakalářském studiu většina z nich neabsolvovala žádné základy vysokoškolské fyziky. Studenti se ve velké míře učí typové příklady zpaměti (4). Pouze malá část studentů je ochotná psát tvůrčí seminární práci, aby si zlepšili hodnocení. Seminární práci volí více studenti denního studia. Studenti z kombinované formy patrně kvůli nedostatku času seminární práci nevolí. Literatura 1. KALOVÁ, J. Samostatné studentské práce jako prostředek pro zvýšení zájmu studentů o technické a přírodovědné obory, Journal of Technology and Information Education, 2013, Volume 5, Issue 2, s. 16 – 19, ISSN 1803-537X 2. MŠMT 2015, Příklady dobré praxe, [on-line], [cit. 24. 04. 2015]. Dostupné z: http://www.msmt.cz/vzdelavani/skolskareforma/priklady-dobre-praxe 3. SJÖBERG, S. Science and Technology in Education – Current Challenges and Possible Solutions, Invited contribution to Meeting of European Ministers of Education and Research, Uppsala 1-3 march 2001, [on-line] Dostupné z: http://www.iuma.ulpgc.es/~nunez/sjobergreportsciencetech.pdf 4. SMETANOVÁ, D. Elektronické testování znalostí z fyziky, Trendy ve vzdělávání. 2015, roč. 8, č. 1, 5 s. ISSN 1805-8949 5. WELLS, B. H., SANCHEZ, H. A., ATTRIDGE, J.M. Modeling Student Interest in Science, Technology, Engineering and Mathematics , 2007 IEEE Meeting the Growing Demand for Engineers and Their Educators 2010-2020 International Summit, Munich, Germany, 9-11 Nov. 2007. ISBN 978-1-4244-1916-6 Kontaktní adresa: Jaroslav Krieg, RNDr., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 140, e-mail: [email protected] Dana Smetanová, RNDr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected]

244


EVALUACE ELEKTRONICKÉ A KLASICKÉ UČEBNICE - VARIABILITA VZORKŮ KROTKÝ Jan, CZ Resumé Autor v předložené části výzkumu porovnává variační koeficienty dat elektronických a klasických učebnic. Elektronické učebnice byly hodnoceny inovovanou metodou J. Průchy (1998) pro měření didaktické vybavenosti učebnice. Data klasických učebnic byla získána metaanalýzou vybraných kvalifikačních prací s tématem didaktické vybavenosti učebnice realizovaných autorem v letech 2009 - 2011. Při porovnání elektronické a klasické učebnice ukazují výsledky na podstatně vyšší variabilitu dat u využití verbálních komponent a aparátu prezentace učiva. Míru variability dat ovlivňují především dva vzorky elektronických učebnic specifického charakteru a struktury. Klíčová slova: multimediální učebnice, elektronická učebnice, hodnocení učebnice, variabilita. EVALUATION OF ELECTRONIC AND CLASSIC TEXTBOOKS - VARIABILITY OF DATA SET Abstract The author compares coefficients of variation data set between electronic and traditional textbooks. Electronic textbooks were evaluated by innovative J. Průcha (1998) methodology. Data of classic textbooks were obtained by meta-analysis of selected theses. Theses were created during the years 2009 - 2011 and the topic were didactic tools of textbook.While comparing the electronic and classic textbooks, the results show much higher variability of data when verbal components and apparatus of presenting subject matters are used. The level of data variability is influenced especially by two samples of electronic textbooks with a specific structure and character Key words: multimedia textbooks, electronic textbooks, textbook evaluation, school book, variability. Úvod M. T. Carden ve svém článku „E-books are not books“ přirovnává současný vývoj v oblasti elektronických knih k vývoji automobilu, kde přechod od kočáru taženého koňmi k prvním opravdu automobilovým tvarům byl doprovázen mezistádiem v podobě kočárových vozů. (Carden, 2008) Multimediální učebnice je ze své fyzické podstaty jistým druhem výukového programu, ale je to také především učebnice. Tedy měla by splňovat parametry na běžné učebnice kladené, plnit všechny role, které na ně klade systém vzdělávání a proces učení a formování žáků. J. Průcha (2005) se o kvalitní školní učebnici vyjádřil takto: „učebnice je velmi důmyslné médium, s bohatě členěnou strukturou a s velmi funkčně konstruovanými komponenty...“. (Průcha, 2005, str. 272) Nové konstrukty v podobě elektronických, multimediálních a interaktivních učebnic jsou od těch papírových odlišné zejména novými komponentami, které nejsou s původním médiem učebnice, tedy papírem, kompatibilní. (Krotký, 2015) Nové komponenty přináší další možnosti a výhody při prezentaci učiva, řízení učení i zlepšují orientaci v učebnici. Autoři V. Vrbík a P. Michalík (2012) ale připomínají ve své publikaci o e-learningu, že pokud nemá prvek ve výukovém materiálu opodstatněné využití, může dojít studentem k nedocenění nebo nepochopení jeho skutečného významu. (Vrbík, Michalík, 2012) Jedna z metod, která nám umožňuje vhled do struktury učebnice a využití komponent je metoda sledování didaktické vybavenosti učebnice právě zmiňovaného J. Průchy (1998).

245


V našem výzkumu se zabýváme právě porovnáváním měřitelných parametrů elektronických a klasických učebnic 1

Výběr porovnávaných vzorků Vzorky multimediálních učebnic byly vybrány záměrným výběrem. Výběru konkrétního vzorku pro sledování didaktické vybavenosti multimediální učebnice a porovnání variability dat jednotlivých aparátů a koeficientů využití předcházela rešerše sledující současnou nabídku produktů na českém trhu. Tuto rešerši zpracovala M. Elgrová (2014) a publikovala ji prostřednictvím své diplomové práce. (Elgrová, 2014b, str. 33 – 40) Následně bylo vybráno sedm vzorků z oborů matematiky, přírodovědy a dějepisu. Průřez byl koncipován tak, aby z velké části stejnoměrně pokryl tři nakladatelství, která se tématem multimediální učebnice intenzivně zabývají. Nabídka musela pokrývat vybrané tematické oblasti. Do výběru jsme zahrnuli i oblíbený produkt softwarové firmy Terasoft s názvem Přírodověda 5, který je u učitelů velice oblíben a získal několik ocenění. Data využití aparátu prezentace učiva, orientačního aparátu, aparátu řízení učení a jednotlivých koeficientů využití (Průcha, 1998) jsme získali jako produkt metaanalýzy výzkumů vybraných kvalifikačních prací zpracovávajících téma didaktické vybavenosti učebnice. Patnáct vzorků oborově podobných se vzorkem multimediálních učebnic bylo identifikováno a vybráno z kvalifikačních prací uvedených autorů. (autoři analýz Tannenbergrová 2011, Kramářová 2009, Weinhöfer 2011, Pelouchová 2010) 2

Cíle a postup výzkumu Primárním cílem výzkumu bylo porovnat didaktickou vybavenost elektronických a klasických učebnic a zjistit, do jaké míry didaktická vybavenost učebnic elektronických odpovídá učebnicím klasickým. Vzhledem k tomu, že je metoda J. Průchy pro zjišťování didaktické vybavenosti učebnice koncipována pro učebnice klasické, tedy papírové, bylo nutné inovovat tuto metodu s cílem kompatibility pro nová elektronická média. Analýzou elektronických učebnic bylo zjištěno, že všechny strukturní komponenty, tak jak je identifikoval J. Průcha (1998), jsou s novým elektronickým médiem kompatibilní. (Krotký, 2015) Metoda byla následně rozšířena o komponenty nové, které jsme identifikovali rozborem aktuálně dostupných, zejména českých elektronických učebnic a rešerší teoretických statí dalších autorů. (Mikk, Luik, 2003, De Mezer Brelinská a Skrzypczak, 2012, McLaughlin, Arbeider, 2008 aj.) Průměrem hodnot každé kategorie (využití aparátů a koeficientů využití) jak u učebnic elektronických, tak u učebnic klasických byly vytvořeny dva vzorky představující vlastnostmi typickou elektronickou a typickou klasickou učebnici. Aritmetický průměr byl zvolen z důvodu nízkého rozptylu průměrovaných dat u většiny kategorií (variační koeficient do 50%). Tedy nebylo nutné volit jiné statistické nástroje (modus, medián…). 3

Porovnání variability dat kategorií Variabilita dat byla prakticky shodná u kategorie aparátu orientačního (viz Graf 1). Míra nesourodosti dat v každé řadě elektronických i klasických učebnic je u tohoto aparátu prakticky stejná. Variabilitu dat u kategorie aparátu řízení učení u elektronické učebnice (25,52 %) a učebnice klasické (29,56 %) můžeme považovat za velice blízkou, tedy s nevýznamným rozdílem hodnot (rozdíl statisticky odpovídá přibližně nepřítomnosti nebo přítomnosti jedné komponenty).

246


Graf 1 – Porovnání variačních koeficientů (Krotký, 2015) Velký rozdíl (13,42%) v míře variability (variačním koeficientu) sledujeme i u koeficientu využití verbálních komponent. Variabilita u koeficientu využití verbálních komponent je v případě učebnic elektronických téměř dvojnásobná než u učebnic klasických, a to při zachování velice podobného aritmetického průměru hodnot (67,35% a 66,92%). Modus i medián v případě klasických učebnic je blízký hodnotě aritmetického průměru. V případě učebnic elektronických je modus i medián v prvním případě o 18% a v druhém o 7,65% vyšší než je průměr. Příčinou je zejména nízké využití verbálních komponent u vzorku 4 a 5. V případě vzorku 4 je hodnota variačního koeficientu u verbálních komponent prakticky polovinou průměru kategorie. Největší rozdíl (17,18%) v míře variability je mezi elektronickými a klasickými učebnicemi v rámci aparátu prezentace učiva. Průměrný koeficient využití aparátu prezentace učiva je u učebnic elektronických 65,31% a u učebnic klasických 82,31%. Na nízkém hodnocení se největší měrou u elektronických učebnic podílí zejména vzorky 1, 2 a 4. První dva vzorky jsou z oboru matematiky a třetí vzorek (č. 4) je výukový program Terasoftu. Při detailním zkoumání výsledků šetření u těchto uvedených vzorků zjistíme, že uvedené matematiky nepoužívají pro prezentaci učiva ani výkladové, ani doplňující texty. Jsou zaměřené na prezentaci učiva jinou formou, zpřehledněným textem, poznámkami, podtexty. Vzorek č. 4 získal v hodnocení verbálních komponent aparátu prezentace učiva pouze 2 body, a to za přítomnost výkladového textu prostého a slovníčku pojmů (integrovaná „encyklopedie“) Průměrně si vzorek č. 4 vedl v části komponent multimediálních, kde naopak vzorky 1 a 2 byly vzhledem k ostatním vzorkům podprůměrné (po pěti komponentách). Ačkoliv výsledky ukazují, že mezi naší idealizovanou typickou elektronickou učebnicí a učebnicí klasickou existuje zanedbatelný rozdíl v položce celkové didaktické vybavenosti, o variačním koeficientu to samé říci nemůžeme. Variační koeficient z průměru didaktických vybaveností vzorků učebnic je v případě učebnic elektronických 21,04% a v případě učebnic klasických 14,85%. Rozdíl je přibližně 7%. Medián z řady koeficientů celkové didaktické vybavenosti je v případě elektronických učebnic 74,5% a v případě učebnic klasických 69%. Při pohledu do dat vzorků (Krotký, 2015) je zřejmé, že se na výši variability u celkového koeficientu didaktické vybavenosti podílí zejména vzorek č. 4 (49,09%) a vzorek č. 7 (54,55%). Oba vzorky

247


jsou specifické. Vzorek č. 4 je výukový program Terasoftu, tedy vzorek, který byl do souboru zařazen s možnými výhradami (ve vztahu plnění všech funkcí učebnice ve vyučovacím procesu). Vzorek č. 7, interaktivní dějepis Prodosu, který je zase charakteristický svojí striktně oddělenou interaktivní a prezentační částí (v PDF). Závěr Ověřili jsme, že uvedená aplikovaná (inovovaná) metoda pro měření didaktické vybavenosti elektronických učebnic mimo jiné upozorní na extrémy ve vzorku. Sledováním extrémů minim, hodnoty rozptylu či obecně sledování variability systému můžeme odhalit odlišné konstrukty elektronických učebnic a zjistit, zda daný vzorek splňuje charakteristiku učebnice tak, jak je definována nebo se jedná „pouze“ o výukový program vhodný například jako doplněk výuky. Výzkum byl realizován a podpořen studentským grantem SGS-2015-025 s názvem Metody práce s interaktivními učebnicemi na základní škole. Literatura 1. CARDEN, M. T. J., 2008. E-Books are not books. Conference on Information and Knowledge Management archive. Proceeding of the 2008 ACM workshop on Research advances in large digital book repositories, 2008, Napa Valley, California, USA October 30, 2008. 2. ELGROVÁ, M. 2014a. Kritéria výběru multimediálních učebnic. In: Sborník příspěvků z Olympiády techniky Plzeň 2014. Plzeň: ZČU, s. 1-6. 978-80-261-0372-1. 3. ELGROVÁ, Michaela. 2014b. Kritéria výběru multimediálních učebnic. Plzeň, 2014. Diplomová práce. Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta pedagogická. Vedoucí práce Mgr. Jan Krotký 4. MCLAUGHLIN, J. a D. A. ARBEIDER. Evaluating multimedia-learning tools based on authentic research data that teach biology concepts and environmental stewardship. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education, 8(1), University of Virginia, 2008, s. 45-64. 5. MEZER-BRELIŃSKA, K., SKRZYPCZAK, J. 2012. Ewolucja podręczników szkolnych. Repozytorium Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza. : 179-190. Dostupné také z: http://hdl.handle.net/10593/5975 6. MIKK, J., Učebnice budoucnost národa. In Maňák, J., Knecht, P., Hodnocení učebnic. Brno: Paido, 2007 7. MIKK, J., LUIK, P. Characteristics of multimedia textbooks that affect post-test scores. Journal of Computer Assisted Learning, Hoboken, Blackwell Publishing Ltd. 2003, Ročník 1, Číslo 19, s. 528-537. 8. KRAMÁŘOVÁ, D. Evaluace a komparace učebnic chemie na ZŠ. Zlín, 2009. Disertační práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta humanitních studií. Vedoucí práce PhDr. Pavel Opatrný 9. KROTKÝ, J. 2015. Nové formy tvorby multimediálních učebnic. Plzeň, 2015. Disertační práce. Západočeská univerzita, Fakulta pedagogická. 10. PELOUCHOVÁ, R. Hodnocení didaktických aspektů vybraných školních učebnic. Praha, 2010. Diplomová práce. Univerzita Karlova v Praze, Fakulta přírodovědecká. Vedoucí práce doc. PaedDr. RNDr. Milada Švecová, CSc. 11. PRŮCHA, J., Moderní pedagogika. 3. vydání. Praha: Portál, 2005. s. 481, ISBN: 80-7367-047X. 12. PRŮCHA, J., Učebnice: teorie a analýzy edukačního média. Brno: Paido, 1998

248


13. TANNENBERGROVÁ, P. Analýza didaktické vybavenosti učebnic dějepisu pro 6. a 7. ročník základní školy. Brno, 2011. Disertační práce. Masarykova univerzita, Pedagogická fakulta. Vedoucí práce prof. PhDr. Jaroslav Vaculík, CSc. 14. VRBÍK, V., MICHALÍK, P. Možné užití multimediálních aplikací v eLearningu. In Přístupy k evaluaci eLearningu. Ostrava : Ostravská univerzita. Pedagogická fakulta, 2012, s. 127-141. ISBN: 978-80-7464-121-3 15. WEINHÖFER, M. Metody tvorby učebnic zeměpisu pomocí analýzy učebnic zeměpisu. Brno, 2011. Disertační práce. Masarykova univerzita, Pedagogická fakulta. Vedoucí práce doc. RNDr. Svatopluk Novák, CSc. Kontaktní adresa: Jan Krotký, Mgr., Katedra matematiky, fyziky a technické výchovy, Fakulta pedagogická ZČU v Plzni, Klatovská 51, ČR, tel.: 00420 377 636 503, e-mail: [email protected]

249


K NĚKTERÝM KOMPETENCE PROGRAMU

POZNATKŮM ANALOGIE MEZI DIMENZEMI A STRUKTURY OBJEKTU POČÍTAČOVÉHO

KUBRICKÝ Jan, CZ Resumé Příspěvek se zabývá již vícekrát diskutovanou problematikou struktury kompetence, která nachází své kořeny v různých oblastech bádání, které s pojmem kompetence operují. V rámci struktury kompetence se dnes často setkáváme s pojmy dimenzí, jejichž obsah se různí a nebývá stejně jako v případě složek kompetencí jednotný. Pozornost je v tomto kontextu zaměřena na analogii komponent kompetence s objekty počítačových programů, které přenášejí objekty reálného světa do podoby datových struktur v informatice. Díky známému principu činnosti a určité podobnosti mohou být pro identifikaci dimenzí kompetence v některých otázkách určující. Klíčová slova: kompetence, dimenze kompetence, objekty počítačových programů. SOME APPROACHES ABOUT ANALOGY BETWEEN DIMENSIONS COMPETENCE AND STRUCTURE OF OBJECT IN COMPUTER PROGRAM

OF

Abstract The paper deals with repeatedly discussed the issue of competence structure, which has its roots in various areas of research that the notion of competence operate. Within the structure of competence today often meet with concepts of dimensions, whose content may vary and is not, as in the case of the single components of competence. Attention is in this context focuses on the analogy of components competencies objects computer programs that transmit real-world objects into data structures in computer science. The familiar principle of action and some similarities may be to identify the dimensions of competence in determining certain issues. Key words: competence, competence dimension, objects of computer programs. Úvod Rozklad konkrétní kompetence na dílčí části je nezbytným předpokladem pro správné uvažování o možnostech jejího nabývání a utváření. Při této činnosti většinou vycházíme z obecně užívaných postupů. Manipulací se strukturou kompetence se u nás již dříve zabýval např. O. Hausenblas (1), který prezentuje tzv. „rozbalování kompetencí“ na řadu jednotlivých složek. Cílem rozbalování kompetence je stanovení dílčích vlastností, kterými jedinec musí disponovat, aby mohl konat činnosti dané obsahem kompetence. Zřejmý je tedy důraz na činnostní charakter kompetence, respektive jednání opřené o její kontext podpořený znalostmi, dovednostmi a postoji. Dále vešel ve známost šířeji orientovaný dimenzionální přístup ke struktuře kompetence, který zdůrazňuje vazbu především na osobnostní charakteristiky nositele kompetence. Tento přístup je častěji zmiňován ve vymezení kompetencí profesních, tedy např. i kompetencí učitele. Pro komplexní uchopení dimenzionální struktury kompetence je nutné zabývat se jak kooperujícím faktorem základních složek, tak potenciálem jedince k disponování kompetencemi (osobnostní a sociální stránkou). Otázkou zůstává, jak celostněji interpretovat dimenze v dále aplikovatelné prostředí a získat tak model jejího dynamického využití. Touto otázkou jsme se dříve zabývali, a kromě předních prací některých odborníků nám přispěla i analogie mezi dílčími komponentami kompetence a součástmi objektů počítačových programů.

250


1

Dimenze a složky kompetence

Uvažujme nejprve základní rysy kompetence, jako první krok pro určení dimenzionální struktury kompetence. Charakteristické znaky kompetence pojmenoval výstižně ve své práci např. J. Veteška (2, s. 89). Toto určení aplikujeme i my a přidáváme doplňující popis: •

• • •

Kompetence je vždy kontextualizovaná – tzn., že svým projevem je vždy zasazena do určitého prostředí nebo situace. Z kontextové vázanosti vyplývá důležitý aspekt: kompetence musí být získávány učením, k němuž se nutně vážou osobnostní předpoklady jedince. Kompetence je multidimenzionální – je tvořena působením mnoha zdrojů (vnitřních a vnějších) a jejich vzájemným ovlivňováním. Jednotlivé složky kompetence překračují hranice vztažené k izolované dovednostní složce a tvoří shluky označované jako dimenze. Kompetence je definována standardem – předpokládaná úroveň ovládnutí kompetence je určená předem, především v rovině odbornosti. Kompetence má potenciál pro akci a rozvoj – je rozvíjena v procesu vzdělávání, utvářena a modifikována na základě zkušeností, nových poznatků vědy a dalšího učení. Do této oblasti je rovněž nutno zařadit přenositelnost neboli adaptaci kompetence do různých nových situací.

Druhý krok k dimenzionálnímu pojetí kompetence nás přivádí k úvahám spojených s nabytím a utvářením příslušných znalostí, dovedností a postojů, a rovněž jejich vnější projev prostřednictvím činnosti. Inspirativní a zároveň návodný přístup volí německý didaktik technických předmětů E. Jung (4), který kompetenci vnímá jako protkanou kvantitou a kvalitou schémat, které má subjekt k dispozici. Podle něj strukturu kompetence netvoří jen kognitivní oblast získaných znalostí, dovednosti či postojů, ale zahrnuje také vrozené a získané, na jednání orientované způsobilosti (osobnostní předpoklady). Na tomto základě předkládá E. Jung pojetí, které rozlišuje čtyři dimenze tvořící bázi profesní kompetence. Autor upozorňuje na vzájemné ovlivňování jednotlivých dimenzí, které jsou v dané situaci s různou intenzitou uplatňovány. Dospívá k závěru, že kompetence jako taková je vždy průnikem dimenzí odborné, sociální, osobnostní a metodické, a je potřeba k ní takto přistupovat, obsahově ji identifikovat a operacionalizovat (4, s. 55). Toto originální pojetí představuje možnost, jak se strukturou kompetence pracovat uceleně a v široké škále kooperujících faktorů. Co je tedy onou sociální, osobnostní a metodickou dimenzí kompetence a jak se ony projevují? 2

Objekty a jejich vlastnosti a metody

Dříve než uvedeme obecně charakterizovaný základ jednotlivých dimenzí dovolíme si zmínit jedno inspirativní přirovnání, které základní charakter či obsah dimenzí umožňuje přiblížit. A to z pohledu trendů informatiky, která se neustále snaží posouvat moderní ICT blíže k člověku (5, s. 14). Tento trend se rozvinul po zformulování jednoho z cílů oblasti umělé inteligence – porozumění lidské schopnosti přemýšlet a poznávat, a přenesení co nejvíce takových schopností na počítací stroje (5, s. 59). S tím souvisí i naše následující úvaha. V oblasti programování existuje už nějakou dobu technika vývoje softwaru zvaná objektově orientované programování (OOP). Tato technika je zaměřena na modelování objektů (entit) reálného světa a jejich vzájemné komunikace v prostředí počítačového programu. Zjednodušený příklad komunikace entit reálného světa přenesený do OOP může vypadat následovně:

251


Objekt žák osloví objekt učitel a objekt učitel reaguje. Objekt učitel na požadavky situace reaguje pomocí kombinace metod, které čerpají údaje z jeho vlastností. Objekt počítačového programu je „fyzicky“ datová a funkční struktura modelující reálnou entitu (např. učitele). Jednotlivé objekty jsou tvořeny vlastnostmi, z nichž některé jsou „vrozené“ (předprogramované) a objekt je má k dispozici od svého vzniku. Zároveň objekt může interakcí s okolím vlastnosti rozvíjet, měnit nebo je předávat. Interakce s okolím (jinými objekty) je možná díky tzv. metodám objektu. Objekt díky nim může reagovat na požadavky svého okolí a rovněž může k okolí vznášet požadavky vlastní (doslova „může se učit, resp. rozvíjet své vlastnosti“). Metody jsou si u většiny objektů velmi podobné (využívají stejných konstrukcí) a pro správný chod programu nezbytné. Zjednodušeně řečeno, objekt musí mít metody algoritmicky vyjadřující možnosti „přijímat a ukládat informace – učit se, komunikovat s okolím, rozhodovat o dalším postupu, spolupracovat s dalšími objekty“. 3

Utváření kompetence v dimenzích

I pro kompetence, jejichž pozorovatelným projevem je jednání člověka (stejně jako objekt jedná na základě vnějších požadavků) tedy musí existovat takové podpůrné metody. Klíčovou charakteristikou kompetence v oblasti vzdělávání je prvotní silnější vztah ke „skutečnému životu“, vztah k činnostem podobně jako u konceptu OOP k reálnému světu. Dle vymezení pojmu kompetence podle J. Průchy (7) a J. Skalkové (6), vychází kompetence z vlastností člověka a složek, které jsou získávány a prohlubovány prostřednictvím učení. Kompetenci tak jednoduše řečeno tvoří vlastnosti vrozené, a také vlastnosti získané a prohlubované. Kompetence tedy musí zahrnovat metody, kterými interaguje s okolím (předává, získává a rozvíjí své vlastnosti). Metody zároveň využívající vlastnosti pro vnější projev kompetence. Na obecné úrovni jsou to tedy metody učení se, komunikace, rozhodování, týmová spolupráce; na aplikované (metodické) úrovni (např. týmová práce se zahraničními kolegy) ale již nutně využívající odborných (klíčových) vlastností, jako jsou např. znalosti cizích jazyků nebo používání e-mailu.

Obr. 1 Zjednodušený náčrt struktury objektu (kompetence) (zdroj: 9)

252


4

Obsah jednotlivých dimenzí

Obecnou charakteristiku (úroveň) jednotlivých dimenzí kompetence jsme blíže rozčlenili v rámci naší předchozí práce (9). Primárně jsme čerpali a doplnili práci E. Junga (4) některé podnětné části z publikace Klíčové kompetence od H. Belze a M. Siegrista (8), a také z práce Kompetence ve vzdělávání od J. Vetešky a M. Tureckiové (3). Následující členění představovalo základ použitý v práci (9): Znalostní (odborná) dimenze zahrnují zvládnutí a zhodnocení odborných znalostí. Osobnostní dimenze schopnost učit se, kompetentní zacházení se sebou samým, schopnost reflexe vůči sobě samému, dispozice reflektovat nové znalosti, dovednosti a schopnosti a na jejich základě eventuelně změnit dosud získané. Sociální dimenze týmová práce, kooperativnost, komunikativnost. Metodická dimenze plánovitě, se zaměřením na cíl uplatňovat odborné znalosti a dovednosti, strukturovat a klasifikovat nové informace, dávat informace do kontextu, poznávat souvislosti, kriticky přezkoumávat v zájmu dosažení inovací, zvažovat šance a rizika. Za elementární části kompetence jsou tak chápány složky. Jedná se o složky znalostí, dovedností a postojů. Při manipulaci s nimi se zaměřujeme na jejich formování v rámci znalostní (odborné) dimenze. Nedílnou součástí kompetence jsou dále dimenze sociální a osobnostní. Jejich interakce s dimenzí znalostní podtrhuje vyjádření kompetence jako celku propojeného s celou strukturou osobnosti. Metodická dimenze pak představuje vyústění (v podstatě zastřešení) konkrétní kompetence. Struktura kompetence je tvořena vzájemnou součinností a interakcí čtyř uvedených dimenzí. Kompetence se navenek projevuje v jednání člověka, jeho činností v konkrétních situacích. Závěr V příspěvku jsme se pokusili předložit podstatu dimenzionální stavby kompetence, která svým činnostním pojetím hraje hlavní úlohu v současném rychle měnícím se světě. Ten klade požadavky na schopnost člověka neustále se učit, přijímat nové, ale rovněž zahazovat některé staré, již nepotřebné informace. Činnosti vykonávané v rámci kompetence se tak aktualizují a proto je nelze stavět na statických složkách znalostí či dovedností, ale především na dynamickém propojení s osobnostními a sociálními předpoklady jedince. Stejně jako v případě objektu počítačového programu, který své vlastnosti aktualizuje, mění a předává okolí. Takto musí fungovat i kompetence.

253


Literatura 1. HAUSENBLAS, Ondřej. Modelové rozpracování klíčových kompetencí [online]. Metodický portál: Články. [cit. 2012-04-24]. Dostupné z: http://clanky.rvp.cz/clanek/c/J/435/MODELOVE-ROZPRACOVANI-KLICOVYCHKOMPETENCI.html. 2005. ISSN 1802-4785. 2. VETEŠKA, Jaroslav. Kompetence ve vzdělávání dospělých. Praha: UJAK, 2010. ISBN 97880-86723-98-3. 3. VETEŠKA, Jaroslav a TURECKIOVÁ, Michaela. Kompetence ve vzdělávání. Praha: Grada, 2008. ISBN 978-80-247-1770-8. 4. JUNG, Eberhard. Die Bedeutung des berufspädagogischen Kompetenzmodells für die aktuelle Kompetenzdiskussion und Gestaltung von Curricula zur arbeitsorientierten Bildung. Unterricht – Arbeit +Technik. 2005, Vol. 26, Issue 7, pp. 53-56. ISSN 1438-8987. 5. THAGARD, Paul. Úvod do kognitivní vědy. Praha: Portál, 2001. ISBN 80-7178-445-1. 6. SKALKOVÁ, Jarmila. Rámcové vzdělávací programy – dlouhodobý úkol. Pedagogika. 2005, Vol. 55, Issue 1, pp. 4-19. ISSN 0031-3815. 7. PRŮCHA, Jan, 2005b. Rámcové vzdělávací programy: problém vymezování „kompetencí žáků“. Pedagogika. 2005, Vol. 55, Issue 1, pp. 26-36. ISSN 0031-3815. 8. BELZ, Horst a SIEGRIST, Marco. Klíčové kompetence a jejich rozvíjení. Praha: Portál, 2001. ISBN 80-7178-479-6. 9. KUBRICKÝ, Jan. Kompetence učitele k hodnocení a využití www stránek pro výuku. Disertační práce. 206 s. a 5 příloh. UP, Pedagogická fakulta, 2013. Kontaktní adresa: Jan Kubrický, Mgr. Ph.D. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 806, e-mail: [email protected]

254


VYBRANÉ PSYCHOLOGICKÉ ASPEKTY UČENÍ ŽÁKA VE VÝUCE VYUŽÍVAJÍCÍ WEBOVÉ STRÁNKY KUBRICKÝ Jan, CZ Resumé Příspěvek prezentuje dílčí část disertační práce na téma „Kompetence učitele k hodnocení a využití www stránek pro výuku“. Jedním z cílů práce bylo analyzovat a vymezit požadavky na vlastnosti www stránek pro výuku z hlediska psychologických aspektů učení žáka. Obsah příspěvku se zaměřuje na nejpodstatnější kategorie motivace, aktivity, tvořivosti, samostatnosti, stylů učení a dalších. Klíčová slova: psychologické aspekty učení, www stránky, kompetence učitele. THE SELECTED PSYCHOLOGICAL ASPECTS OF STUDENT LEARNING USED IN TEACHING WEB PAGES Abstract The paper presents a partial part of the doctoral thesis "The competence of the teacher for evaluation and use of websites for teaching." One objective of this work was to analyze and define the requirements for the properties of websites for teaching in terms of the psychological aspects of learning. Content is focused on the most important categories of motivation, activity, creativity, independence, learning styles and more. Key words: psychological aspects of learning, websites, teacher competence. Úvod Základní úloha výchovně-vzdělávacího procesu spočívá ve vytváření vhodných podmínek k plné seberealizaci osobnosti žáka (1). Je tak nutno zdůraznit, že má-li učitel disponovat kompetencemi k využití www stránek, musí se zaměřit na žáka, na jeho individualitu, zvláštnosti, potřeby a odpovídající klima. V této souvislosti probereme podstatné kategorie motivace, stylů učení, autoregulace učení, kategorie žákových znalostí, dovedností a postojů, a další, neméně významné aspekty učení, z nichž plynou jak očekávané, tak podmiňující vlastnosti www stránek pro výuku. 1

K možnostem motivace žáků při výuce s www stránkami

Metody navozování motivace žáků musí úzce souviset s jejich aktuálními zájmy, jejich očekáváními a vnímání okolního světa. Za tímto účelem se www stránky jeví jako vhodný doplněk výuky, který v sobě nese patřičný potenciál. Učitelé z praxe se shodují v názoru, že jejich prostřednictvím lze zvýšit efektivitu učení, lze pracovat s motivací žáků více způsoby, navozovat zájem o učivo, o učení se obecně. Www stránky jako nositel obsahu výuky, zdroj informací či kreativní prostředí, mohou být v kontextu výchovně-vzdělávacích motivačních aspektů využity pro (2)(3): • • •

probouzet poznávací potřeby žáků, probouzet sociální potřeby žáků, eliminovat pocit nudy žáků.

255


Stručně probereme dvě, z našeho pohledu nejvýznamnější body. Výchovně-vzdělávací proces je podle J. Maňáka (1) zaměřen především na poznávací potřeby žáků, které jsou ale většinou brzy nasyceny a uspokojeny. Pro učitele to představuje nutnost zvýšeného úsilí k jejich permanentnímu udržování ve funkčním stavu, nebo jejich znovuvyvolání a aktivizaci. Rozvíjení poznávacích potřeb žáka s www stránkami proto musí být ve vztahu: • • •

s charakterem navozených poznávacích procesů (vyhledávání a objevování informací, experimentování s neúplnými informacemi a řešení problémů, novost informací a neobvyklost jejich prezentace, …), obsahem poznávání (zajímavý, poutavý a užitečný obsah), žák musí porozumět účelu a smyslu práce, zájmy žáků („získanými motivy, které se projevují kladným emočním vztahem k určité skutečnosti a k určitému druhu činností“ (Čáp, Mareš 2007, s. 149)), např. zájem o přírodní vědy, informační technologie nebo zájem spolupracovat, podílet se na řešení komplexních úkolů atp.

Se zájmy žáků úzce souvisí rovina sociálních potřeb, které se promítají do sociální interakce a komunikace. Rozumíme tím začleňování žáků do skupin, potřeba spolupráce, partnerství, potřeba pozitivních vztahů, pochvaly, nezávislosti a zažití úspěchu v činnosti. Www stránky podporují aspekty týmové práce na řešení projektových úloh za použití sociálních sítí nebo blogů, spolupráci při vyhledávání a zpracování informací, sdílení rad a tipů k řešení úloh, zapojení se do vytváření dalších výukových zdrojů nebo on-line diskuze nad probíraným učivem, jehož charakteristika a způsob předání je v pedagogické literatuře (např. J. Maňák, V. Švec, J. Čáp a J. Mareš) diskutována jako neméně významný motivační aspekt. V kontextu vytváření učiva jsou uváděny především jeho faktická správnost, přiměřenost, logické uspořádání, psychologicky správné strukturování, systematičnost a praktická využitelnost (4). Učivo, které má navíc vyvolávat motivaci žáků se jej zmocňovat, musí být předáváno poutavě tak, aby jej žáci vnímali jako smysluplné a užitečné (1). Na tomto místě mají dnes svůj podíl motivy odvozené od účasti člověka v informační společnosti. Činnosti žáků s www stránkami v rámci výukových aktivit je připravují stát se plnohodnotným účastníkem společnosti závisející na přístupu k informacím. Hlavní výhody www stránek zahrnují možnost modelovat reálné situace, do kterých se člověk dostává a při kterých je nutné využít znalosti, resp. řešit situace potřebné k dosáhnutí určitého cíle. Tyto požadavky je nutno dále blíže uvažovat, neboť jako nositel výukového obsahu či zdroj informací mají www stránky významný podíl jak na uspořádání a prezentaci učiva, tak na jeho poutavé a prakticky uchopitelné předání žákům. 2

Autoregulace učení

Autoregulace učení je jednou ze stěžejních komponent pedagogického konstruktivismu a pedagogové ji proto v poslední době věnují zvýšenou pozornost (např. J. Mareš, V. Švec, J. Zounek). Autoregulace učení (řízení sebe sama) bývá totiž chápána jako „úroveň učení, kdy se žák stává aktivním aktérem svého vlastního procesu učení po stránce činnostní, motivační a metakognitivní“ (2, s. 506). K tomu je zapotřebí splnit určité podmínky či předpoklady, z nichž se v kontextu využití www stránek pro výuku jako podstatné jeví vytváření vhodných vnějších podnětů, možnost výběru optimálního prostředí pro učení, umožnit spolupracovat s dalšími účastníky vzdělávání, docílení souladu s vnějším řízením. Podobně jako J. Zounek (6) pro případ elearningu v širším pojetí, uvažujeme i my související požadavky na www stránky, které žákovi umožňují řídit své učení:

256


• • • •

webové stránky mohou být využity (měly by umožňovat) navodit aktivitu žáka v rámci vyhledávání, hodnocení, uvádění informací do souvislostí, vhodným využitím umožnit žákovi sledovat vlastní pokrok, zajišťovat zpětnou vazbu, zajistit praktické ověření nabytých poznatků, možnost postupovat dle závěrů pracovní skupiny při kooperativní výuce, sledování sdělení v komunikačních kanálech (on-line diskuze aj.).

Podpora řízení vlastního učení je v mnoha případech využití www pro výuku nezbytným předpokladem realizace jak konkrétních, tak obecných výukových cílů. Učitelé odkazují žáky na zdroje pro výuku pro domácí samostudium, na zadání samostatných úloh, žáci vzájemně spolupracují na dosažení určitého cíle atp. Této oblasti je nutno věnovat patřičnou pozornost, protože zejména žáci na ZŠ, kteří doposud nemají dostatečně rozvinutou schopnost řídit a organizovat své učení, mohou narážet na nemalé potíže. V. Kulič (5) dodává, že nehledě na to, jestli řízení zastává systém (www stránky) nebo učitel, musí být dostatečně citlivý, musí mít učitel dostatečně rozsáhlý repertoár ovlivňování a organizování, a mít co nejhlubší znalosti žáka a průběhu jeho učení. 3

Aktivita, samostatnost, tvořivost a představivost

J. Maňák (1) zdůrazňuje, že „výchova si klade jako svůj nejvyšší cíl spoluvytvářet optimálně rozvinutou osobnost, která se vyznačuje mimo jiné aktivním vztahem k životu, a snahou uplatnit své potence v tvořivých činnostech“. Je tedy nutno pokládat si otázku, jak mohou www stránky v tomto procesu sehrát pozitivní roli, a zdali existují metody a prostředky, které umožňují tyto požadované vlastnosti podpořit. Aktivizace Efektivní výuka vyžaduje aktivní účast žáka jak na procesech myšlení, tak na procesech učení (7). Aktivizace žáka ve výuce je rovněž nezbytnou podmínkou pro jeho samostatnou práci a tvořivou činnost. J. Maňák (1) popisuje aktivitu žáka jako zvýšenou, intenzivní činnost, a to jednak na základě vnitřních sklonů, zájmů, pohnutek nebo životních potřeb, a jednak na základě uvědomělého úsilí, jehož cílem je osvojit si znalosti, dovednosti a postoje. Z této skutečnosti vyplývá, že podněcovat a rozvíjet aktivitu je možno zejména prostřednictvím činnosti. Www stránky se díky množství pokročilých funkcí mohou stát vhodným prostředkem této činnosti. Budeme-li konkrétní, hovoříme o podpoře různorodé komunikace, pomůcce prezentující multimediální a přizpůsobitelný obsah, simulaci a interaktivní modelování, a zejména pak prostředek umožňující využití praktických znalostí, které souvisí s používáním www stránek v běžném životě. Www stránky v roli prostředku aktivizace žáka korespondují s požadavkem volit účinné a zajímavé aktivizující metody, které umožní žákům rozmanité učební činnosti k rozvíjení jejich samostatné a tvůrčí činnosti. Rozvíjení samostatnosti Samostatná práce žáků je jednou z dalších zásad uplatňování pedagogického konstruktivismu a vyžaduje nejen samostatné a kritické myšlení, ale rovněž předpokládá konkrétní činnost, znalosti postupu práce, aplikaci poznatků na řešení specifických situací a úkolů. Úspěšnost samostatné práce závisí na charakteru učiva, na stupni rozvoje žákova myšlení, na ovládnutí základních technik intelektuálních dovedností, na vhodných pomůckách a metodách (srov. 1 a 7).

257


Dříve než se vůbec lze zabývat otázkou vlastnosti www stránek pro rozvíjení samostatnosti žáka, je nutno uvažovat několik základních podmínek. Jedná se v prvé řadě o informační gramotnost žáka, schopnost využití znalostí za použití www stránek, schopnost komunikace, schopnost řešit nové problémy. V těchto souvislostech sehrává pozitivní roli návaznost na zkušenosti žáků s využitím www stránek v praktických životních situacích. Z hlediska cílů a funkcí samostatné práce žáků, tak mají www stránky podstatnou úlohu především v samostatné práci praktického rázu. To znamená možnost uskutečnění praktické aktivity na základě předchozího myšlení, vytýčeného plánu, a to manipulací s obsahem www stránek, manipulací s objekty, vyhledávání a propojování informací atd. Ve prospěch www obecně hovoří skutečnost, že zatímco tradiční edukační proces má mnoho prvků vztahujících se na statický systém poznatků, tak webové stránky a internet obecně uvádí edukační proces do dynamického pohybu (8). Rozvíjení tvořivosti Z pedagogicko-psychologické teorie je známo, že tvořivost představuje komplikovaný shluk komponent, mezi které patří např. paměť, myšlení, představivost, fantazie, tvůrčí schopnosti a další. Vyjdeme tak pouze z konstatování, že tvořivost je přirozená vlastnost, kterou je třeba rozvíjet a připravovat ji prostor (1). Obdobně vyjdeme z mínění V. Švece (9), který některé projevy tvořivosti (např. tvůrčí dovednosti a schopnosti jako originalita, konstruování, realizace aj.) chápe jako cvičitelné a rozvíjitelné při řešení vhodných problémů v podnětném prostředí. Tvořiví žáci jsou totiž zvídaví a rádi s učivem experimentují. K tomu je zapotřebí využít různých organizačních forem, výukových metod a učebních pomůcek. Základem rozvíjení tvůrčích a s nimi spojených myšlenkových dovedností jsou učební úlohy a problémy (9). Za tímto účelem lze využít interaktivní www stránky poskytující možnost experimentovat s jevy, manipulovat a komunikovat s objekty, zprostředkovat množství informací nutných k dosažení cíle řešeného problému. Představují tak dynamickou základnu pro další postup v učení a rozvoje osobnosti. V této souvislosti je nutná tvořivost v práci učitele, který musí hledat nové přístupy k výuce, vhodně využívat svých vlastních zkušeností s www stránkami, být nápaditý, metodicky vybavený a pohotový (7). Rozvíjení představivosti Představivost neboli obrazotvornost je spolu s fantazií nedílnou součástí tvořivosti. Obecně převládá názor, že se ve školách jejímu rozvoji věnuje málo pozornosti. Přitom je známo, že představivost hraje podstatnou úlohu v rámci pochopení náročných jevů, jako může být kupříkladu princip výroby střídavého elektrického proudu nebo oběžná dráha Měsíce kolem planety Země. Rozvoj představivosti jako kvality osobnosti se tak musí opírat o reprezentaci představ konkrétních jevů. Www stránky zahrnují spousty možností multimediální prezentace různých podob jevů či skutečností (animace, vizualizace, 3D simulace), díky nimž lze navozovat představy žáků a rozvíjet tak jejich představivost. Z práce M. Klementa (10) vyplývá, že představivost žáka lze rozvíjet také na znalostech a dovednostech, souvisejících s manipulací s obsahem www stránek a následným zadáváním zajímavých praktických úloh. Například celosvětově oblíbená projektová úloha pro žáky základních středních škol - „navržení aerodynamicky efektivního modelu formule 1“. 4

Znalosti, dovednosti a postoje

Současné možnosti či vlastnosti www stránek jsou dle mnohých ukazatelů nejvhodnější a nejefektivnější pro podporu učebních aktivit zaměřených na objevování a konstruování znalostí na základě aktivní činnosti. Soudíme tak převážně z technologické využitelnosti www stránek a charakteru sdílených informací. Dokazují to i výsledky provedeného výzkumného šetření, jehož

258


cílem bylo identifikovat nejdůležitější z vlastností www stránek využívaných pro výuku (15). Moderní vzdělávání klade důraz na znalosti získávané jako výsledek žákova vlastního poznávání, jeho vnímání, myšlení, praktického experimentování, řešení problémů a zdolávání překážek (7). Prostřednictvím www stránek lze tento požadavek podporovat realizací pokročilejších a komplexnějších aktivit, které podporují proces konstruování znalostí na základě původních představ a myšlenek. Z praktického hlediska mohou www stránky nabídnout rozličnou prezentaci problémových situací, zprostředkování samostatného vyhledávání a analyzovaní informací, konstruktivní a tvořivé řešení úloh v interaktivním prostředí, zapojení se do on-line diskuze s odborníky, konfrontovat dosavadní úvahy s praktickými objekty, experimentovat se simulacemi jevů atd. Je zřejmé, že existuje přímá vazba na styly učení žáka a interakce www stránek s aktivizačními výukovými metodami a organizačními formami výuky. J. Čáp a J. Mareš (2) upozorňují, že rychlý vývoj vědy a techniky vede ke zdůrazňování intelektu a pohybovému učení a souvisejícím dovednostem je věnována zřetelně menší míra pozornosti. Ovšem progres v technologiích zároveň vede i k novým příležitostem rozvíjení pohybových dovedností ve virtuální realitě. V dalším textu se proto budeme zabývat současnými možnostmi osvojování a rozvoje dovedností prostřednictvím www stránek. Uvažujeme dovednosti v odborné terminologii označované jako psychomotorické, představující spojení dovedností myšlenkových a motorických (9). Www stránky byly dříve používány pouze v rozsahu smyslové a myšlenkové složky dovednosti. Tzn., že umožňovaly žákům reagovat na podněty a informace, resp. plánovat realizaci motorické činnosti, rozhodovat o postupu řešení, volit správné metody. Samotná činnost již ležela mimo funkční dosah www. Dnešní interaktivní www stránky umožňují zprostředkování manipulace a komunikace s virtuálními objekty, čímž v některých případech mohou nahradit i činnosti s reálnými objekty. Díky on-line simulátorům mohou žáci kupříkladu zapojovat elektrické obvody, vyzkoušet si a získat základní dovednosti s řízením tramvaje nebo procvičovat a aplikovat znalosti z matematiky a fyziky při navrhování mostních konstrukcí. Je ovšem nutno k těmto možnostem přistupovat citlivě a pohlížet na ně jako na případnou alternativu. Upřednostňování www stránek na úkor např. klasických elektrotechnických stavebnic by mohlo znamenat omezování rozvoje dalších souvisejících psychomotorických dovedností. Při využívání www stránek může částečně docházet i k osvojování a rozvoji postojů. J. Dostál (11, s. 126) v příbuzném kontextu problematiky e-learningu uvádí, že „tento proces je značně dlouhodobý a obtížně kontrolovatelný“. Dodejme ale, že v podmínkách výuky na ZŠ záleží především na učiteli a na jeho schopnostech koordinovat výuku tak, aby smysluplné a cílevědomé využívání www stránek vedlo i k efektivnímu rozvíjení ověřitelných postojů. Závisí na charakteru konkrétního výukového tématu, časovém horizontu stanovených výukových cílů a dalších faktorech organizace a průběhu výuky. Uvažujme např. citový prožitek při instruktážním pětiminutovém videu ochrany životního prostředí. Tímto způsobem, bez zasazení do hlubšího prožitku nemusí být dosaženo očekávaných postojů žáků. Ale při využití onoho videa a www stránek při řešení dlouhodobého projektu environmentální výchovy s aktivním zapojením žáků již ano. Stejně jako utváření postojů žáků obecně, tak i využití www stránek pro tyto účely bývá spjato s obecnějšími výukovými cíli. V rámci provedeného výzkumného šetření důležitosti vlastností www stránek pro výuku realizovaného s učiteli ZŠ nicméně osvojování a rozvoje postojů zaujala místo na chvostu vymezených vlastností www stránek pro výuku (15). 4

Styly učení

Styly učení označuje J. Mareš (12, s. 194) jako „subtilní projevy individuality člověka v různých situacích učení“. Jedná se tedy o postupy učení, které může mít každý člověk v zásadě odlišné, a podle V. Švece (9, s. 43) přímo závislé zejména na vrozeném kognitivním stylu a vnějších

259


vlivech (např. na charakteru učiva, požadavcích, výukovém prostředí). Z toho důvodu je v praxi vyžadováno, aby výuka byla co nejvíce rozmanitá, učitelé využívali různých metod, forem vyučování, učebních pomůcek a didaktických prostředků, výukový obsah byl prezentován z různých zdrojů a v podnětné atmosféře. Zda budou webové stránky využity pro podporu zvláštnosti učení žáků (bude využit jejich maximální výukový potenciál), závisí zejména na účelu jejich použití a organizačních schopnostech učitele. Učitel hodlá využít webu např. pro zpřístupnění textu výukového obsahu, ale jeho cílem je zároveň reflektovat potřeby žáků, kteří vyžadují názornější výukový materiál, nebo těch, kteří chtějí ověřit nové poznatky s dalšími rozšiřujícími zdroji a chtějí s učivem experimentovat. Web sdružuje široké spektrum účinných nástrojů, díky nimž může být výukový text minimálně doplněn o odkazy na související výukové zdroje, jako sady obrázků, komentovaných videí nebo extenzní výukové informace. V roce 1992 v publikaci Psychologie řízeného učení popsal V. Kulič (5) i dnes stále aktuální modely, které musí obsahovat kvalitní výukový program. Protože www stránky pro výuku mohou v závislosti na způsobu svého zpracování a využití plnit různé didaktické funkce, podněty z něj čerpáme i my: 1. Program musí brát v úvahu žákovy osobnostní zvláštnosti. 2. Program musí pracovat se zvláštnostmi postupů žákova učení. 3. Práce s programem (vyučování) má odvozovat změny nejen v žákově učení, ale také v jeho osobnosti. V naznačených souvislostech se adaptovatelností formy a obsahu webových stránek různým stylům žákova učení zabývali v podnětné studii J. Ross a R. Schultz (13). Blíže ji pro české čtenáře představil J. Mareš (12). Pokládáme za vhodné jejich návrhy námi dnešním možnostem upravené podobě uvést, protože vystihují pokročilost webu jako služby, i možnosti přizpůsobení různým stylům žákova učení. Odpovídající podoby www stránek autoři rozdělili do tří základních skupin: Web adaptující se senzorickým stylům učení Požadavky Vizuální web

Orientován na vizuální styl učení preferující zrakové, psané, kreslené a tištěné informace

Prezentace statických textů, hypertextů, obrázků, tabulek a grafů, animací a videí.

Auditivní web

Zaměřen na auditivní styl učení. Jedinci s tímto stylem učení preferují zejména sluchové a hlasové podněty.

Sdílení zvukových audio nahrávek (výklad učitele), komentované animace a videa.

Kinestetický web

Podle J. Mareše vychází vstříc aktivním studentům, kteří preferují aktivní práci s učivem, chtějí řešit konkrétní problémy, manipulovat s věcmi atd.

Využívání interaktivních prvků, možnosti manipulovat s obsahem, komunikovat.

Využívání vizuálního webu je v praxi zatím stále nejčastějším případem. Důvody vychází zvláště z té skutečnosti, že se jedná „o nejsnazší cestu“ tvorby i využití webových stránek. S auditivním webem se setkáváme sice méně, ale jeho popularita raketově stoupá. Dříve tomu tak bylo zejména vlivem technické (ne)vyspělosti webu jako služby. Web 3.0 je ke sdílení a přehrávání zvukových souborů a videí podstatně přívětivější. Učitelé hojně využívají možnosti tvořit a publikovat komentované animace výukového postupu nebo sdílejí záznamy svých výukových

260


hodin. Kinestetický (někdy také haptický) web je v podstatě otázkou profesionálních aplikací tvořených specializovanými týmy lidí. A nemusí se vždy jednat pouze o aplikace tvořené přímo pro vzdělávání. Je úlohou učitele vyhledávat a využívat vhodné interaktivní www stránky, protože kinestetický web jak vidno naplňuje nejširší spektrum žákových potřeb. Druhou kategorii představuje web adaptující se sociálním stylům učení. Současný pedagogický konstruktivismus doplněný o teorii konektivismu je založen na kooperaci a sdílení poznatků. To znamená, že výuka s webovými stránkami by dnes obecně měla skýtat možnosti sociálního sdílení učení, tj. sdílení poznatků prostřednictvím sítí, možnosti komunikace s ostatními účastníky vzdělávání. Přitom se nemusí vždy jednat o draze pořízené webové aplikace, ale např. i doplňující, promyšlené a cílené využívání emailu, služeb veřejného diskusního fóra nebo on-line komunikátorů. Na špici zájmu jsou dnes webové sociální sítě podporující i určitou formu sociálního učení. Web adaptující se kognitivním stylům učení Požadavky Pro konkrétně sekvenční styl učení

Orientován na ty žáky a studenty, kteří mají zálibu ve studiu konkrétního učiva a postupují cíleně krok za krokem.

Prezentuje učivo v dílčích blocích. Umožňuje průběžně kontrolovat své znalosti a předkládá výsledky pokroku.

Pro abstraktně sekvenční styl učení

Zaměřen na ty žáky a studenty, kteří mají zálibu v učení se obecně.

Web jako centrum odkazující na další webové výukové materiály, diskuze, slovníky, databáze.

Pro konkrétně náhodný styl učení

Žáci a studenti s tímto stylem učení rádi kombinují strategie učení a rádi řeší rozsáhlejší úlohy tvořivějšího charakteru (projekty).

Web jako prostor pro aktivitu žáka, měl by mu umožnit provádět samostatné objevování, využití více nástrojů pro rozvoj kreativity.

Pro abstraktně náhodný styl učení

Zaměřen na tu skupinu žáků, upřednostňují nedirektivní učení, preferují učení se spolužáky.

Web by měl sloužit jako otevřené prostředí, multimediální základna, ze které se žák může odrazit dál dle svých vlastních preferencí.

V centru pozornosti dneška je snaha využití všech nástrojů současně a skloňovány jsou v prvé řadě multimediální a interaktivní (manipulace a komunikace s obsahem) vlastnosti www stránek. Multimediální a interaktivní webové stránky umožňují souběžně působit na více smyslových receptorů, čímž je vhodně naplňována zásada názornosti (14). Žák by měl získat možnost vybírat si z prezentovaných informací formu, která mu nejvíce vyhovuje, a www stránky jsou pro tyto účely ideální pomůckou Závěr Příspěvek prezentoval problematiku psychologických aspektů učení žáků ve vazbě na možnosti používání www stránek pro výuku, jako výňatek z disertační práce na téma „Kompetence učitele k hodnocení a vyžití www stránek pro výuku.“ Vymezení těchto kompetencí a jejich následné ověření muselo proběhnout na základě hlubšího rozboru vlastností www stránek využívaných pro výuku. Provedené výzkumné šetření si proto kladlo za cíl zjistit, které z vlastností www stránek

261


jsou učiteli považovány za důležité a které méně. Podrobnější seznámení s výsledky disertační práce jsou sestavovány do připravované monografie. Literatura 1. MAŇÁK, Josef. Rozvoj aktivity, samostatnosti a tvořivosti žáků. Brno: Masarykova Univerzita, 1998. ISBN 80-210-1880-1. 2. ČÁP, Jan a MAREŠ, Jiří. Psychologie pro učitele. 2. vyd. Praha: Portál, 2007. ISBN 978-807367-273-7. 3. PRŮCHA, Jan, WALTEROVÁ, Eliška a MAREŠ, Jiří. Pedagogický slovník. 6. vyd. Praha: Portál, 2009. ISBN 978-80-7367-647-6. 4. MAŇÁK, Josef, JANÍK, Tomáš a ŠVEC, Vlastimil. Kurikulum v současné škole. Brno: Paido, 2008. ISBN 978-80-7315-175-1. 5. KULIČ, Václav. Psychologie řízeného učení. Praha: Academia, 1992. ISBN 80-200-0447-5. 6. ZOUNEK, Jiří. E-learning – jedna z podob učení v moderní společnosti. Brno: Masarykova Univerzita, 2009. ISBN 978-80-210-5123-2. 7. GRECMANOVÁ, Helena, URBANOVSKÁ, Eva a NOVOTNÝ, Petr. Podporujeme aktivní myšlení a samostatné učení žáků. Olomouc: HANEX, 2000. ISBN 80-85783-28-2. 8. BURGEROVÁ, Jana. Internet vo výučbe a štýly učenia. Prešov: Tlačiareň Kušnír, 2001. ISBN 80-968-630-3-7. 9. ŠVEC, Vlastimil. Klíčové dovednosti ve vyučování a výcviku. Brno: Masarykova Univerzita, 1998. ISBN 80-210-1937-9. 10. KLEMENT, Milan. Přístupy k hodnocení elektronických studijních opor určených pro realizaci výuky formou e-learningu. Olomouc: Velfel Ladislav, 2011. ISBN 978-80-87557-13-6. 11. KLEMENT, Milan aj. E-learning. Elektronické studijní opory a jejich hodnocení. Olomouc: GEVAK, 2012. ISBN 978-80-86768-38-0. 12. SAK, Petr aj. Člověk a vzdělání v informační společnosti. Praha: Portál, 2007. ISBN 978-807367-230-0. 13. ROSS, Jonathan a SCHULTZ, Robert. Using th World Wide Web to Accommodate Diverse Learning Styles. College Teaching, 1999, Vol. 47, Issue 4, pp. 123-129. 14. DOSTÁL, Jiří. Multimediální, hypertextové a hypermediální učební pomůcky – trend soudobého vzdělávání. Časopis pro technickou a informační výchovu. 2009, Vol. 1, Issue. 2, s. 18-23. ISSN 1803-537X. 15. KUBRICKÝ, Jan. Kompetence učitele k hodnocení a využití www stránek pro výuku. Disertační práce. 206 s. a 5 příloh. UP, Pedagogická fakulta, 2013. Kontaktní adresa: Jan Kubrický, Mgr. Ph.D. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 806, e-mail: [email protected]

262


VYUŽÍVÁNÍ E-LEARNINGOVÉ STUDIJNÍ OPORY VE FYZIKÁLNÍM PRAKTIKU KUMBÁR Vojtěch – FILÍPEK Josef, CZ Resumé V tomto článku je sledováno využívání animované (e-learningové) studijní opory v předmětech zaměřených na fyziku, konkrétně ve cvičeních/seminářích těchto předmětů. Výukový e-learningový software vytvořený kolektivem pedagogů fyziky na Mendelově univerzitě v Brně je možné využívat jako elektronický pracovní sešit, pomůcku pro domácí přípravu na řešení laboratorních úloh, k prezentaci dataprojektorem v přímé výuce a k examinaci studentů formou didaktických testů. Je dbáno na to, aby byl program validní, usnadnil studium a vzbudil hlubší zájem o fyziku. Cílem učební pomůcky je rovněž zjednodušit výukový proces, a tím dal možnost pedagogům ve větší míře se věnovat všem studentům. Důležitým faktem je ovšem přínos takové opory pro studenty samotné. E-learningová opora může být velmi kvalitní, propracovaná a přínosná, ale pokud nebude studenty akceptována, byly hodiny práce věnované její tvorbě vynaloženy zbytečně. Je proto velice nutné sledovat zpětnou vazbu od studentů, kteří mají možnost tyto opory využívat, následně tyto opory přizpůsobovat dle aktuálních požadavků pedagogů, a především studentů. Velmi vhodné je i to, pokud mají studenti možnost volby mezi několika studijními oporami, jelikož nejsou všichni studenti stejní. Klíčová slova: E-learning, preference, student, experimentální fyzika. USE OF E-LEARNING IN EDUCATION OF EXPERIMENTAL PHYSICS Abstract The main goal of this article there is observed e-learning study support in subjects focused on physics, mainly in practicum of these subjects. Teaching e-learning software made by collective of physics teachers at Mendel University in Brno is possible to use as a electronic exercise book, homework aid for solving of laboratory homework, data projector presentation in teaching and also as an examination of students by means of didactic tests. It is necessary to be mindful that program is valid, simplify studying and also to raise deeper interest in physics. The goal of teaching aid is to simplify studying process and create possibility for teachers to devote all students to a higher extent. Important fact is of course contribution such a support for students themselves. E-learning support can be very valuable, highly developed and contributive but if it is not accepted by all students, all devoted lessons for its creation would be useless. That is why it is very important to monitor regular feedback of students who have a chance to use these supports, after words to adapt them according to actual both teachers requests and mainly students requests. It is also very suitable if students have a chance to make a choice among several study supports because not all students are same. Key words: E-learning, preference, student, experimental physics. Úvod Soudobým trendem ve vzdělávání je používání elektronických učebních opor. Pro tyto opory se vžil termín e-learningové opory a proces nazývá e-learning. Podle celosvětové otevřené encyklopedie [1] je e-learning definován jako vzdělávací proces, využívající informační a komunikační technologie k tvorbě kurzů, k distribuci studijního obsahu, komunikaci mezi

263


studenty a pedagogy a k řízení studia. Existují i další publikace, kde je tento termín také definován. Například: • E-learning je výuka s využitím výpočetní techniky a internetu. [2] • E-learning je v podstatě jakékoli využívání elektronických materiálních a didaktických prostředků k efektivnímu dosažení vzdělávacího cíle s tím, že je realizován zejména/nejenom prostřednictvím počítačových sítí. [3] • E-learning je vzdělávací proces, využívající informační a komunikační technologie k tvorbě kurzů, k distribuci studijního obsahu, komunikaci mezi studenty a pedagogy a k řízení studia. [4] • E-learning je forma vzdělávání využívající multimediální prvky - prezentace a texty s odkazy, animované sekvence, video snímky, sdílené pracovní plochy, komunikaci s lektorem a spolužáky, testy, elektronické modely procesů, atd. v systému pro řízení studia. [5] • Jde o takový typ učení, při němž získávání a používání znalostí je distribuováno a usnadňováno elektronickými zařízeními. [6] • E-learning zahrnuje jak teorii a výzkum, tak i jakýkoliv vzdělávací proces (s různým stupněm intencionality), v němž jsou v souladu s etickými principy používány informační a komunikační technologie pracující s daty v elektronické podobě. Způsob využívání prostředků ICT a dostupnost učebních materiálů jsou závislé především na vzdělávacích cílech a obsahu, charakteru vzdělávacího prostředí, potřebách a možnostech všech aktérů vzdělávacího procesu. [7] E-learning je využíván především k výuce studentů na všeobecných univerzitách jak v prezenční, tak v kombinované formě studia, což popisují publikace [8–10]. Existuje i několik publikací, kde je popsán tento typ výuky na úzce zaměřených univerzitách [11–12]. Je ovšem využíván i ke zvyšování kvality zaměstnanců [13–15]. Důležitým faktem je ovšem přínos takové opory pro studenty samotné. E-learningová opora může být velmi kvalitní, propracovaná a přínosná, ale pokud nebude studenty akceptována, byly hodiny práce věnované její tvorbě vynaloženy zbytečně. Je proto velice nutné, podobně jako v publikacích [16–18], sledovat zpětnou vazbu od studentů, kteří mají možnost tyto opory využívat. Velmi vhodné je i to, pokud mají studenti možnost volby mezi několika studijními oporami. V tomto článku je sledováno využívání studijních opor v předmětech zaměřených na obecnou fyziku. 1

Studijní opory Studijní opory slouží v laboratorních cvičeních (seminářích), které jsou součástí předmětu Fyzika. Laboratorní cvičení probíhá v učebně fyziky, kde studenti dvě po sobě jdoucí vyučovací hodiny (celkem 100 minut) pracují ve dvojici na zvolené fyzikální úloze. V popisovaném výzkumu byly použity tři výukové opory, které mohou studenti používat. Jsou to: • klasická tištěná skripta [19], která si mohou studenti zakoupit nebo vypůjčit v univerzitní knihovně, • stejná skripta [19] v uzavřeném elektronickém formátu (soubor pdf), která obdrží studenti bezplatně na první lekci předmětu, • e-learningová opora (software) vytvořená v programu Adobe Flash [20], která obdrží studenti bezplatně na první lekci předmětu. 2

Dotazníkové šetření Dotazníkové šetření bylo prováděno v předmětech obecné fyziky u studentů prvního ročníku bakalářského prezenčního studia. Studijní obory, fakulty a počty studentů podrobně uvedeny v Tabulce 1.

264


Tabulka 1: Charakteristika studentů fakulta Agronomická fakulta Zahradnická fakulta Lesnická a dřevařská fakulta

obor studia Technologie potravin Zahradnictví Dřevařství

počet studentů 60 36 20

Dotazník byl předkládán studentům k vyplnění v posledním týdnu výuky v semestru, ve kterém byl předmět vyučován, se skládal ze třech otázek. U každé otázky mohl student vybírat ze čtyř odpovědí, kdy mohl navíc u každé otázky vyjádřit procentuální podíl výukové opory při přípravě na výuku, v průběhu semináře a při tvorbě protokolu/elaborátu. Uspořádání dotazníku (otázky a odpovědi) bylo následující: Jaký typ studijní opory při přípravě na laboratorní cvičení preferujete? • Klasická tištěná skripta ……% • Elektronická skripta ……% • E-learningový software ……% • Jiné ………………………… ……% Jaký typ studijní opory v průběhu měření v laboratorním cvičení preferujete? • Klasická tištěná skripta ……% • Elektronická skripta ……% • E-learningový software ……% • Jiné ………………………… ……% Jaký typ studijní opory při vytváření protokolu do laboratorního cvičení preferujete? • Klasická tištěná skripta ……% • Elektronická skripta ……% • E-learningový software ……% • Jiné ………………………… ……% 3

Výsledky Po sběru vyplněných dotazníků byla získaná data zpracována. Výsledky byly počítány dle vztahu (1), a to vždy pro každou možnost (odpověď): P= ∑

A,

(1)

kde: P – průměrný procentuální podíl studijní opory [%] n – počet studentů (resp. odpovědí) [–] A – procentuální podíl studijní opory [%] Byla-li zvolena pouze jedna z možností, byl procentuální podíl studijní opory, A, roven právě 100 %. U zbylých tří možností u téže otázky A = 0 %. Celkový součet A u jedné otázky se musí rovnat 100 %. Výsledky používání opor jednotlivých studijních oborů jsou graficky zpracovány na Obrázcích 1–3. Souhrnné výsledky používání opor v jednotlivých fázích jsou graficky zpracovány na Obrázku 4. Souhrnné výsledky používání opor dle jednotlivých oborů jsou zpracovány na Obrázku 5.

265


Na Obrázku 6 jsou vyobrazeny souhrnné výsledky preferencí studijních opor u všech tři oborů (celkem 116 studentů/dotazníků).

Obr. 1 – Výsledky dotazníkové šetření studentů oboru Technologie potravin – jednotlivé fáze

Obr. 2 – Výsledky dotazníkové šetření studentů oboru Zahradnictví – jednotlivé fáze

Obr. 3 – Výsledky dotazníkové šetření studentů oboru Dřevařství – jednotlivé fáze

266


Obr. 4 – Souhrnné výsledky dotazníkové šetření studentů všech tří oboru – jednotlivé fáze

Obr. 5 – Souhrnné výsledky dotazníkové šetření dle jednotlivých oborů

Obr. 6 – Souhrnné výsledky dotazníkové šetření všechny obory

267


Po vyhodnocení vyplněných dotazníků bylo zjištěno, že se výsledky lišily v závislosti na studovaném oboru studia. Z výsledků je patrné (obr. 4), že nejvíce studenti využívají e-learningovou oporu v průběhu měření v laboratorním cvičení (87,5 %). Což je spojeno s možností nosit vlastní notebook či tablet přímo do výuky laboratorního měření. Při přípravě na výuku využívají studenti e-learningovou oporu v 80,7 % a při vytváření protokolu do laboratorního cvičení v 63,6 %. V průměru používali e-learningovou oporu nejvíce studenti oboru Dřevařství (obr. 5) – průměrní procentuální podíl e-learningové opory byl 87,5 %, elektronických skript 8,1 %, klasických tištěných skript 2,6 % a jiných opor 1,8 %. U studentů oboru Zahradnictví byl průměrní procentuální podíl e-learningové opory 81,9 %, elektronických skript 14,3 %, klasických tištěných skript 2,3 % a jiných opor 1,5 %. U studentů oboru Technologie potravin byl průměrní procentuální podíl e-learningové opory 71,1 %, elektronických skript 14,7 %, klasických tištěných skript 11,7 % a jiných opor 2,5 %. Celkový výsledek z dotazníkového šetření (obr. 6) poukazuje na to, že studenti (celkem 116 studentů/dotazníků) preferují v 77,3 % e-learningovou oporu, v 13,5 % elektronická skripta, v 7,2 % klasická tištěná skripta a pouze v 2,1 % jiné studijní opory. V odpovědi “jiné studijní opory“ uváděli studenti nejčastěji internet, popř. jiné monografie. Závěr E-learningový výukový software připravený pro cvičení/semináře z předmětů fyziky obsahuje velký počet úloh, je průběžně inovován, rozšiřován a lze ho využit nejen jako elektronický pracovní sešit, ale může plnit i další funkce. Ve srovnání s tištěnými skripty přináší řadu výhod. Vedle textu obsahuje značné množství grafických barevných příloh, animací, zvuků a videonahrávek. K názornosti přispívá pohyb objektů, plynulá změna velikosti, tvaru, barvy, průhlednosti, využívání masky, dynamického textu a input textu. Patřičná interaktivita je dosažena především pomocí skriptovacího jazyka ActionScript. Mírnou úpravou lze vytvořený program využít k examinaci studentů pomocí generovaných didaktických testů s několika variantami stanovení skóre. Studenti mohou elektronický výukový program využívat jednak v domácí přípravě na laboratorní měření a jednak pod vedením zkušeného učitele lze procvičovat učivo v různých souvislostech a rozvíjet tak tvůrčí myšlení. Je ovšem nutno neustále sledovat zpětnou vazbu od studentů samotných, což se nejvhodněji provádí anonymním dotazníkovým šetřením. Toto šetření a jeho vyhodnocení bylo i cílem tohoto článku. Z výsledků je patrné, že nejvíce studenti využívají e-learningovou oporu přímo v průběhu měření v laboratorním cvičení (87,5 %). Což je spojeno s možností nosit vlastní notebook či tablet přímo do výuky laboratorního měření. Při přípravě na výuku využívají studenti e-learningovou oporu v 80,7 % a při vytváření protokolu do laboratorního cvičení v 63,6 %. Při zpracování protokolů se musejí často používat postupy a vzorce pro výpočet chyb měření, kdy někteří studenti stále preferují elektronická či klasická tištěná skripta. V průměru používali e-learningovou oporu nejvíce studenti oboru Dřevařství – průměrní procentuální podíl e-learningové opory byl 87,5 %, elektronických skript 8,1 %, klasických tištěných skript 2,6 % a jiných opor 1,8 %. Studenti tohoto oboru mají mnoho předmětu v průběhu prvního ročníku, kde se uplatňuje PC (např. Analýza dat, CAD, CAE). U studentů oboru Zahradnictví byl průměrní procentuální podíl e-learningové opory 81,9 %, elektronických skript 14,3 %, klasických tištěných skript 2,3 % a jiných opor 1,5 %. U studentů oboru Technologie potravin byl průměrní procentuální podíl e-learningové opory 71,1 %, elektronických skript 14,7 %, klasických tištěných skript 11,7 % a jiných opor 2,5 %. Tito studenti nemají v prvním ročníku více

268


předmětu s uplatněním PC (až v dalších semestrech), což může zdůvodňovat vyšší zájem o klasická tištěna skripta. Celkový výsledek z dotazníkového šetření (obr. 6) poukazuje na to, že studenti (celkem 116 studentů/dotazníků) preferují v 77,3 % e-learningovou oporu, v 13,5 % elektronická skripta, v 7,2 % klasická tištěná skripta a pouze v 2,1 % jiné studijní opory. V odpovědi “jiné studijní opory“ uváděli studenti nejčastěji internet, popř. jiné monografie. Použité dotazníky jsou vhodné pro opakované šetření, kdy se mohou jednotlivé otázky měnit. Ze získaných a kvalitně zpracovaných výsledků je pak možno studijní opory přizpůsobovat potřebám nejen pedagogů, ale především studentů samotných. Poděkování Tento článek vznikl za podpory projektu TP 6/2015 financovaného Interní grantovou agenturou Agronomické fakulty MENDELU. Literatura 1. WIKIPEDIE. E-learning. [Online]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/E-learning. 2. Dostál, J. Pedagogická efektivita off-line learningu v celoživotním vzdělávání. In Klady a zápory e-learningu na menších vysokých školách, ale nejen na nich. Praha: SVŠES, 2008, 56–64. ISBN 978-80-86744-76-6 3. Kopecký, K. E-learning (nejen) pro pedagogy. Olomouc: Hanex, 2006. ISBN 80-85783-50-9 4. Průcha, J. Pedagogická encyklopedie. Praha: Portál, 2009. 936 s. ISBN 978-80-7367-546-2 5. Klement, M., Chráska, M., Dostál, J., Marešová, H. E-learning - elektronické studijní opory a jejich hodnocení. Olomouc: Gevak, 2012. 341. ISBN 978-80-86768-38-0 6. Průcha, J., Walterová, E., Mareš, J. Pedagogický slovník. 6. vyd. Praha: Portál, 2009. 400 s. ISBN 978-80-7367-647-6 7. Zounek, J. E-learning – jedna z podob učení v moderní společnosti. Brno: Masarykova univerzita, 2009. 161 s. ISBN 978-80-210-5123-2 8. Kolman, P. (2009). E-learning support for economic-mathematical methods. Acta Universitatis Agriculturae Et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 57(6), 355-360. 9. Kolman, P., Zach, P., & Holoubek, J. (2013). The development of e-learning applications solving problems from graph theory. Acta Universitatis Agriculturae Et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 61(7), 2311-2316. 10. Siirak, V., Tint, P., & Traumann, A. (2014). Some practical applications of e-learning in OHS and ergonomics in higher education. Agronomy Research, 12(2), 681-686. 11. Tietze, J., & Schmidt, U. (2008). E-learning within horticultural sciences. Acta Horticulturae, 801(1), 687-691. 12. Vahedi, L., Razeghi, H., Momeni, J., & Fatemi, I. (2011). Using of E-learning in agricultural education. Advances in Environmental Biology, 5(9), 2973-2976. 13. Isǎilǎ, N. (2009). E-learning, a modern way for employees' training. Metalurgia International, 14(SPEC. ISS. 1), 97-100. 14. Malo, R. (2009). E-learning business models. [E-learningové obchodní modely] Acta Universitatis Agriculturae Et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 57(6), 153-162. 15. Jokić, S., Pardanjac, M., Eleven, E., & Durin, S. (2012). Training and development of employees through e-learning. Metalurgia International, 17(4), 157-161. 16. Rao, C. P., & Prameela, M. D. (2011). Do medical students prefer e-learning to reading printed textbooks? Current Science, 101(7), 825.

269


17. Eristi, B. (2012). To learn from teachers at school, ideal teacher or e-learning applications from the perspectives of gifted students. Turkish Online Journal of Distance Education, 13(4), 153166. 18. Mary, S., Julie, J., & Jennifer, G. (2014). Teaching evidence based practice and research through blended learning to undergraduate midwifery students from a practice based perspective. Nurse Education in Practice, 14(2), 220-224. 19. BARTOŇ, S., KŘIVÁNEK, I., SEVERA, L. Fyzika – laboratorní cvičení. 1. vyd. Brno: MZLU Brno, 2005. 98 s. ISBN 80-7157-843-6. 20. FILÍPEK, J. a kol.: Laboratorní cvičení z fyziky (ozvučená verze). 1. vyd. Brno: MZLU Brno, 2009. ISBN 978-80-7375-284-2 (aktualizace v roce 2013) Kontaktní adresa: Vojtěch Kumbár, Ing. Ph.D. Ústav techniky a automobilové dopravy, Agronomická fakulta MENDELU, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel.: +420 545 132 128, e-mail: [email protected] Josef Filípek, doc. Ing. CSc. Ústav techniky a automobilové dopravy, Agronomická fakulta MENDELU, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel.: +420 545 132 123, e-mail: [email protected]

270


TECHNICKÁ SOUTĚŽ JAKO PRVEK ZVÝŠENÍ ZÁJMU ŽÁKŮ ZŠ O TECHNICKY ZAMĚŘENÉ OBORY KVAPIL Luděk, CZ Resumé Článek konstatuje relativně nízký zájem žáků základních škol o studium technických oborů. Zacílen je na možnosti přiblížit žákům technickou výchovu v podobě soutěže, aby se změnilo vnímání technického vzdělávání u dnešní a budoucí generace. Prezentuje „Technickou soutěž“, z hlediska aktivizace žáka a jeho zájmu o technické vzdělávání. Klíčová slova: Technická soutěž, tvůrčí produkt, technické vzdělávání, žákovská dovednost, žákovská tvořivost, osobnost žáka. TECHNICAL COMPETITION AS AN ELEMENT OF THE INCREASE OF BASICSCHOOL PUPILS' INTEREST IN THE TECHNICAL STUDY BRANCHES ABSTRACT The article state a relatively low interest of basic school pupils in a technical branches of study. It is focused on the possibilities to introduce pupils to the technical education in a form of competition to change the perception of technical education among the members of today’s and future generation. It presents a “Technical competition” from a perspective of pupil’s activation and their interest in technical education. Key words: Technical competition, creative product, technical education, pupil’s skill, pupil’s creativity, pupil’s personality. Úvod Vzdělávací praxe základních škol nenabízí mnoho možností, jak zaujmout žáky v oblasti technické vzdělanosti na takové úrovni, aby se zajímali o další studium na technicky zaměřených středních školách. Je to dlouhodobé a značně diskutované téma, nad kterým se v dnešní době zamýšlí nejen odborníci z technické a pedagogické praxe, ale situace se stala natolik vážnou, že se jí zabývá i MŠMT ČR. Hospodářské komory jednotlivých krajů ČR bijí na poplach a vyzývají k vážnému zamyšlení nad nízkou naplněností mnohých technických oborů, což potvrzuje nízký zájem žáků o studium na středních školách technického charakteru. Jde o učební obory nejrůznějších technických profesí, ale i průmyslové školy strojnické, stavební a elektrotechnické. Máme-li podněcovat zájem žáka o techniku a technické obory, měli bychom se zamyslet nad otázkou, jakým způsobem a kdy začít podněcovat u žáka zájem o studium na uvedených technických školách. 1

Pojetí technického vzdělávání na úrovni MŠ a ZŠ

Technická výchova je důležitou složkou základního vzdělávání. Již na úrovni mateřských škol se dostává do povědomí dětí na základě cílené a organizované činnosti v oblasti technické gramotnosti, rozvoje jemné motoriky a praktických žákovských činností s nejrůznějšími materiály. Zde se děti seznamují s různými artefakty v podobě hraček, stavebnic a pomůcek pro rozvoj motorických a fyzických dovedností apod. V podobě jednoduchých úkolů (zhotovení výrobku), které jsou zaměřeny na rozvoj jemné motoriky a technických dovedností se děti přímo podílejí na přetváření technického materiálu, jako je papír, textil, modelovacích hmota, drobného přírodního materiálu a v neposlední řadě i dřevěného materiálu a kovů (ve vhodné podobě).

271


V případě výuky na primární škole je, nutné navazovat na dosažené výsledky dětí z předškolních zařízení (MŠ) a rozvíjet dále jejich dovednosti a kompetence (RVP). Technická výchova zaujímá neoddělitelnou složku v základním vzdělávání a to na obou úrovních základní školy. Pozitivních výsledků se dosahuje na primární škole, která navazuje svými cíli na preprimární pedagogiku. Kvapil (2005) uvedl výsledky výzkumu v oblasti technické výchovy na primární škole, které poukazují na některé nedostatky v technickém vzdělávání žáků, např.: absence některých technických materiálů ve výuce, viz graf 1.

60

56

Materiál používaný v různých ročnících ZŠ 51

50

1.ročník

44 40

2.ročník

40

3.ročník

% používaní

35

4.ročník 5.ročník

30

20

17

17

18 19 16

15

15

13 14

12 10 9

10

17 18

11

10 8 7 2

3 0 1

2

4

5 1 1 1

2 3

0

papír

modelovací hmota

textil

dřevo

kov

přírodní materiál

jiný

Graf. 1. Materiál používaný v různých ročnících ZŠ. (Kvapil 2005) Z grafu je patrné obsazení technického materiálu ve výuce (v %). Nejvíce používaný materiálem je papír a to ve všech ročnících, následuje modelovací hmota, textil a přírodní materiál, procentuální zastoupení je podobné. Dřevo, kov a jiný (netradiční) materiál, vykazuje nižší použití ve výuce, nebo jejich úplnou absenci. Absence některých technických materiálů ve výuce, může mít příčinu u samotných učitelů, kteří: -

považují některé technické materiály za nevhodné z hlediska bezpečnosti žáků;

-

mají nedostatek zkušeností se zpracováním některých technických materiálů pro různé žákovské výrobky; mají nedostatek technického materiálu a nejsou schopni si jej pořídit vlastním úsilím (to vede k omezování se jen na některé druhy technických materiálů); potýkají se neustále s malými finančními prostředky na zajištění výuky.

-

S komplikovanější situací technického vzdělávání se setkáváme na úrovni druhého stupně ZŠ. Na některých základních školách je skutečný zájem o komplexní rozvoj žáka a to i v případě technické výchovy, která je na dobré úrovni. Zmíněné zákl. školy jsou vybaveny dílnami, kde

272


probíhá výuka s cílem rozvíjet získané dovednosti a rozšiřovat teoretické znalosti, které žáci získali. Naopak jsou zákl. školy, které se z nejrůznějších důvodů, ať už z ekonomických, prostorových nebo i jiných zbavily těchto speciálních učeben a se podílely na cílené absenci technické výchovy se zaměřením na rozvoj dovednosti, teoretických znalostí a výchově k tvořivému a technickému myšlení u žáků. Tyto skutečnosti vnímáme jako velmi negativní prvek ve vzdělávání žáků, který velmi citlivě ovlivňuje postoj žáka technickému vzdělávání a může ovlivnit výběr jeho vlastní profesní dráhy. Otázkám významu technického vzdělávání v systému vzdělávání se věnovali Kropáč (3) a Dubovská (4). Informace o kvalitě výuky technické výchovy, které jsme získali na základě pedagogických praxí studentů pedagogické fakulty, a rozhovory s učiteli nás přivedly na myšlenku zorganizovat technickou soutěž pro žáky základních škol. 2

Technická soutěž

Na Pedagogické fakultě se uskutečnil 1. ročník technické soutěže, kterou garantovala katedra technické a informační výchovy. Technická soutěž byla vyhlášena pro žáky 6.-9. ročníků Základních škol Olomouckého kraje a byla zaměřena na tvůrčí produkt. Tvůrčí produkt je spojen s žákovským výsledkem tvořivé činnosti (výrobkem). Honzíková (5), v návaznosti na další publikace (Dětské výtvory). (Jurčová, 2009; Petrová, 1999), uvádí, že je možné dělit tvůrčí produkt na: Objektivní tvůrčí produkt, který má společenský význam, tedy neexistoval a posouvá vývoj dopředu (jde o vynálezy a objevy) Subjektivní tvůrčí produkt, nemá společenský význam, ale má význam pro rozvoj osobnosti V technické terminologii nenajdeme přesnější definici, která vymezuje pojem „technická soutěž“. V pedagogickém slovníku (Průcha 2013) se seznamujeme s pojmem „soupeření-interakce lidí v takové sociální situaci, v níž úspěch jedince (skupiny) závisí na tom, aby podal vyšší, lepší výkon než ostatní jedinci.“ Jediným pravidlem je překonání soupeře. Uvedené pravidlo však nemusí platit jen ve sportovních aktivitách. Podobně v technické výchově lze měřit výkon na základě předem stanovených hodnotících kritérií. Mohli bychom chápat technickou soutěž jako měřitelnou činnost, v jejímž výsledku se odráží více hodnotících kategorií (kritérií), např: žákovská dovednost, technické myšlení, fantazie, tvořivost, smysl pro přesnost, popř. design. Cíl soutěže Cílem vyhlášení soutěže, byla snaha vzbudit zájem žáků ale i učitelů výuku technicky zaměřených předmětů na základních školách. Podpořit nové možnosti získávání cenných zkušeností, které ovlivňují osobnostní charakter žáka na základě soutěživosti se zaměřením na jeho technickou odbornost. Sledovat dovednostní úroveň, technické myšlení a tvořivý potenciál žáků, technicky vybaveni kompetencemi vytvářet si představy a technickou proveditelnost a zpracovatelnost technických materiálů v materiální hodnotu – zhotovení výrobku na vybrané téma. Cíle sledované organizováním soutěže můžeme charakterizovat: a) Vytvořit vhodné podmínky pro organizaci technických soutěží, zejména: - Podpořit spolupráci se ZŠ, - získat podporu učitelů technických předmětů,

273


- zabezpečit finanční podporu PdF. b) Umožnit žákům se prezentovat a podpořit: - zájem, - dovednosti, - fantazii, - tvořivý výstup. c) Podpořit soutěživost žáků a rozvíjet jejich: - postoj k zodpovědnosti, - cílevědomost, - sebedůvěra, - sebereflexe, - ohodnocení. Organizace technické soutěže První kolo technické soutěže Celkem se do soutěže přihlásilo 50 žáků z 15 základních škol. Bylo organizováno na domovských základních školách, kde žáci plnili pod vedením učitele technický úkol na téma (hlavolam). Druhé kolo technické soutěže - semifinále Do semifinálového kola postoupilo 35 žáků, kteří nejlépe splnili zadaný technický úkol na téma (dopravní prostředek). Bylo organizováno na domovských základních školách, kde žáci plnili pod vedením učitele. Třetí kolo technické soutěže - finále Finálové kolo se uskutečnilo ve speciálních dílnách pro vzdělávání budoucích učitelů na katedře technické a informační výchovy PdF UP v Olomouci. Do finálového kola postoupilo deset nejúspěšnějších žáků. Téma a zaměření bylo věnováno oblasti, která bude pro žáka atraktivní a kde bude vytvořen prostor pro prezentaci jeho fantazie. Tématem bylo zvoleno „Mimozemská civilizace“ pro atraktivitu vymezené oblasti, kde se žáci mohli velmi dobře zorientovat a určit si směr splnění úkolu. Hodnocení soutěže Hodnocení žákovských vědomostí, dovedností a praktických výstupů je pro hodnotícího činitele vždy složitý proces. Zvláště u dětí jde převážně o citlivý proces, ke kterému je třeba přistupovat s plnou vážností a odborným posuzováním žákovských výstupů. Zajištění objektivního hodnocení je nutným předpokladem technické soutěže a je tedy závazné pro organizátora vymezit hodnotící kritéria, která budou sloužit odborné porotě k objektivnímu posuzování. Hodnocení odráží objektivní pohled na splnění žákovského cíle (technického úkolu na dané téma) a motivační aspekt, který vychází z ohodnocení výsledku žákovské dovednosti. Hodnotící kritéria - Nápad (výběr výrobku – tvar, velikost). - Technický materiál (vlastnosti tech. materiálů). - Technická stránka výrobku (pracovní operace, použití nástrojů, spojovaní jednotlivých částí. - Fantazie a představivost žáka (design).

274


-

Tvořivý potenciál žáka (provedení, nápaditost). Dynamika výrobku. Žákovská tvorba (podíl vlastní práce). Žákovská prezentace (vlastní ohodnocení).

Pro jednotlivá soutěžní kola se volila či preferovala hodnotící kritéria, odpovídající danému soutěžnímu úkolu. Výsledky soutěže Jak bylo výše uvedeno, zúčastnilo se technické soutěže cca 50 žáků z 15 základních škol. Z celkového počtu postoupilo do finálového kola 10 žáků. Motivační složka byla naplněna ohodnocením všech finalistů na základě celkového pořadí. Ceny na odměny sestávaly z hodnotného technického nářadí, nástrojů a pomůcek, které žáci mohou využít ve své další tvořivé činnosti. Jednou z finalistech byla i žákyně, jež poukazuje na zájem děvčat o tuto soutěž. K vážnosti soutěže přispělo i důstojné slavnostní předávání ohodnocení za nejlepší žákovské výstupy v reprezentativních prostorách a účast zástupce vedení Pedagogické fakulty. Závěr Lze tedy konstatovat, že vedle nejrůznějších možností, které se v pedagogické praxi nabízejí pro podporu technického vzdělávání žáků základních škol a snahu podpořit zájem o technické obory pro další studium se prokázalo, že technická soutěž splnila stanovený cíl. Technická soutěž je jednou z možných způsobů, jak přimět učitele k hlubšímu chápání technické výchovy a vytvářet vhodné podmínky pro technický rozvoj žáků na základních školách. Zájem žáků podílet se na technických soutěžích, měřit své schopnosti a dovednosti s ostatními vrstevníky je závislý od postoje učitele a jeho podpoře žáků k nabízeným tvůrčím činnostem. Úspěšnost podobných projektů je předurčena spoluprací organizátorů soutěže a učiteli základních škol. V rámci pořádané akce byl vytvořen prostor pro setkání a diskusi k problematice technického vzdělávání na úrovni základních škol a výměna názorů na dané téma, v neposlední řadě i seznámení se s přípravou budoucích učitelů technicky zaměřených předmětů na pedagogické fakultě UP v Olomouci. Literatura 1. MŠMT. Rámcový vzdělávací program. Praha: VÚP, 2005. 2. KVAPIL, L. Možnosti výchovy k tvořivosti při práci s některými technickými materiály na 1. stupni základní školy. Disertační práce. 2005. 106 s. a 1 příloh. UP, Pedagogická fakulta. 3. KROPÁČ, J., CHRÁSKA, M. Výchova v obecně technických předmětech. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2004. 190 s. ISBN 80-8055-734-9. 4. DUBOVSKÁ, R. a kol. Je základné a technické vzdelanie sůčasťou všeobecného vzdelania? In sborník konference UMB „Technické vzdělanie jako sůčasť všeobecného technického vzdelania“ Báňská Bystrica 2002, 462 s. ISBN 80-244-08978-X. 5. HONZÍKOVÁ, J. SOJKOVÁ, M. Tvůrčí technické dovednosti. Plzeň: ZČU Plzeň, 2014, 134 s. ISBN 978-80-261-0412-4. 6. PETROVÁ, A. Tvořivostv teorii a v praxi. Praha: Vodnář, 1999. 7. JURČOVÁ, M. Tvorivosť v každodennom životě a vo výzkume. Bratislava: Iris, 2009. Kontaktní adresa: Luděk Kvapil, Mgr. Ph.D. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 807, e-mail: [email protected]

275


SOFTWAROVÁ STAVEBNICE PRO VZDÁLENÉ LABORATOŘE

„iSES

REMOTE

LAB

SDK“

LUSTIG František, CZ Resumé Příspěvek prezentuje snadnost tvorby vzdálených experimentů pomocí nově vyvinuté stavebnice „iSES Remote Lab SDK“, která má připravenou sbírku cca deseti jednoduchých finálních příkladů, ze kterých může poskládat téměř libovolný vzdálený experiment i začátečník, neprogramátor. Měřicí aparatura, na které běží vzdálený experiment, může být jak známý měřicí systém ISES, tak i standardní komerční přístroje s USB, resp. COM rozhraním (např. zdroje, multimetry aj.), dále též krokové rotační i lineární pohony, digitální vstupně/výstupní zařízení, finální komerční školní pomůcky aj. Klíčová slova: vzdálené experimenty, fyzika, HTML5, JavaScript, mobilní a dotyková zařízení. SOFTWARE KIT „iSES REMOTE LAB SDK“ FOR REMOTE LABORATORY Abstract We present remote experiments now available for touch and mobile devices. Remote experiments are built with new software kit “iSES Remote Lab SDK“. We want to provide non-programming users creation of custom remote experiments. “iSES Remote Lab SDK” is independent on measuring apparatus (currently it is suited for ISES kit, measuring apparatus with COM or USB communication ports, for linear and stepper motors, for certain commercial devices etc.). Key words: remote experiments, Physics, HTML5, JavaScript, touch and mobile device. Úvod V příspěvku se spíše zaměříme na technologii vzdálených experimentů, na tvorbu vzdálených experimentů. První generace vzdálených experimentů byly vybudovány na Java apletech. Od roku 2012 však Java aplety začaly být omezovány samotným poskytovatelem Javy, protože se zde objevily bezpečnostní díry. Tato technologie se stala nepoužitelná a od roku 2013 se od Java apletů odklání téměř všichni uživatelé. Vzdálené experimenty pod Java aplety taktéž nefungovaly na chytrých telefonech, např. s operačním systémem Android, ani na tabletech s iOS. 1

Vzdálené experimenty nově s Java Scriptem Také na MFF-UK Praha přecházíme od roku 2013 při tvorbě vzdálených experimentů k používání Java Scriptu. Vzdálené experimenty tvoříme s novou softwarovou stavebnicí „iSES Remote Lab SDK“ (Dvořák, Kuriščák, Lustig, 2013). Filosofie této nové softwarové stavebnice je stejná jako u původní JavaApletové verze „ISES WEB Control“ (Dvořák, Lustig, 2003). Chceme umožnit i neprogramátorům sestavování vlastních vzdálených experimentů. S použitím Java Scriptu a HTML5 jsou naše vzdálené experimenty spustitelné i na mobilních dotykových zařízeních. Vzdálený experiment je aplikace typu server-klient. Na serverové straně je počítač s experimentem, na klientské straně je pouze počítač s prohlížečem typu Internet Explorer, Mozilla Firefox, Chrome aj., musí to být novější verze prohlížečů, které podporují skriptovací jazyky. Serverovou stranu se vzdáleným experiment tvoří počítač zapojený do sítě Internet. K tomuto počítači je připojena měřicí aparatura (např. náš systém ISES (Schauer, Lustig, Ožvoldová, 2009), (Schauer, Lustig, Dvořák, Ožvoldová, 2008) resp. jiné měřicí systémy (např. LabVIEW), resp. i tradiční přístroje a zařízení s rozhraním RS 232, či USB, např. multimetry, řiditelné zdroje, krokové

276


motory aj. Na serverové straně je samozřejmě reálný experiment. Na serveru musí samozřejmě běžet speciální programy – servery: MaesureServer –speciální program, který komunikuje s čidly např. soupravy ISES. Další nezbytný server je nějaký WebServer. My používáme volně šiřitelný Nginx. Jsou zde samozřejmě uloženy i vlastní WWW stránky k experimentu napsané v HTML kódu s vloženými JavaScriptovými widgety z nové stavebnice „iSES Remote Lab SDK“. A pokud chceme mít podporu on-line kamery, je ještě třeba spustit ImageServer, který přenáší obraz metodou streamu, resp. jednotlivými obrázky, které se rychle snímají. 2

Nová softwarová stavebnice „iSES Remote Lab SDK“ pro tvorbu vzdálených experimentů „iSES Remote Lab SDK“ ( internet School Experimental Studio for Remote Laboratory Software Development Kit) - internetové školní experimentální studio pro tvorbu vzdálených laboratoří je naše nová softwarová vývojová stavebnice pro vytváření vlastních vzdálených experimentů. „iSES Remote Lab SDK“ je nezávislá na měřicí aparatuře (prozatím umožňuje podporu vzdálených experimentů pro soupravy ISES, pro měřicí aparatury s COM a USB komunikací, pro lineární a rotační pohony, pro některé finální komerční experimenty aj.). Pozn.: doplněním příslušných pluginů pro další nové měřicí přístroje, měřicí systémy lze vzdálené experimenty postavit na téměř libovolných aparaturách). Stavebnice „iSES Remote Lab SDK“ je pouze software a obsahuje software MeasureServer a příslušné pluginy pro měřicí aparatury, ImageServer pro přenos videa z WEB kamer, standardní WebServer (nám se osvědčil volně šiřitelný Nginx) a sadu Java Scriptových objektů pro ovládání vzdálených experimentů. „iSES Remote Lab SDK“ obsahuje knihovnu cca 20 volně šiřitelných a Creative Commons (volně) šiřitelných komentovaných JavaScriptových objektů ve zdrojovém tvaru. Grafické JavaScripty se často nazývají widgety. Tyto widgety mohou zkušení programátoři sami upravovat. Widgety mají mnoho flexibilních užitečných parametrů, které jsou bohatě komentované a umožňují rychle „slepit“ i složitou měřicí a řídicí vzdálenou úlohu s přenosem dat i videa aj. i neprogramátorovi. Nový originální měřicí widget umožňuje nejenom vlastní naměření, ale třeba i průběžné spline vyhlazení dat, export různých formátů dat, grafický výstup a četnou další sofistikovanou funkčnost. Přímé připojení na server se vzdáleným experimentem umožňuje komunikační protokol WebSocket, který díky své obousměrnosti na klientské straně umožnil velice rychlou komunikaci se vzdáleným experimentem. „iSES Remote Lab SDK“ je stavebnice založená na JavaScriptu, protokolu HTML5 a protokolu WebSocket, což automaticky umožňuje tvorbu vzdálených laboratoří nejenom na PC, ale i na mobilních zařízeních, tabletech aj. 3

Sbírka ukázkových jednoduchých vzdálených úloh Pro začátečníky, kteří si chtějí vyzkoušet svoje vlastní vzdálené úlohy, jsme připravili „Sbírku jednoduchých vzdálených úloh“ jako např. vzdálený analogové záznam jedné veličiny (např. teplota) na čase, vzdálené analogové řízení jednoho kanálu (např. zapni relé), vzdálené ovládání digitálních vstupů, digitálních výstupů, časová závislost 2 a více veličin, XY závislost dvou vstupních, či výstupních veličin, vzdálené řízení krokových lineárních a otočných pohonů, vzdálený přenos dat z multimetrů s COM komunikací, záznam dat, export dat, přenos WEB kamery, aj. Příklady jsou napsány nejjednodušším způsobem, bez jakéhokoliv formátování, aby byl zřejmý kód programu. Tyto vzdálené jednoduché úlohy lze libovolně slučovat, kombinovat a dávají úžasné uspokojení všem začátečníkům. Začátečníci ihned mobilem, tabletem ovládají své vlastní vzdálené úlohy.

277


4

On-line pedagogický výzkum na základě logovacího systému Nejedná se o pedagogický výzkum v pravém smyslu slova, ale spíše o pedagogické šetření, pedagogická data získaná od každého uživatele vzdáleného experimentu. MeasureServer totiž také zahrnuje originální logovací systém, který nám kromě správy vzdálených experimentů poskytuje též informace ohledně měření každého klienta. Každá operace s experimentem je zapisována do souboru včetně časového údaje, po který je daná operace s experimentem prováděna. Poskytuje nám to nejenom zpětnou vazbu ohledně správy, chybovosti, ovládání aj. vzdáleného experimentu, ale hlavně zaznamenáváme postup měření daného studenta, žáka, či uživatele. Z logovacích souborů můžeme vyčíst chybný způsob měření, ihned zjistíme, zda jsou přístupy na experimenty pouze zkušební, testovací, bez úmyslu experiment naměřit a získat data z experimentu. Největší přínos ze vzdálených experimentů mají uživatelé, jejichž logy hlásí, že si experiment nejdříve otestují, potom naměří smysluplná data a nakonec si svá naměřená data stáhnou do svých počítačů přes Internet. Příslušné logovací soubory se dají přiřadit konkrétním uživatelům a učitel může vysledovat postup konkrétního studenta. Současná hardwarová základna pro stavebnici „iSES Remote Lab SDK“ Softwarová stavebnice „iSES Remote Lab SDK“ je v současné době implementována pro měřicí aparatury ISES (ISES-PCI, ISES-USB, ISES-link, nově ISES-LAN). Pozn.: ISES-LAN je nová měřicí souprava s přímou konektivitou do LAN. NEVYŽADUJE počítač, pouze se zapojí do LAN a spravuje se dálkově. Ale je možno ji po připojení monitoru používat i lokálně, není třeba PC. 5

Obr. 1 Souprava ISES-link

Obr. 2 Souprava ISES-USB

Obr. 3 Souprava ISES-PCI

Obr. 4 Moduly pro Fy, Che and Bi

278


Pro vzdálené experimenty je možné používat též universální měřicí přístroje s COM, resp. USB komunikací (např. multimetry UT-61E, napájecí zdroj s řízeným výstupem PSP 12010, enviromentální multimetr DT-223 aj.). Pozn.: pro universální měřicí přístroje NENÍ potřeba souprava ISES.

Obr. 5 Universální měřicí přístroje s COM, či USB komunikací (např. . multimetr UT-61E, environmentální multimetr DT-223, zdroj PSP 12010), které jsou implementovány ve stavebnici iSES Remote Lab SDK

Pro tvorbu vzdálených experimentů jsou do stavebnice „iSES Remote Lab HDK“ implementovány též i lineární a rotační pohyby s velkým polohovacím rozsahem XYZ (10 cm až 1 m, posuv po 0,1 mm).

Obr.6 Universální rotační a lineární krokové pohony, které jsou implementovány ve stavebnici iSES Remote Lab SDK

Softwarová stavebnice „iSES Remote Lab SDK“ umožňuje vzdálené ovládání kompletních školních experimentů, např. máme připojenou i komerční aparaturu „Franck-Hertz experiment“ od firmy Phywe. Implementace dalších přístrojů a aparatur je jenom otázkou vytvoření nových pluginů. Jsme schopni vytvořit pluginy pro libovolnou aparaturu na zakázku.

279


Obr .7 Tovární laboratorní experiment „Franck-Hertz experiment“ firmy Phywe (vlevo), který je též implementovaný ve stavebnici iSES Remote Lab SDK (vpavo). http://194.160.213.12/index_js.html na PřF UKF Nitra, http://147.251.193.82/index.html na Ped fakultě MUNI v Brně. 6

Rozcestník se vzdálenými experimenty Ukázky vzdálených experimentů postavených s „iSES Remote Lab SDK“ jsou k vidění 7/24/365 na http://www.ises.info/index.php/cs/laboratory resp. na http://www.eedu.eu , kde jsou též i natočené videosekvence, jak se s experimenty pracuje. Experimenty mají i textové návody a pokyny pro měření i ukázková zpracování. V současné době máme 18 vzdálených experimentů na středoškolské a vysokoškolské úrovni, které volně nabízíme k využití ve vašich projektech, ve výuce, ale i ve volnočasových aktivitách. Seznam vzdálených experimentů:

Obr. 8 Elektromagnetická indukce http://kdt-20.karlov.mff.cuni.cz/ovladani_2.html

Obr. 9 RLC – sériový obvod http://kdt-30.karlov.mff.cuni.cz

Dále již jenom výčet některých dalších vzdálených experimentů: Studium radioaktivity (5 experimentů) VA char. LED, Planckova konstanta Usměrňovač:

http://kdt-38.karlov.mff.cuni.cz/choice_cz.html http://kdt-33.karlov.mff.cuni.cz/ http://kdt-19.karlov.mff.cuni.cz

280


Mapa stanic monitorujících přirozené radiační pozadí http://kdt-1.karlov.mff.cuni.cz Meteorologická stanice http://kdt-16.karlov.mff.cuni.cz/cz/mereni.html Ohyb na štěrbině, Heisenbergův princip http://kdt-13.karlov.mff.cuni.cz/sterbina_js.html Vlastní a vynucené kmity na pružině http://kdt-17.karlov.mff.cuni.cz Vnější fotoefekt http://kdt-29.karlov.mff.cuni.cz Řízení výšky vodní hladiny http://kdt-34.karlov.mff.cuni.cz/en/mereni.html Některé vzdálené experimenty postavené na stavebnici „iSES remote Lab SDK“ nám běží i na jiných školách a fakultách, např: Kmity na pružině http://remote-lab.fyzika.net/experiment/05/experiment-5.php?lng=cs. na Gymnáziu J. Vrchlického, Klatovy Franckův-Hertzův experiment (Phywe aparatura) http://147.251.193.82/index.html na Pedagogické fakultě MU Brno. Další vzdálené experimenty vytvořené na widgetech a serverech naší stavebnice „iSES remote Lab SDK“ jsou na Pedagogické fakultě v Trnavě, na Přírodovědecké fakultě UKF v Nitře. A brzy budou obnoveny další vzdálené experimenty na MFF-UK Praha: Polarizace světla, Faradayův jev, Mapování magnetického pole, Magnetické pole v cívce aj, které již fungovaly pod Java aplety a nyní se předělávají pod Java Script. Závěr

Očekáváme, že nové technologie vzdálených experimentů s Java Scriptem, které fungují i na mobilních zařízeních, vzbudí zájem u mladé generace. Na obr. 3 je vzdálený experiment Elektromagnetická indukce spuštěný na tabletu a chytrém mobilním telefonu. Mobilní telefony jsou ve škole kontroverzní téma. Prakticky všude při výuce jsou zakázány. Ale chytré telefony (smartphony) nahrazují kalkulačku, stopky, kameru, GPS, aj. A chytré aplikace v mobilu přinášejí možnost práce se zvukem, světlem, měřit rychlost, zrychlení, záznam zvuku i videa. Nedocenitelné je spojení do Internetu, do mailových stránek, do úložišť všeho druhu.

Ob. 10 Vzdálený experiment „Elektromagnetická indukce“, na mobilním zařízení iPad a na mobilním telefonu. Zakázat osobní, vlastní mobilní zařízení nebo je aktivně využívat? Trend používat vlastní mobilní zařízení se anglicky označuje jako BYOT/BYOD Bring Your Own Technology/Device a

281


zabývají se jím nejenom školy, ale i firemní sféry. Umožnit, či zakázat přístup do databází z “neidentifikovatelných” zařízení?! Sociální sítě se s prudkým nástupem chytrých telefonů stávají všudypřítomné. Již nejsme vázáni pouze na počítač a na třídu. Jsme ve “škole beze zdí”. Literatura 1. LUSTIG, F.- DVOŘÁK, J. 2003. ISES WEB Control - software pro vzdálené laboratoře se soupravou ISES. Výroba učebních pomůcek PC-IN/OUT, U Druhé Baterie 29, 162 00 Praha 6, tel. 602 858 056, Praha. 2. DVOŘÁK, J. - KURIŠČÁK, P. - LUSTIG, F. 2013. iSES Remote Lab SDK – internet School Experimental Studio for Remote Laboratory Software Development Kit. http://www.ises.info/index.php/en/systemises/sdkisesstudio. e-mail: [email protected], [email protected], [email protected], Business and License Agreement: SME RNDr. František Lustig. U Druhé Baterie 29, 162 00 Praha 6, phone +420 602 858 056. 3. SCHAUER, F. - LUSTIG, F. - OŽVOLDOVÁ, M. 2009. ISES - Internet SchoolExperimental System for Computer-Based Laboratories in Physics. Innovations 2009 (USA). World Innovations in Engineering Education and Research. iNEER Special Volume 2009. chapter 10. pages 109-118. ISBN 978-0-9741252-9-9. 4. SCHAUER, F. - LUSTIG, F. – DVOŘÁK, J. - OŽVOLDOVÁ, M. 2008 Easy to build remote laboratory with data transfer using ISES – Internet School Experimental System ISES. Eur. J. Phys. 29. 753-765. Kontaktní adresa: František Lustig, doc.RNDr., CSc., Kabinet obecné výuky fyziky, Matematicko-fyzikální fakulta UK Praha, Ke Karlovu 3, 121 16 Praha 2, ČR, tel: +420 602 858 056, e-mail: [email protected]

282


PŘÍRODNÍ A TECHNICKÉ PAMÁTKY JAKO NÁMĚT PRO PŘÍHRANIČNÍ SPOLUPRÁCI A VÝZKUM MACH Petr, CZ Resumé Článek pojednává o mezinárodním projektu, který řeší problematiku česko – bavorského pohraničí z hlediska přírody, techniky a kultury v historických souvislostech. Projekt zahrnuje okresy Tachov, Domažlice a Klatovy na české straně hranic. Bavorská strana zahrnuje okresy Tirschenreuth, Neustadt a.d. Walnaab, Schwandorf, Cham, Regen a Freyung – Grafenau. Národní park a Chráněná krajinná oblast Šumava tvoří spolu s Národním parkem Bavorský les jednotný jedinečný přírodní celek, který je pod ochranou UNESCO. Jednotlivé řešitelské týmy se zaměřily na zkoumání společných rysů i odlišností obou kultur v příhraničí. Standardní metodika výzkumu byla často rozšířena o kvalitativní metody orální historie. Článek se zaměřuje především na oblast technických památek a historii řemesel. Klíčová slova: technické památky, česko – bavorské pohraničí, historie řemesel, orální historie. WILDLIFE AND TECHNICAL SIGHTS AS THE TOPIC OF THE CROSS-BORDER COOPERATION AND RESEARCH Abstract The article deals with an international project concerning the issues of the Bavarian border area with respect to wildlife, technology and culture in historical context. The project includes the counties of Tachov, Domažlice and Klatovy on the Czech territory and the counties of Tirschenreuth, Neustadt a.d. Walnaab, Schwandorf, Cham, Regen and Freyung – Grafenau on the Bavarian side of the border. Šumava National Park, Šumava Reserve and Bayerische Wald National Park form a unique UNESCO protected wilderness complex. Particular investigation teams were aimed at the exploration of common features as well as the differences of both cultures present in the border area. Standard research methods were often enhanced by using qualitative methods of oral history. The contribution is mainly aimed at the field of technical sights and the history of crafts. Key words: technical sights, Czech - Bavarian border area, history of crafts, oral history. Úvod Oblast Šumavy, Českého lesa, Bavorského lesa a Hornofalckého lesa je prostor, kde se po staletí stýkají dvě odlišné kulturní společnosti – slovanská a germánská. Hory a hluboké lesy zde vytváří přirozenou zemskou hranici, na které žili po dlouhá staletí Češi a Němci v poměrně dobrých vzájemných vztazích. Od třicátých let minulého století však došlo k zásadním změnám i v tomto regionu. Tragické události druhé světové války, následné bipolární politicko ekonomické rozdělení světa poznamenaly i život v pohraničí. Rozpad východního bloku, demokratizace naší společnosti a integrace naší země do EU vytvořily prostor pro podrobnou vědeckou analýzu kulturně historických vztahů v česko – bavorském pohraničí (1). To je hlavním cílem mezinárodního projektu č. 362, cíl 3, Česká republika – Svobodný stát Bavorsko, 2015. Hlavním výstupem tohoto projektu bude didaktický regionální text pro vlastivědnou výuku žáků škol v českém a bavorském příhraničí. Článek je zaměřen pouze na technické památky regionu a historii řemesel.

283


1

Vymezení regionu Vzhledem k cílům výzkumu bylo nejdříve nutné přesněji vymezit geografický prostor česko–bavorského příhraničí. Řešitelský tým stanovil pásmo široké přibližně 30 kilometrů souměrně v bavorském i českém území. Na bavorské straně je v tomto prostoru z územně správního hlediska šest okresů. Nejsevernější je okres Tirschenreuth. Hornofalcký les dával dřevo pro řadu výrobních odvětví, dalšími zdroji jsou živce, křemen a kaolín. V současnosti převládá strojírenské a elektrotechnické odvětví. Okres Neustadt je proslulý historickými sklárnami, hamry a mlýny. Kromě sídelního města jsou známá především města Bärnau, Flossenbürg, Weiden a další. Okres Schwandorf je rozhraním Hornofalckého lesa a Bavorského lesa. Naleziště uhlí a rud vytvářela podmínky pro těžký průmysl, výrobu automobilových komponentů a chemický průmysl. Okres Cham tvoří také rozhraní Hornofalckého a Bavorského lesa. Tento hornatý kraj je bohatý především na dřevo a křemen. Proto je zde tradiční výrobou sklářství. Významná centra jsou Furth im Wald, Neukirchen a Waldmünchen. Okres Regen je podstatnou částí Národního parku Bavorský les. Střediska Bayerich Eisenstein, Bodenmais, Frauenau, Zwiesel a další jsou známa sklářskou výrobou, dolováním drahých kovů a množstvím regionálních muzeí. Okres Freyung – Grafenau je proslulý několika skanzeny lidové architektury a řemesel. Oblast výzkumného zájmu na české příhraniční straně zahrnuje okresy Tachov, Domažlice a Klatovy. 2 Metodologie výzkumu Přírodní a technické památky všeobecně jsou letitým předmětem zájmů historiků, výzkumníků a odborníků. Tyto objekty tvoří součást kulturně historického bohatství národa. Na druhou stranu je v současné době řada cenných objektů nenávratně ničena v důsledku restitučních a tržních procesů. Řešitelský tým zvolil jako základní metodu studium historických pramenů, archivních dokumentů, muzeálních dokumentů a expozic. Cenné informace byly získány z publikací regionálních muzeí (2). Řešitelský tým se také mohl opřít o výstupy obdobných výzkumných projektů, které byly řešeny na Západočeské univerzitě (3). Důležitým zdrojem vstupních informací byly materiály Národního technického muzea v Praze. Soupis technických památek na našem území, který byl vytvořený NTM před více než dvaceti lety již postrádá aktuálnost (4). Dokumentuje ale vysokou rychlost degradace historicky cenných a nenahraditelných průmyslových památek. Nejnovější přehled o skutečném stavu technických památek vytvořilo Výzkumné centrum při Českém vysokém učení technickém v Praze. Vznikla tištěná i veřejně přístupná Mapa průmyslového dědictví (http://industrialnitopografie.cz). Protože výstupy projektu mají odrážet skutečný současný stav objektů, bylo by použití pouze těchto metod příliš akademické, odtržené od skutečné reality. Volil jsem proto metodu orální historie jako jednu ze stěžejních metod. Pro účely studia technických památek není tato metoda příliš často využívána. Její nevýhodou je velká časová náročnost. Vyhledávání pamětníků, kteří jsou ochotni spolupracovat, organizace kontaktu s nimi, práce v terénu, to vše znamená stovky hodin a stovky projetých kilometrů. Zisk je především v autentičnosti, získání jedinečných snímků, získání originálních detailů. Takto získané údaje je však nutné komparovat s jinými relevantními zdroji. V případě technických památek na bavorské straně jsem získal několik pamětníků, kteří žili v obou státech a byli schopni podat autentická svědectví o technických památkách a jejich osudech na obou stranách hranic. Jedním i z nich byl Wilfried Kreis z Eschlkamu. Pro vlastní výstup z oblasti technických památek česko-bavorského pohraničí jsem použil metodu párování oborů a objektů. Zpracovány byly informace o objektech podle oboru činnosti na

284


české straně a o obdobných objektech na protilehlé straně hranic. Vyniklo tak vzájemné propojení řemeslníků, podnikatelů, podobné využívání přírodních zdrojů v českém i bavorském pohraničí. Tím se prakticky rušila v minulosti státní hranice. 3

Průřez památkami Základní členění technických památek jsem provedl podle přírodních zdrojů a materiálů, které zpracovávaly. Největším přírodním bohatstvím a zdrojem materiálu a energie jsou hluboké lesy. Lesy poskytovaly dřevo jako výchozí materiál i jako surovinu (například pro sklárny). Dřevem se topilo, sloužilo ke stavbě obytných domů, hospodářských budov, kostelů, výrobních objektů – pil, mlýnů, hamrů, hutí atd. Energii pro pohon dodávaly potoky a řeky regionu. Z historických objektů vodních pil jsou dnes dochovány na české straně pila Františka Bierneta v Modravě, nebo pila B. Urbánka v Chlumu u Hartmanic. Na bavorské straně najdete ucelenou přehlídku historie bavorských pil, mlýnů ve skanzenu lidové architektury v Tittlingu.

Obr. 1 Bavorští dřevaři (soukromý archiv) Významným dřevařským odvětvím v celém příhraničí bylo sirkařství (5). Proslulé jsou sirkárny v Sušici (zakladatelé V. Scheinost a B. Furth). Párovou metodou najdete obdobnou výrobu na bavorské straně v Grafenwiesenu. Dřevo se z příkrých svahů dopravovalo k řekám nebo k vybudovaným plavebním kanálům. Unikátní dílo vytvořené na konci 18. století J. Rosenauerem nese název Wchynicko-tetovský kanál. Na bavorské straně najdeme obdobné dílo s historickou plavební nádrží v blízkosti Frauenau. Nejvýznamnějším odvětvím regionu bylo však sklářství. Zdroje surovin a energie, obchodní cesty atd. daly vzniknout velkému počtu skláren a navazujících dílen (brusíren, leštíren). Jedna z nejstarších sklářských hutí v Českém lese pracovala blízko zaniklé osady Mostek. Dnes ji připomíná jen název osady Stará Huť. Průzkumem v terénu lze ještě najít pozůstatky sklářských hutí.

Obr. 2 Pozůstatky hutě v terénu (autorský snímek)

285


V Peci na domažlickém okrese je zachována původní budova leštírny a brusírny skla, jako jediná v Plzeňském kraji (6). Sklářské rody Eisnerů, Müllerů, Spaunů, Gerlů, Adlerů, Abelů, Hafenbrädlů a další mají své kořeny v Bavorsku. Pro skláře vlastně neplatila zemská hranice.

Obr. 3 Muzeum skla Frauenau (autorský snímek) Bohatou historii bavorských skláren dokumentuje Bavorská sklářská cesta. Je dlouhá více než 250 km a vede celým Bavorskem. Na této cestě leží i Zwiesel, kde byla v roce 1421 založena první sklárna v Bavorsku. Párově najdete sklářskou cestu i na české straně. Třísetletou historii poznáte na Sklářské cestě na Železnorudsku. Česko - bavorské příhraničí je bohaté také na ložiska železných rud a barevných rud. Zmíním se proto o některých památkách z tohoto oboru. Objekty z počátku zpracování železných rud (13. století) již v krajině nenajdeme. V dobrém stavu se zachovaly některé zkujňovací a nářaďové hamry. Jeden z nejzachovalejších hamrů najdete v Městišti na Klatovsku.

Obr. 4 Hamr v Městišti (autorský snímek) Starou kovárnu s původním vybavením najdete také ve Velharticích. Historickou kovárnu si můžete prohlédnout ve Furth im Waldu. Významná byla i ložiska barevných kovů (včetně těch nejdražších). Byly to rudy: olova, cínu, zinku, niklu, antimonu, kobaltu, wolframu, ale i stříbra a zlata. V Plané si vybudovali Šlikové v polovině 17. století dokonce mincovnu. Kromě mincovny je přístupná i unikátní zachovalá štola Ondřej Šlik, ve které je expozice rudného hornictví. Párově najdete v bavorském městě Bodenmais v nitru hory Silberbergu historický důl s fascinující expozicí hornictví v regionu. Křemenné žíly v sobě ukrývaly také zlato. V okolí Kašperských Hor na Cestě zlatokopů uvidíte několik zlatonosných štol. V blízkosti města najdete i základy objektů na úpravu zlatonosné rudy: pražírny a stoupy.

286


Obr. 5 Zlatinky z Rejštejna (autorský snímek) O historii hornictví a mineralogii v Bavorsku se poučíte v důlní expozici Fürstenzeche. Provede vás historií těžby stříbra a fluoritu a minerálů v geologické oblasti Lamer Winkel. Vzhledem k rozsahu charakteru příspěvku nelze uvést další obory technických památek česko bavorského příhraničí. Zajímavé jsou objevy historických mlýnů, malých elektráren, hrnčířských a porcelánových manufaktur. V pohraničí se zpracovávaly i netradiční materiály jako perleť. Historicky zajímavé je, že obdobné podniky existovaly na obou stranách hranic. V Tachově v roce 1890 pracovala továrna H. Adlera na zpracování perleti. Obdobně v bavorském Bärnau vyráběl J. Müller od roku 1895 perleťové knoflíky. 4

Výstup projektu Hlavním výstupem projektu je vytvoření didaktického textu Vlastivěda česko - bavorského pohraničí. Text bude napomáhat osvojení širších vlastivědných, kulturních, technických poznatků žáků základních i středních škol v širokém společensko-historickém kontextu. Publikace chce představit region jako přátelskou a demokratickou oblast pro oba národy. Součástí publikace je i mapová dokumentace. Další částí je také dokumentační video a metodická příručka. To umožňuje využít publikaci také jako učebnici. Na projektu spolupracovalo výrazně Centrum Bavaria Bohemia Schönsee. V průběhu práce na projektu projevilo bavorské Kultusministerium zastoupené odborem školství ve Schwandorfu zájem o tuto publikaci. V jednání je možnost získání pro publikaci doložky jako pomocný učební text pro bavorské školy. Závěr Práce na projektu byla velice přínosná nejen z hlediska odborného a historického. Především setkání s místními pamětníky, jejich postoje a názory na zachování a smysluplné využití technických památek odhalovalo hluboké kulturně historické kořeny obou národů.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Literatura BALK, R. Die Grenze zwischen Bayern und Böhmen. In Franz Amberger. Grenzenlos. Straubing, 2000. s. 187 – 196. ISSN 1406 – 8593. HORPENIAK, V. (ed.) Vlastivědný sborník Muzea Šumavy. Sklářství – Zlatá stezka. Kašperské Hory: Muzeum Šumavy Sušice, 2001. Dokoupil, J. Život v česko-bavorském pohraničí - příroda, lidé, památky, vývoj po listopadu 1989. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2011. ISBN 978-80-261-0079-9. Rasl, Z. (ed.) Průvodce po technických památkách v Čechách, na Moravě a ve Slezsku. Praha: Národní technické muzeum, 1991. ISBN 80-7037-024-6. CIHLÁŘ, T. Pošumavské sirkárny. Pačejov: Škola hrou, 2004. ISBN 80-239-3080-X. PROCHÁZKA, J. Sklářství v Českém lese na Domažlicku a Tachovsku. Domažlice: Nakladatelství Českého lesa, 2015. ISBN 987-80-86125-97-8.

287


Kontaktní adresa: Petr Mach, PaedDr., CSc. Katedra matematiky, fyziky a technické výchovy, Fakulta pedagogická ZČU v Plzni, Klatovská 51, 306 14 Plzeň, ČR tel. +420 377 636 500, e-mail: [email protected]

288


INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE A STUDENTI MEIER Miroslav, CZ Resumé Příspěvek přináší výsledky šetření, které se zabývalo způsoby využívání informačních a komunikačních technologií studenty v kombinované a prezenční formě studia. Uvedeny jsou rozdíly mezi uvedenými skupinami studentů. Klíčová slova: informační a komunikační technologie, Internet, studenti, studium. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AND STUDENTS Abstract The paper presents the results of the investigation, which dealt with ways of using information and communication technologies of students in combined study and of students in full-time study. Described are the differences between the groups of students. Key words: information and communication technologies, Internet, students, studies. Úvod Informační a komunikační technologie se staly běžnou součástí životů lidí velké části nynější populace. Používány jsou v mnoha různých profesích, řada z nás využívá informační a komunikační technologie ve volném čase, stále častěji jsou začleňovány do výuky všech druhů a stupňů škol. Jak ale využívají informační a komunikační technologie studující, kteří se připravují na práci s dětmi a mládeží – konkrétně studující Fakulty přírodovědně-humanitní a pedagogické Technické univerzity v Liberci (dále FP TUL)? Jsou v této oblasti rozdíly mezi studujícími v prezenční a kombinované formě studia? Lze příp. zjištění využít při vzdělávání těchto studentek a studentů? Na tyto otázky jsme hledali odpovědi v šetření, jehož výsledky přinášíme v následujícím textu. 1 Propozice šetření Šetření bylo realizováno formou dotazníků mezi studentkami a studenty prvního ročníku FP TUL. Dotazník byl anonymní, distribuován byl osobně. Obsahoval položky škálové, dichotomické, polouzavřené i položky s otevřenou odpovědí. Obsažena byla i jedna položka s uzavřenou odpovědí. V této části uvedeme výsledky položek, kterými jsme zjišťovali tzv. demografická data o respondentech. Prvním takovým údajem jsou data o věkovém složení respondentů, které je zachyceno v grafu 1.

Graf 1 – Věkové složení respondentů

289


Průměrný věk respondentů z prezenční formy studia byl 20,6 roku, u respondentů z kombinované formy studia to bylo 24,7 let. Mezi respondenty z prezenční formy studia bylo 81 % žen, v případě respondentů z kombinované formy studia to bylo dokonce 93 %. To odpovídá skutečnosti, že na pedagogicky orientovaných fakultách studují významně častěji ženy než muži. Všichni respondenti z prezenční formy studia měli středoškolské vzdělání, mezi respondenty z kombinované formy studia byl jeden absolvent vyšší odborné školy a dva lidé s bakalářským vysokoškolským vzděláním. Dohromady bylo respondentů 77 (48 studovalo v prezenční formě studia, 29 ve formě kombinované – to je v souladu s tím, že na fakultě studuje více studujících v prezenční formě studia). Jednalo se o studující prvních ročníků, kteří byli dotazováni během zimního (tedy jejich prvního) semestru na fakultě. 2 Dosažená zjištění Dotazníky byla mj. zjišťována četnost využívání informačních a komunikačních technologií při různých aktivitách. Právě na aktivity s informačními a komunikačními technologiemi se v tomto textu zaměříme. Respondenti měli ve škálových položkách označit, jak často se té či oné aktivitě věnují. Škála byla od jedné do devíti. Jednička reprezentovala nevěnování se dané aktivitě, devítka naopak znamenala, že dané aktivitě se respondent věnuje nejčastěji. Zajímalo nás, s čím studující na fakultu přicházejí. Proto jsme šetření realizovali v zimním semestru mezi studentkami a studenty prvních ročníků a současně jsme se nezajímali o využívání informačních a komunikačních technologií specificky při vzdělávání, nýbrž nás zajímalo jejich „běžné“ využívání.

Graf 2 – Využívání informačních a komunikačních technologií Jednotlivé aktivity, na které jsme se respondentů ptali, a výsledky nejprve vždy pro respondenty z prezenční formy studia (sloupce modré barvy), pak pro respondenty z kombinované formy studia (sloupce červené bravy) a nakonec za obě formy studia dohromady (sloupce zelené barvy) vidíme v grafu 2. Data jsou v grafu 2 seřazena dle hodnot aritmetických průměrů za obě skupiny respondentů dohromady. Nejčastěji se obě skupiny respondentů věnovaly vyhledávání informací prostřednictvím Internetu, s malým odstupem následuje prohlížení webových stránek, s větším odstupem pak psaní e-mailů, psaní a úprava textu, komunikace prostřednictvím instant messagingu, stahování hudby, stahování filmů, práce s digitálními fotografiemi, stahování software, vytváření

290


tabulek grafů, hraní her. Nejméně často se respondenti věnovali navštěvování tzv. nebezpečných webových stránek a programování. První tři nejčastěji realizované činnosti nejsou překvapením. Překvapením není ani aktivita, která se umístila na posledním místě – programování. To zůstává doménou stále poměrně malé skupiny populace. Co jsme nečekali, je to, že hraní her a navštěvování tzv. nebezpečných webových stránek byly označeny jako třetí a druhé nejméně často realizované aktivity. Tabulka 1:Výsledky t-testu mezi studujícími v prezenční a kombinované formě studia t-test; grupováno dle formy studia, 1 – prezenční, 0 – kombinovaná, počet respondentů 77 Aktivita

Průměr 1 Průměr 0

t

P

Směrodatná Směrodatná F – Počet Počet platných 1 platných 0 odchylka 1 odchylka 0 poměr

P– rozptyl

Vyhledávání

6,90

6,97

-0,17

0,87

48

29

1,68

1,82

1,18

0,61

Prohlížení webu

6,35

6,35

0,02

0,98

48

29

1,69

2,18

1,65

0,13

Psaní e-mailů

4,67

5,31

-1,26

0,21

48

29

2,19

2,17

1,01

0,99

Psaní textu

4,21

4,35

-0,31

0,76

48

29

1,84

1,86

1,01

0,95

Komunikace IM

4,77

3,38

2,50

0,02

48

29

2,26

2,54

1,26

0,47

Stahování hudby

4,56

3,45

1,96

0,05

48

29

2,27

2,65

1,37

0,34

Stahování filmů

4,56

3,41

1,82

0,07

48

29

2,62

2,80

1,14

0,67

Práce s dig. fotografií

3,29

3,31

-0,04

0,97

48

29

2,10

2,25

1,15

0,66

Stahování SW

2,96

2,41

1,19

0,24

48

29

1,66

2,35

2,00

0,04

Tabulky, grafy

2,56

2,59

-0,07

0,95

48

29

1,52

1,64

1,17

0,63

Hraní her

3,00

1,83

2,36

0,02

48

29

2,57

0,97

7,07

0,00

Nebezpečné web. stránky

1,71

1,45

0,81

0,42

48

29

1,52

1,06

2,06

0,04

Programování

1,96

1,07

2,94

0,004

48

29

1,61

0,26

39,01

0,00

Dále jsme porovnali pomocí Studentova t-testu hodnocení jednotlivých aktivit studujícími z prezenční a studujícími z kombinované formy studia. Z tabulky 1 je zřejmé, že ze třinácti různých aktivit s informačními a komunikačními technologiemi byl zjištěn statisticky významný rozdíl pouze u tří aktivit (v tabulce 1 jsou označeny tučným řezem písma). Jedná se o komunikaci prostřednictvím instant messagingu, hraní her a programování – ve všech třech případech se těmto aktivitám statisticky významně častěji věnují respondenti, kteří patří mezi studující z prezenční

291


formy studia. Máme za to, že rozdíl může být způsoben např. tím, že studující z prezenční formy studia (na rozdíl od studujících z kombinované formy studia) většinou nemají žádné stálé zaměstnání, popř. vlastní rodinu – děti a díky tomu mají více času se věnovat právě těmto aktivitám. Celkově ovšem nejsou rozdíly mezi respondenty „dramatické“. Závěr O využívání informačních a komunikačních technologií při vzdělávání se poměrně často na laické i odborné úrovni diskutuje. V poslední době vzbudil ohlas záměr Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy distribuovat žákům na prvním i druhém stupni základních škol počítačové tablety. Reakce jsou – jak už to bývá – kladné (1) i záporné (2). Realisticky se na věc dívají např. Neumajer (3) a Kopecký (4). S počítačovými tablety a stejně tak i s ostatními informačními a komunikačními technologiemi je to jako s jinými „prostředky“ využívanými při výchově a vzdělávání – mohou být využívány jak ku prospěchu, tak i k neprospěchu výchovně-vzdělávacího procesu – a především ku prospěchu či neprospěchu žáků. Informační a komunikační technologie mají být vždy využívány s ohledem na konkrétní okolnosti, s přihlédnutím a zohledněním specifik konkrétní školy, třídy, žáka. Při dodržení tohoto postulátu lze informační a komunikační technologie při výchově a vzdělávání mnohdy s úspěchem využívat – a to nejen u dětí, žáků a studentů intaktních, ale i u těch se speciálními vzdělávacími potřebami, jejichž vzdělávání po přijetí letošní novely školského zákona čeká řada změn. Využívání informačních a komunikačních technologií u žáků se speciálními vzdělávacími potřebami jsme se věnovaly v jiném výzkumu, jehož výsledky jsou uvedeny např. v (5), (6), (7). Na tyto nové „výzvy“ mají být připravováni i budoucí pedagogičtí pracovníci v rámci pregraduálního i postgraduálního studia na fakultách, na kterých se profesně připravují. Neboť informační a komunikační technologie nejsou samy o sobě „spásou“, „ideálem“, který „vyřeší“ všechny problémy našeho školství. Jsou pouze jedním z prostředků, které lze při výchově a vzdělávání využívat. Pokud má být využívání informačních a komunikačních technologií co možná nejlepší, je třeba na jejich používání připravovat budoucí pedagogy během jejich pregraduálního studia, resp. pedagogy stávající v rámci postgraduálního vzdělávání. Postgraduální (resp. v podstatě celoživotní) vzdělávání je s ohledem na rychlý vývoj informačních a komunikačních technologií nezbytné. Aby mohlo studium na fakultách probíhat optimálním způsobem, je vhodné mít představu o tom, jakým způsobem při nástupu na fakulty studentky a studenti informační a komunikační technologie využívají a právě k nabytí takové představy slouží data z šetření, o kterém referoval náš text. Literatura 1.

2.

3.

4.

KOPECKÝ, J., 2015. Tablet pro prvňáčky zadarmo a na druhém stupni znovu, sní Chládek. In: iDNES.cz [online]. 15. 4. 2015 [vid. 11. 5. 2015]. Dostupné z: http://zpravy.idnes.cz/tabletpro-prvnacky-zadarmo-a-na-druhem-stupni-znovu-sni-chladek-pxj/domaci.aspx?c=A150415_134634_domaci_kop KLAUS, V., 2015. Tablety zdarma do škol? A pro žákyně poníka s mašlí. In: Novinky.cz [online]. 4. 5. 2015 [vid. 11. 5. 2015]. Dostupné z: http://www.novinky.cz/komentare/368619komentar-tablety-zdarma-do-skol-a-pro-zakyne-ponika-s-masli-vaclav-klaus-ml.html NEUMAJER, O., 2014. Tabuizované tablety do škol. In: RVP – metodický portál [online]. 16. 4. 2014 [vid. 11. 5. 2015]. ISSN 1802-4785. Dostupné z: http://spomocnik.rvp.cz/clanek/18827/ KOPECKÝ, K., 2015. Mýty o zavádění tabletů do škol aneb Omyly Marcela Chládka. In: Blog.Respekt.cz [online]. 18. 4. 2015 [vid. 11. 5. 2015]. ISSN 1801-1446. Dostupné z:

292


5.

6.

7.

http://kopeckykamil.blog.respekt.ihned.cz/c1-63882760-myty-o-zavadeni-tabletu-do-skolaneb-omyly-marcela-chladka MEIER, M., 2014. Informační a komunikační technologie vhodné pro edukaci žáků se speciálními vzdělávacími potřebami. In: CHRÁSKA, M., KLEMENT, M., SERAFÍN, Č., HAVELKA, M., eds. Trendy ve vzdělávání 2014 [CD]. 1. vyd. Olomouc: Gevak, s. 230–233. ISBN 978-80-86768-89-2. MEIER, M., PEŠAT, P., 2014. Podpora využívání prostředků ICT při edukaci žáků se speciálními vzdělávacími potřebami. In: DRTINA, R., CHROMÝ, J., KOTKOVÁ, M., eds. Modernizace vysokoškolské výuky technických předmětů [CD]. Hradec Králové: Gaudeamus, s. 58–62. ISBN 978-80-7435-384-0. PEŠAT, P., MEIER, M., 2014. Současné trendy využití ICT ve vzdělávání žáků se speciálními vzdělávacími potřebami. In: HUTYROVÁ, M., SOURALOVÁ, E., CHRASTINA, J., DOLEJŠ, M., MOUDRÁ, L., eds. Jinakost ve speciálněpedagogickém kontextu. 1. vyd. Olomouc: UP, s. 144–152. ISBN 978-80-244-4290-7.

Kontaktní adresa: Miroslav Meier, Mgr. Ph.D., Katedra sociálních studií a speciální pedagogiky, Fakulta přírodovědně-humanitní a pedagogická TU Liberec, Studentská 2, 461 17, Liberec, ČR, tel. 485 354 326, e-mail: [email protected]

293

FEATURES OF FORMATION CONSCIOUSNESS

OF

UKRAINIAN

ECONATIONAL

NAGORNIUK Oksana – SHE Olga, UA Abstract We consider the structure and levels of human consciousness, the dependence of man's inner world on the formation quality of environment its existence, importance of changes of Ukrainian national consciousness into econational. Keywords: consciousness, self-consciousness, reflection, ecological consciousness, econationalism, language, language aggression. ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ЕКОНАЦІОНАЛЬНОЇ СВІДОМОСТІ УКРАЇНЦІВ Абстракт Розглядаються структура і рівні свідомості людини, залежність внутрішнього світу людини на якість формування навколишнього середовища її існування, важливість зміни національної свідомості українців на еконаціональну. Ключові слова: свідомість, самосвідомість, еконаціоналізм, мова, мовна агресія.

рефлексія,

екологічна

свідомість,

Introduction Man as a creature that has the most complex manifestations of the psyche, is the bearer of consciousness as a higher form of reflection of reality. Abstract thinking, worldview, selfconsciousness, self-control of behavior and activity and prediction of the results of the latter inherent to the human consciousness. Consciousness has an extremely complex structure. Experts do not have a unanimous opinion against it. This is due to the complexity of this phenomenon and difficult accessibility of scientific study. We still do not know many properties of consciousness. Therefore opinions relatively mechanisms, properties, functions, structure of consciousness are controversial and even opposite. 1 The following levels of consciousness and their components We can distinguish the following levels of consciousness and their components (1). 1. The basic and most ancient level of consciousness is sensory-affective stratum, which include: feeling, perception, representation, various emotions (anger, rage, horror, despair, sudden great joy). 2. Value-volitional level, which are: the will and emotions. These include motives, interests, needs the person to unity with the abilities to achieve goals. 3. Abstract and logical thinking. This is the most important stratum consciousness which acts in such forms: – concept - reflection in thinking general, the most essential features of objects, phenomena of objective reality, their internal decisive relationships and laws; – judgment - a form of thought, which reflected the presence or absence in objects and phenomena of any signs and connections; – inference - a form of thinking when from one or more of judgments displayed new proposition, which contains new knowledge about objects and phenomena; – different logic operations. 4. A necessary component of consciousness can be considered self-consciousness and reflection:

294

– self-consciousness – it is selection of yourself, attitude to yourself, assessment of its capabilities, which are a necessary component of any consciousness; – reflection - is a form of consciousness when certain phenomena of consciousness become the subject of a special analysis activity of the subject. In opinion of many scientists and psychologists, consciousness must be a program that managing human activities and its internal life. Such conditions are provided due to certain characteristic features inherent in consciousness and functions that it performs. Consciousness contains clearly expressed purposeful reflection of reality. Material production producing things or items. However, spiritual designs them. Before to do something man creates the perfect design of future results and develops an action plan. Man always tries to create something new. This requires new ideas and constructive image that actually does not exist but can be created under cognition of objective laws of reality. Active man's relation to reality - a characteristic feature of consciousness as a specific form of reflection. It assesses the situation, fixes its attitude to reality, identifies itself as the subject of this attitude. Activity as an integral feature of consciousness is closely related to such property of consciousness as creativity. After all, the universal and objective reflection of reality involves not just the active attitude to it, and creative and active, that is transformative, and not destructive attitude. It has been noted that people actively put to reality. The activity foresees an assessment of the situation not only of reality, but an analysis of consciousness carrier , i.e. the person, the allocation of himself subject as the carrier certain active position towards the world. This manifests itself in consciousness. Thus, self-consciousness - is the allocation yourself attitude to yourself, assessment of its capabilities, which are a necessary component of any consciousness. 2 Extents and forms of consciousness formation Formation of consciousness has a certain stages and forms. The first stage - state of health basic awareness of your body and its harmonious combination with the world surrounding things and people. To properly navigate the world of things must first understand identify those changes that happen to the body as opposed to what is happening in the outside world. If this does not happen, the man could not distinguish between processes in reality from the subjective processes. For example, a person could not understand the subject approaching or moving away from her. Awareness itself as one that belongs to a particular community of people, of a particular culture and social group - is a higher level of consciousness. The emergence of consciousness "I" as a very special formation, similar to the "I" of other people and at the same time, something unique, unmatchable - the highest level of consciousness. Thanks to it a person can perform free actions and take responsibility for them, which in turn requires self-control and evaluation of their actions. The concept of self-consciousness also includes self-esteem and self-control. Selfconsciousness foresees comparing himself with a certain ideal of "I" that is formed and selected by the man himself. A man compares himself to this ideal, self-esteem and as a consequence arises feeling of satisfaction or dissatisfaction with themselves. Self-esteem and self-control are possible only if such a "mirror" as the group of other people. In this "mirror" person sees himself, and with its help she begins to refer to himself as a person, that produces forms of self-consciousness. Self-consciousness is formed in the process of collective practical activity and interpersonal relationships, and not as a result of internal needs of isolated consciousness. 3 Reflection The object of the study of human may be consciousness. In this case we are talking about reflection.

295

Reflection - is a form self-consciousness when certain phenomena of consciousness become the subject of a special analysis activity of the subject. Reflection is not limited by comprehension, analysis of what is in the person, but at the same time transforms the person, causes a transition beyond level of development of the individual, which was achieved. A man examines himself in the world of a certain ideal of personality compares himself to him, trying to achieve this ideal. She supposedly seeks to "substantiate" themselves, to keep their own reference systems. But his image that forms people do not always correspond to the real (adequate) person and his consciousness. After all, a person is able to make mistakes. Therefore just how correctly a person "understands" himself, adequately "submit" himself could define the people around him. To important features of consciousness can be attributed its universality and objectivity. Over the past 100 years of Ukraine occupation the Soviet ideology especially firmly ingrained into the consciousness of Ukrainian. For today very clearly distinguished features of influence of this poison on people's minds. That is really from the person took their inner "I", their awareness of himself. So now many Ukrainian scientists raises questions about the need to formation econational consciousness in order to reach a deep social crisis in Ukraine. 4 Attitude to the language issue For consciousness is typical inextricable link with the language. Language performs important functions: 1) preservation of knowledge (accumulative function); 2) communication between people, transfer of experience (communicative function); 3) way of knowledge expression (expressive function). Language - a necessary condition of consciousness. To realize - means to reflect objective reality through objective in the word public produced generalized values. Therefore attitude to linguistic issues - one of the key, which must be change. During this time the average Ukrainian formed the idea that absolutely does not matter what language to speak, Russian or Ukrainian. However, always imposed the idea that the Russian is best. A vigorous pressure on the Ukrainian language from the Russian side carried out continuously. In order to effectively counteract it, we must consider the issue in the context of modern warfare strategies. First you have to answer the question "What is a war?". If to give generalized definition, the war - is resolute actions aimed at changing the behavior of the enemy in the right direction. Mankind knows a huge variety of ways of fighting. I.Kahanets summarized all of them to seven basic types. These are: 1. Power confrontation; 2. The economic war; 3. Hidden Genocide; 4. Organizational war; 5. Information war; 6. Chronological war; 7. The spiritual war. The fundamental, highest efficiency has spiritual weapon. Its effectiveness is imposing a perverted life values, in distortion of ideas about the nature of the visible and invisible world, about good and evil. The element of spiritual war is tendentious interpretation of holy books and sacred history (2). The most powerful means of destruction spiritual rod as an individual, and all the people, is to promote in its consciousness of a foreign language. The logic is simple: the main factor in the way of thinking (and therefore life) is knowledge base - a language that defines life concepts and the relationships between them, the representation of the people about beautiful and ugly, good and evil. Promotion by the aggressor own language destroys the system of values of the aggression object, imposes to him a hostile system, destroying link between generations and prospects of selfdevelopment. As a result, the object of aggression loses its but does not get complete value systems of others (to full "re-education" opposes genetic memory), thus becomes a spiritual weakened being, the potential slave. Language aggression as an effective weapon has universal character because it enhances his opponent in the conduct of war by all other means, including power and economic. Accordingly, the

296

resistance the promotion of a foreign language and asserting of own promotes recovery of all spheres of national life (2). Ukrainian national idea expressed in one word - FREEDOM. Formation of civilization of free, happy, creative people is possible only under condition of man's liberation from lies, slavery and parasitism. Conclusions Ecological nationalism (econationalism) – is the ideology and political practice aimed at transforming the amorphous ethnic on organized nation that has its own country and is located in harmonious unity with mother nature. Socio cultural border of Ukraine - is a strategic resource of state formation and consolidation of the nation, effective socio-ecological-economic development. Suppression of national idea, narrowing of information space, ignoring national characteristics in terms of a weak economy leads to increased destructive processes. Therefore econationalism of Ukrainian consciousness must ensure internal stability of human communities who live in Ukraine, their dynamics, the ability to changes and future selforganization on higher levels at a time when crisis situations arise, disturbed balance and the ability to exchange with the environment of matter, energy and information. The causes of their victories and defeats everyone has to look not outside, but in themselves. For our successes we must thank our ability to CREATIVE WORK, because we are the piece of cathedral individual of CREATOR. Our failures we have seen as an incentive for self-improvement. Because man - a divine entity, which develops by transformation in their descendants. What we "sow" today, that we "reap" in subsequent generations: - if you leave after yourself healthy children, provide quality health and gene pool of our posterity; - if you leave after yourself clean nature, then you will born at the earth as "Paradise" and not at the dump; - if you leave after yourself high culture, then you will born in a safe environment, will know who you are, where you came from and where you have to go further (3). This is the basis econational consciousness and concerns the population as Ukraine and the entire human civilization, form the basis of studies of the main criteria of human existence. It is these "three pillars" on which have based all decisions related to the execution of programs of ecological and sustainable development of society. Literature 1. 2. 3.

Касьян В.І. Структура свідомості / http://pidruchniki.ws/15840720/filosofiya/ filosofiya__kasyan_vi Каганець І. Мова і війна / http://ar25.org/article/mova-i-viyna.html Методика соціально-екологічного моніторингу та формування екологічної культури сільського населення (на прикладі Східного Поділля) [Монографія] // О.М.Нагорнюк, В.Собчик та ін. – Херсон: Гринь Д.С., 2014. – 180 с.

Contact Address: NAGORNIUK Oksana, PhD in Agriculture Science (ecology), Assistant professor of Department teaching methods and management of educational faculty, National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, [email protected] SHE Olga, the leading expert legal support of foreign citizens of Center for International Activity of National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, [email protected]

297


NULOVÁ HYPOTÉZA VERSUS INTERVALY SPOLEHLIVOSTI NOCAR David – ZDRÁHAL Tomáš, CZ Resumé Příspěvek se zabývá důvodem, proč by se výzkumní pracovníci a vědci měli při statistickém zpracování svých výzkumů raději zaměřit na odhady založené na velikosti účinku a intervalech spolehlivosti než na testování nulových hypotéz. Základním problémem testování nulové hypotézy je to, že podporuje dichotomických úvahy - odmítnout, nebo neodmítnout tuto hypotézu. V článku je vysvětleno, proč jsou úvahy založené na odhadech intervalů spolehlivosti vhodnější - že poskytují více informací než testování nulové hypotézy. Na druhé straně však mohou být tyto intervaly příliš dlouhé, a to proto, že nemáme v praxi možnost provést měření na dostatečně velkém výběrovém souboru. Dá se tomu ale vyhnout opakovanými šetřeními. Klíčová slova: testování nulové hypotézy, velikost účinku, interval spolehlivosti. NULL HYPOTHESIS VERSUS CONFIDENCE INTERVALS Abstract The paper deals with the reason why researchers and scientists should shift emphasis in the statistical treatment of their research as much as possible from NHST (Null Hypothesis Significance Testing) to estimation based on ESaCI (Effect Sizes and Confidence Intervals). A basic problem of NHST is that it encourages dichotomous reasoning, which refers to the reject-or-do not-reject mindset that is widespread within the NHST theories. We would like to explain why a shift to estimation thinking is likely to be valuable, and provide evidence that confidence ESaCI can be more informative than NHST; ESaCI provide more complete information. On the other hand confidence intervals could be disappointingly long. They are long because it is often neither practical nor possible to use sufficiently large samples to get shorter confidence intervals. A way to avoid this disadvantage is to combine results from multiple studies to get better estimates. Key words: null hypothesis significance testing, effect sizes, confidence interval. Úvod Testování hypotéz a intervaly spolehlivosti představují technicky v podstatě totéž, avšak každá metoda sleduje něco jiného: Zatímco se test nulové hypotézy týká hodnocení platnosti pravděpodobnostního modelu, který popisuje chování náhodné veličiny, tak konstrukce intervalů spolehlivosti má za cíl charakterizovat přesnost bodového odhadu neznámého parametru. Vždy je však nutné, aby v každé výzkumné zprávě byla uvedena vedle výsledku testu (rozhodnutí o platnosti nulové hypotézy) i velikost dosaženého rozdílu (efektu) s příslušným intervalem spolehlivosti. Ze samotné p-hodnoty zvoleného testu nebo rozhodnutí o zamítnutí či nezamítnutí nulové hypotézy totiž není zřejmé, v jakých mezích se pozorovaná velikost rozdílu (účinku) pohybuje. Je svým způsobem paradoxní, že ačkoli stále více a více vědeckých pracovníků poukazuje na tyto omezující limity procesu testování nulové hypotézy a na výhody práce s intervaly spolehlivosti, pořád v mnoha vědních oborech, jmenovitě se to týká především psychologie, pedagogiky, sociologie a medicíny, mají vědci pocit, že je jejich povinností testovat nulovou hypotézu. Velikost účinku a intervaly spolehlivosti však poskytují, jak již bylo uvedeno výše, úplnější informace a jejich použití (umožněné především díky účinnému statistickému softwaru) pomůže výzkumným pracovníkům lépe prezentovat výsledky svých bádání. Protože však není často praktické ani možné použít dostatečně velký výběr a intervaly spolehlivosti jsou pak příliš dlouhé

298


(a tím se výhoda jejich použití eliminuje), je nutné intervaly zkrátit, a to kombinací výsledků z několika studií. Tento postup je v praxi velmi nákladný, takže se většinou neprovádí. 1

Teorie náhodných výběrů Díky speciálně vytvořenému programu Kombinatorika vyšší dimenze (autorem je externí řešitel projektu Univerzity Palackého v Olomouci IGA PdF UPOL 2015 005 Student Grant Competition R. Baran z UJEP v Ústí nad Labem) lze vygenerovat vždy celou populaci (základní soubor) a také tolik výběrů, kolik potřebujeme - tj. dostatečný počet studií), a proto můžeme poznat, jak přesné závěry z různých výběrů jsme schopni udělat a toto porovnat s výsledky testování nulové hypotézy. Tímto vlastně zopakujeme postup, jak teorie náhodných výběrů vznikala: Ze známé celé populace bylo vybráno velké množství náhodných výběrů (experimentů) a zkoumalo se, jak z výběrových statistik můžeme usuzovat na charakteristiky základního souboru. A protože tato populace byla zcela známa, byly známé i tyto charakteristiky a mohla být tak změřena účinnost testování nulové hypotézy a intervalů spolehlivosti. Ujasněme si nyní, jaký je (teoretický) vztah mezi výsledkem statistického testu a intervalem spolehlivosti. Předně, statistický test zamítne nulovou hypotézu právě tehdy, když testovaný parametr nenáleží do příslušného intervalu spolehlivosti. Dále, interval spolehlivosti opravdu uvádí více informací než statistický test, neboť test nulové hypotézy nám na rozdíl od intervalu spolehlivosti nedává informaci o rozsahu studovaného vlivu. Výsledkem testování je pouze pravděpodobnost výsledku experimentu za předpokladu platnosti nulové hypotézy (test zdůrazňuje chybu prvního druhu, ale říká velmi málo o chybě druhého druhu); přitom chceme znát míru platnosti alternativní hypotézy, je-li dán výsledek experimentu. Výsledkem odhadu intervalů spolehlivosti je i odhad chyby druhého druhu - pokud totiž necháme chybu prvního druhu pevnou a zmenšujeme chybu druhého druhu, tak tak interval spolehlivosti zmenšuje svou délku. 2

Chyba prvního a chyba druhého druhu Začněme ilustrativním příkladem. V dílně Deset se vyrobilo celkem 20 výrobků a z nich bylo 10 vadných, v dílně Pět bylo z celkem 20 výrobků 5 vadných. Závadnost se dá zjistit jen časově velmi náročnými zkouškami - dejme tomu, že je únosné testovat jen 2 výrobky. Dá se nějak určit, z které dílny dodaná série 20 výrobků pochází? A když ano, jakého omylu, jaké chyby se dopustíme, když na základě vybrané dvojice rozhodneme o celé 20 prvkové sérii? Řešení Uvažujeme takto: Vybereme náhodně ze série, kterou jsme obdrželi, 2 výrobky. Když mezi nimi nebude ani 1, budeme usuzovat, že série pochází z dílny Pět. Bude-li vadný výrobek 1 či budou-li vadné oba 2, přisoudíme výrobky dílně Deset. Tato úvaha se zdá docela logická, neboť v dílně Deset je každý druhý výrobek vadný a vybíráme jen dvojici výrobků. Tím jsme odpověděli na první otázku: Ano, dá se to (nějak) určit. To se dá ale vlastně vždy takové kritérium si může vymyslet každý. Hlavně nás tedy zajímá nás, jaká je pravděpodobnost omylu, chyby. Je třeba si pořádně uvědomit, že mohou nastat hned dva různé omyly, a to že 1. série pochází z dílny Pět, ale my se rozhodneme pro dílnu Deset a 2. série pochází z dílny Deset, ale my ji přisoudíme dílně Pět. Podívejme se detailněji nejprve na případ 1. Prvního omylu (chyby prvního druhu) se tedy dopustíme, když usoudíme, že výrobky jsou ze série vyrobené ve firmě Deset, ačkoliv pocházejí z dílny Pět. Podle naší úvahy se tak stane tehdy, když počet vadných výrobků v bude větší nebo roven 1, a když parametry hypergeometrického rozdělení (o které se zde zřejmě jedná) budou dány sérií výrobků z dílny Pět.

299


Pravděpodobnost, že ze dvou náhodně „vytažených“ výrobků bude vadný 1, je rovna

; použitím následující „excelovské“ funkce dostáváme: HYPGEOM.DIST(1;2;5;20;0) ≐ 0,3947. Pravděpodobnost, že ze dvou náhodně „vytažených“ výrobků budou vadné oba 2 je rovna analogicky HYPGEOM.DIST(2;2;5;20;0) ≐ 0,0526. Pravděpodobnost, že počet vadných výrobků v sérii bude v ≥ 1 je tedy rovna asi 0,3947 + 0, 0526 = 0,4473 ≐ 0,447 = 44,7%; tutéž hodnotu získáme pochopitelně i takto: 1 - HYPGEOM.DIST(0;2;5;20;0) ≐ 0,447. Co tato hodnota vlastně znamená, tedy co si máme představit pod formulací „chyba prvního druhu je α“? (Zde je α = 0,447.) Znamená, že s pravděpodobností α zamítneme správné tvrzení. V našem případě je správným tvrzením skutečnost, že naše série pochází z dílny Pět; my na základě přezkoumání 2 výrobků a zjištění, že aspoň 1 je vadný, rozhodneme, že z dílny Pět není a dopustíme se tím chyby 0,447. Kdybychom tedy prozkoumali úplně všechny možné dvojice výrobků z naší série z dílny Pět, byl by podíl počtu těch dvojic, které obsahují alespoň 1 vadný výrobek, k počtu všech dvojic roven 0,447. Problém je v tom, že ty všechny možné dvojice musíme znát. V tomto ilustrativním příkladu to takový problém není a později to uděláme, ale v praktických situacích kombinace bez opakování k- té třídy z n prvků nejrůznějšího charakteru pro větší k (větší než 30) a velká n (řádově stovky, tisíce, desetitisíce,…) určit všechny možné k- tice (ve statistické terminologii výběrové soubory) nedokážeme. Smyslem projektu IGA je (jak již bylo shora naznačeno) toto pro rozumně velké hodnoty provést a ukázat tak, jak dobře se na výsledky testování nulových hypotéz můžeme spolehnout. Pokračujme případem 2. Druhého omylu (chyby druhého druhu) se dopustíme, když usoudíme, že výrobky jsou ze série vyrobené ve firmě Pět, ačkoliv pocházejí z dílny Deset. To se stane tehdy, když počet vadných výrobků v bude roven 0, v = 0. Pravděpodobnost, že ze dvou náhodně „vytažených“ výrobků nebude vadný žádný, je rovna ; jde o hodnotu HYPGEOM.DIST(0;2;10;20;0) ≐ 0,237 = 23,7 %. Opět otázka: Co tato hodnota vlastně znamená, tedy co si máme představit pod formulací „chyba druhého druhu je β“? (Zde je β = 0,237.) Znamená, že s pravděpodobností β přijmeme špatné tvrzení. V našem případě je špatným tvrzením skutečnost, že naše série pochází z dílny Pět (správným tvrzení je fakt, že série pochází z dílny Deset); my na základě přezkoumání 2 výrobků a zjištění, že žádný není vadný, rozhodneme, že je z dílny Deset a dopustíme se tím chyby 0,237. Opět kdybychom tedy prozkoumali úplně všechny možné dvojice výrobků z naší série z dílny Deset, byl by podíl počtu těch dvojic, které neobsahují žádný vadný výrobek, k počtu všech dvojic roven 0,237. Uvedený příklad byl záměrně velmi jednoduchý. Chceme na něm pouze „ověřit“, že náš postup při testování hypotéz (o nic jiného se tady prakticky nejednalo) a při určování intervalů spolehlivosti, založený na tom, že máme k dispozici celý základní soubor a všechny výběrové soubory, vede a musí vést ke stejným výsledkům, které získáme „teoretickým“ postupem. (V praxi však teoretický postup použít pochopitelně nemůžeme, takže musíme postupovat tak, jak je uvedeno dále; je zde však omezení pro větší základní soubory.) Již bylo shora uvedeno, že takto celá teorie náhodných výběrů vznikala: Ze známého základního souboru bylo vybráno velké množství výběrových souborů a zkoumalo se, jak můžeme z výběrových statistik usuzovat na

300


charakteristiky základního souboru. Pochopitelně ideální by bylo mít k dispozici VŠECHNY výběrové soubory, ale to je problém velmi těžce řešitelný i v současné době superpočítačů - stačí, aby základní soubor byl řádově roven desetitisícům a počet výběrů obvyklého rozsahu (20 - 100) bude…zkrátka VELIKÝ. Vyřešme tedy teď náš příklad „experimentálně“, a to tak, že využijeme výstupů k tomuto účelu speciálně vytvořeného programu Kombinatorika vyšší dimenze, o němž byla řeč v úvodu tohoto článku. Tímto programem lze totiž vytvářet kombinace a kombinace s opakováním k-té třídy z n prvků pro n rovné řádově stovkám. Dostáváme tak k-členné výběry (experimenty) z n-členné populace (základního souboru). Výsledkem je obrovský počet možných výběrů ze základního souboru při vyšších hodnotách k a n (např. počet kombinací (tedy výběru bez vracení, což se v praxi většinou děje), resp. kombinací s opakováním (tedy výběru s vracením) je pro k = 10 a n = 100 je roven číslu 17 310 309 456 440, resp. číslu 42 634 215 112 710. Velice krátce o programu Kombinatorika vyšší dimenze: Pro výpočet hodnot byla použita standardní knihovna GMP (GNU Multiple Precision Arithmetic Library). Tato knihovna zajišťuje pouze úkony aritmetické, bitové a porovnávací. Z tohoto důvodu je výpis omezen. Výpis lze provést: 1) cyklem 2) rekurzivním voláním funkce. V prvním případě je výpis omezen hodnotou počtu opakování dané sekvence. V případě druhém jde o omezení z hlediska hardwarových prostředků (převážně pak operační paměti, případně velikost disku - při zápisu do souboru). Z tohoto důvodu lze provést generování výpisu vždy jen do určité hodnoty. Vygenerujme si tedy tímto programem potřebné výběrové soubory (nebo použijme soubory už vytvořené a v programu archivované - ta možnost je zde proto, že pro větší hodnoty n a k blízké n/2 trvá výpis všech výběrových souborů hodně dlouho) a vložíme je např. do MS Excel.

Obr. 1 – Ukázka prostředí programu Kombinatorika vyšší dimenze (printscreen)

301


Obr. 2 – Části listu MS Excel s výpisem některých kombinací 2. třídy V Excelu zjistíme příslušným příkazem 1. počet dvojic tvořených alespoň jednou jedničkou pro případ 15 nul a 5 jedniček (odpovídá to případu 15 dobrých a 5 vadných výrobků) 2. počet dvojic tvořených jen nulami pro případ 10 nul a 10 jedniček (odpovídá to případu 10 dobrých a 10 vadných výrobků). Ad 1. Takových dvojic nám Excel napočítal 85. Celkem je kombinací druhé třídy z 20 prvků 190. Podíl 85/190 ≐ 0,447 je tedy shora rozebíraná pravděpodobnost chyby prvního druhu. Ad 2. Takových dvojic nám Excel napočítal 45. Proto dostáváme 45/190 ≐ 0,237, což je pravděpodobnost chyby druhého druhu. Poznamenejme, že není účelem tohoto článku hledat jiné vhodnější kritérium pro zjišťování, odkud výrobky máme, pro něž by byla chyba prvního druhu „rozumně“ malá (v praxi to bývá 5 %). This publication was supported by project IGA_PdF_2015_005 Student Grant Competition of Palacký University in Olomouc. Literatura 1. CUMMING, G. Understanding the New Statistics: Effect Sizes, Confidence Intervals, and Meta-Analysis. New York: Routledge, 2012. ISBN 978-0-415-87967-5. 2. RUPPERT, D., MATTESON, D. S. Statistics and Data Analysis for Financial Engineering. Berlin: Springer Texts in Statistics, 2015. ISBN 978-1-4939-2614-5. Kontaktní adresa: David Nocar, Mgr. Ph.D., Katedra matematiky, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 5709, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected] Tomáš Zdráhal, doc. RNDr. CSc., Katedra matematiky, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 5710, fax +420 585 231 400, e-mail: [email protected]

302


WOKÓŁ TEORII WYBORU ZAWODU NOGA Henryk – MIGO Piotr – CYGNAR Elżbieta, PL – VARGOVÁ Mária, SK Resumé W literaturze z zakresu psychologii oraz pedagogiki wyróżnionych zostało wiele teorii dotyczących wyboru zawodu. Na szczególną uwagę zasługują teorie podkreślające wagę czynników takich jak: wydatkowana energia, ludzkie potrzeby, wybór i decyzja, stosunki rodzinne, cechy człowieka, jego osobowość czy rozwój. Wybór zawodu jest zawsze konsekwencją podejmowanych wyborów. W opracowaniu ukazano wybrane teorie wyboru zawodu oraz ich stadia w odniesieniu do rodzaju inteligencji. Zwrócono także uwagę na orientację zawodową oraz wybrane aspekty aspiracji zawodowych. Klíčová slova: teoria wyboru zawodu, orientacja zawodowa, aspiracje zawodowe. OVER THE THEORY OF A PROFESSION CHOICE Abstract The literature in psychology and pedagogy recognized many theories on the theme addressed to the choice of profession. Particularly noteworthy are the theories stressing the importance factors such as the energy spent, human needs, choice and decision, family relationships, human qualities, personal growth. The choice of profession is always the consequence of the choices made. The study shows selected theories of choosing profession, in different stages, related to the level of intelligence. It also highlights the professional orientation and selected aspects of career aspirations. Key words: the theory of a profession choice, career orientation, career aspirations. 1. The theory of a profession choice The first of the mentioned theories, the personality theory of career determines profession using method of energy expenditure. The man has a pool of energy that uses for various activities. The important thing is to exploit optimally potential development opportunities and pick the correct occupation. It is therefore necessary to make a rational decision, think about what we strive for and what we want to achieve. Then plan measures which will bring us closer to success. Making it results in energy expenditure both mental and physical action plan therefore should be the best. The need theory clearly specifies that (...) occupations are chosen for the implementation of certain human needs, the choice of a profession affect both the needs of conscious, as well as only clearly discernible (1). Accuracy of making a choice depends on knowing oneself and, interpretation of individual expectations, ability to self-reflection and knowledge of professions. It is worth considering what are our demands on undertaken work, and what challenges and demands we can face. A rational realizing makes it easy to fit our own needs of adequate profession. In the end feeling is born of satisfaction and personal satisfaction with the undertaken work. Designed by E. Ginzberg's theory of choice and decision is based on the assumption that the choice of of professional career is a sequence of decisions taken in the course of many years of human life. It is a complex evolutionary process which includes the three key phases. The development of career: I.

The period of making choice on the basis of fantasy (up to 11 years)

303


II. The period of making a test choice (from 11 to 17 years) a) sub period of interest, b) sub period of abilities, c) sub period of value, d) temporary sub period. III. Okres podejmowania realnego wyboru (from 17 years old until adult) a) sub period of exploration, b) sub period of solidification, c) sub period of specifications(2). In the first phase based on childhood experiences some occupational preferences are formed, which over time gradually develop. Games and activities focused on playing the selected roles expanding the knowledge about a particular profession and allow to imagine oneself as a man working in a particular industry. After eleven years followed by a second phase, that the foundations is interest, abilities and values of the individual person. These elements have a significant impact on the world seeing and career choice. Final phase which includes obtaining a realistic knowledge of work in a given profession, clarify their expectations and requirements Among the major factors having an impact on choice of a profession are: environmental influences, values and emotions of the individual and the type of education. The author A. Roe. also refers to the experience of childhood, in another career theories maintains that the interfamily relationship and style of a parental care have a significant impact on the unit and in later decisions concerning the profession sphere. People who come from homes overflowed with kindness, empathy and protectiveness choose to work with people. Those who have not known a family warmth prefer to work with things in a solitude. The relationship Parents – children becomes the direction of attitudes, interests and needs that determine the choice of professional career. In the theory, of feature and and factor by F. Parsons, attention is drawn to the characteristics of mental and psychomotor abilities of person who stands before choosing a profession. The most important features are: abilities, interests, motivation, temperament, knowledge of their advantages and disadvantages and limitations. Part of them are formed in the course of human growth, gaining life experiences. Each unit has its own individual personality and a set of features that must be adapted to the requirements of a particular profession. J. Holland believes that particular occupations are predisposes for people with a certain personality. The man aware of his own "I" looks at different kinds of professions, wondering is it fitted to it, and make the final selection. Author of compliance professional preferences theories with the image of himself called it a modal style of personal orientation. This style is defined on the canvas innate predispositions and life experiences. There are six types of environments, which assigned six personality types. In the drawing number one are shown occupation types and their corresponded personality type. Hexagonal model of personality by J. Holland organizes the human personality types according to thematic modal personal orientation and shows the relationship between personality types and environments unions. According to the theory the main personality types includes: A - artistic S - social E - resourceful C – conventional R - realistic I - explorative Composite type: AS, SA, SE, ES, EC, CE ,RC ,CR ,RI ,IR ,IA ,AI estate a combination of dominant types (1).

304


RI

En

Pilot technician ER personnel Engineer Mechanical

material engineer anthropologist laboratory

assistance

BADAWCZY (nauka)

REALISTYCZNY (technika) IA

RC kręglarz operator sprzętu medycznego technik ortodoncji

CR nawigator księgowy doradca inwestycyjny

KONWENCJONALNY (biznes- operacje) CE kosztorysant inspektor sekretarka

Wymaga zdolności mechanicznych oraz siły fizycznej lub koordynacji w pracy z obiektami, maszynami, narzędziami, ciężkim sprzętem, uprawami lub zwierzętami

Wymagane zdolności intelektualne lub analityczne do obserwacji, oceny lub budowania teorii w celu rozwijania problemów

Wymaga zdolności do dokładnego i szczegółowego zbierania danych, gromadzenia i organizowania danych na podstawie określonych instrukcji i procedur działania

EC akwizytor poborca podatkowy agent handlowy

Wymaga zdolności perswazyjnych, nadzorczych, kierowniczych i przywódczych w celu osiągnięcia instytucjonalnych, społecznych, ekonomicznych i politycznych rezultatów

PRZEDSIĘBIORCZY (biznes- kontakt)

AI architekt ilustrator projektant wnętrz

Wymagane zdolności artystyczne, twórcze, ekspresyjne do przekazywania uczuć i wizji estetycznych w formie słów, ruchów, barw, dźwięków i form Wymaga zdolności w pracy z ludźmi w celu instruowania, wyjaśniania, pomagania, instruowania, szkolenia, rozwijania

ES

SE

kierownik handlowy nadzorca kadrowiec

administrator instruktor sportowy pracownik społeczny

ARTYSTYCZNY (sztuka) AS artysta projektant odzieży kompozytor

SA kosmetyczka nauczyciel szkoły podstawowej pielęgniarka

SPOŁECZNY (usługi społeczne)

Rys. 1 Rodzaje prac i korespondujące z nimi typy osobowości wg J. Hillanda (1)

305

historyk sztuki ekonomista socjolog


D. Super explained his theory based on the above-discussed theory of features and factor and the psychology of individual differences. The researcher assume that the perception of oneself through the evolve of the profession with mental and physical growth, his knowledge of all kinds of professions, observations, and experiences. As experience of the individual person is becoming richer and ever more conscious against background of the real world of work, they formulate increasingly clearly and sublime constructs of professional identity. And although professional identity is only part of the growth, individual identity is (1). The author of this theory has distinguished five stages of professional growth: I. growth stage (Since birth to 14/15 years) It is the development of self-awareness, their abilities, interests and individual needs II. Exploration stadium (aged 15 to 24 years) narrowing the career interest through the the experience III. Stabilization stadium (aged 25 to 44 years) increasing the range of professional experience and achieving stabilization IV. Sustaining stadium (aged 45 to 64 years) consistent implementation of the the assumptions towards an improvement of job situation V. Decline stadium (after 65 years) planning life after retirement Five stages described previously are corresponded to five types of human activity, which are kind of professional development tasks. And so we distinguish: 1. Crystallization - those whos age is between 14 and 18 years old based on an awareness of their abilities, circumstances, interests, start thinking about future career 2. Specification - up to the age of 21 pre-professional preferences tursn into specific life plans 3. Implementation - between 21 and 24 years old, following acquisition of the necessary skills and taking a career line 4. Stabilization - from 24 to 35 years old forming the foundation for obtaining a stable professional position 5. Consolidation - above 35 years old promotion appears with the possibility of changing material status (5). Briefly described above theories of career choice does not directly are relate to human intelligence. In making their analysis you can, however, see some of the compounds of the Theory of Multiple Intelligences H. Gardner. The different intelligences: linguistic, mathematical , musician, a visual spatial, kinesthetic , Interpersonal, Intrapersonal and nature determines the characteristics of a human being. The intelligence profile of units have impact on how we see the world, its related to their characteristics, interests, needs, predispositions and preferences, which in turn impinge on the choice of profession. 2. Career orientation The choice of profession is related to career orientation -the level of expertise of elementary school students, about their self, about their possibilities of development of directional and conditions necessary for the development (2). The term refers to several key issues: knowledge about the variety of professions, self-awareness, educational didactic, interactions with teachers and educators. A person who wants to work should be familiar with the full range of occupations and

306


skills that are needed. Extremely important is the ability to make a critical self-assessment, determining their capabilities, including physical and mental abilities, preferences, needs, interests. It is completed by the support of the teaching staff, whose task is to direct a comprehensive development of the student, to learn, to make optimal decisions in life and career. The period of professional orientation of young people is part of life and growth, where matures mentally and socially grows to choose the field of future work, particular profession, a certain level of professional qualifications and the right school (2). This period falls on the aged from 11 to 15 years. At that time, the youth matures into a decision on choosing a profession. Focusing their attention on themselves, their needs and abilities contributes to the creation of a vision of a future, which included the aspect of career and life. Intensive development of intellectual, emotional and social enable you to select a professional area. In the consciousness image of yourself working in a particular commerce is shaped. The most important development properties of career persons include the development of professional orientation: knowledge of the activities performed at work and tools, whether professional interests, career aspirations, motivation, career path you choose, evaluating the competition and the same decision on the choice of profession(4). 3. Career aspirations Aspirations can be defined as a set of efforts designated by the hierarchy of goals that entity accepts and defines as important to them that determine about the career plans (5). They are a kind of stimulus to act, to assist in getting involved and carrying out different tasks. Aspiration level determines the need to achieve success, which in turn enables the transformation of desire in observable aspirations. Students having regard to the future performing assigned roles in the labor market put the emphasis on continuous development. Collect additional qualifications, participate in all sorts forms of training, participating in extracurricular projects, learning foreign languages, as well as taking several other actions to acquire more knowledge, skills and gaining experience. As explained by J. Kupczyk: aspirations change its structures, grow or expire in relation to various social values, and rapidly are changing and shaping with the personality development (6). Summary The choice of career is associated with an individual plan of every human, his needs and wishes. Career aspirations are formed on the foundation of socio-cultural and environmental basis. They are also closely related with educational aspirations. class profile selection, school or course of study often has an impact on the profession undertaken in the future. Nowadays, it is noticeable dynamic growth of aspirations both educational and professional. Bibliography 1. BAŃKA, A., Zawodoznawstwo, doradztwo zawodowe, pośrednictwo pracy, Wyd. PRINT-B, Poznań 1995. 2. CZARNECKI, K., KARAŚ, S., Profesjologia w zarysie, Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom 1996. 3. CZARNECKI, K., Rozwój zawodowy człowieka, Instytut Wydawniczy Związków Zawodowych, Warszawa 1985. 4. VARGOVÁ, M., DEPEŠOVÁ, J., NOGA, H., Opinie nauczycieli zawodu o powodzeniach i niepowodzeniach w pracy dydaktyczno-wychowawczej, (w:) JARACZ, K.(red.), Annales Universitatis Paedagogicae. Studia Technica III, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Pedagogicznego. Kraków 2010.

5.

WOŁK, Z., Zawodoznawstwo, wiedza o współczesnej pracy, Difin, Warszawa 2013.

307


6.

WRÓBLEWSKA, W., Dynamika aspiracji edukacyjnych studentów w obliczu zmian, Trans Humana, Białystok 2004

Kontaktní adresa: dr. hab. Henryk Noga, prof. UP, PhD. UP Instytut Techniki, ul. Podchorążych 2, 30-084 Kraków tel.: +48 012 662-63-31, e-mail: [email protected] mgr inż. Piotr Migo UP Instytut Techniki, ul. Podchorążych 2, 30-084 Kraków tel.: +48 012 662-63-31 e-mail: [email protected] mgr inż. Elżbieta Cygnar Instytut Pedagogiczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa ul. Chruślicka 6, 33-300 Nowy Sącz e-mail: [email protected] doc. PaedDr. Mária Vargová, PhD. Katedra techniky a informačných technológií PF UKF Dražovská cesta 4 949 74 Nitra email: [email protected]

308


UPLATNENIE NÁSTROJOV LMS MOODLE V SAMOSTATNOM ŠTÚDIU MATEMATICKÝCH PREDMETOV V KONTEXTE ŠTUDIJNÝCH VÝSLEDKOV ORSZÁGHOVÁ Dana, SK Resumé Matematické vzdelávanie je súčasťou prípravy na všetkých stupňoch štúdia, avšak na vysokých školách nemusí mať charakter povinného predmetu vo vzdelávacom programe. Diskusia o počte hodín a obsahu matematiky pravidelne prebieha a závisí od zmien vo vzdelávacom systéme spoločnosti. V príspevku sú uvedené skúsenosti z výučby matematiky v ekonomických študijných programoch, kde sa ako podpora samostatného štúdia používajú elektronické materiály v prostredí LMS MOODLE. Dôraz je sústredený na seminárne práce, ktoré sú zložkou samostatného štúdia a sú súčasťou hodnotenia aktivít študentov v povinných matematických predmetoch na Fakulte ekonomiky a manažmentu SPU v Nitre. Vo výskumnej časti je uvedená analýza študijných výsledkov z povinných matematických predmetov v bakalárskom stupni štúdia. Klíčová slova: LMS MOODLE, elektronické vzdelávanie, matematika, seminárne práce, samostatné štúdium, študijné výsledky. APPLICATION OF LMS MOODLE TOOLS IN THE INDIVIDUAL STUDY OF MATHEMATICS IN THE RELATION TO THE STUDY RESULTS Abstract The education in the field of mathematics is a part of training at all levels of study, but at the university level it has not the character of a compulsory subject in the curriculum. The discussion about the range of hours and the content of mathematics takes place regularly and depends on changes in the whole education system of the society. The paper presents experience from the teaching of mathematics in economic study programs, where the system LMS Moodle with electronic study materials is in the role of a support of individual study. The emphasis is focused on students seminar projects, which are components of individual study and this activity is a part of the students’ evaluation in compulsory mathematics subjects at the Faculty of Economics and Management at SUA in Nitra. In the research part are presented the results of analysis of the study outcomes from the compulsory mathematics subjects in the bachelor study. Key words: LMS Moodle, e-learning, mathematics, seminar projects, individual study, study results. Úvod Vniesť do matematického vzdelávania lepšiu názornosť, dynamiku a zabezpečiť interaktívny prístup poslucháčov k štúdiu matematiky môžeme priamo vo výučbe s použitím počítačov alebo nepriamo, vytvorením on-line kurzov, ktoré môžu študenti používať systémom „anytime and anywhere“ [1]. Vplyv implementácie nástrojov informačných technológií (IT) vnímame prostredníctvom zmien vo vyučovaní matematiky, ktoré odrážajú aj nové nároky na matematické kompetencie na všetkých stupňoch vzdelávania. Učitelia aj študenti sa musia týmto zmenám prispôsobiť a otázkou zostáva, či prebiehajúce zmeny robia matematiku pre študentov zaujímavejším predmetom [3], [4]. Pri implementácii metód e-learningu a prostriedkov IT do vzdelávacieho procesu je potrebné, popri požiadavkách na odborný obsah predmetu, zohľadniť aj pedagogické, didakticko-

309


technologické a informačné hľadiská, nakoľko faktorom, ktorý ovplyvňuje kvalitu edukačného procesu nie je len použitý technický systém, ale rovnako dôležitá je aj použitá metóda. Proces výučby je efektívny, ak školený účastník študuje iba tú problematiku, ktorú potrebuje a študuje ju vlastným tempom z ľubovoľnej lokality, s pripojením do počítačovej siete a vtedy, keď to vyžadujú potreby frekventanta štúdia [6]. S používaním elektronických dokumentov a vytvorených kurzov sú spojené mnohé otázky, ktoré sú predmetov riešenia. Portál VŠ (je prístupný z URL: https://www.portalvs.sk) tvorí bránu k informáciám pre uchádzačov o štúdium, študentom vysokých škôl a širokej verejnosti. Tento portál vznikol v rámci riešenia projektu Portál vysokých škôl na pôde združenia EUNIS-SK v roku 2005. V súčasnosti riešenie pokračuje a projekt má za cieľ riešenie dlhodobej dostupnosti a identifikácie zverejňovaných dokumentov prostredníctvom DOI (Digital Object Identifier). Začlenenie e-vzdelávacích kurzov, ktoré splnia požadované kritériá, do systému registrácie publikačnej činnosti by malo podporiť prideľovanie ISBN [7]. 1 Uplatnenie elektronického vzdelávania v matematických predmetoch Skúsenosti pedagógov z výučby matematiky na Fakulte ekonomiky a manažmentu (FEM) na Slovenskej poľnohospodárskej univerzite (SPU) v Nitre potvrdzujú, že študenti v dennej aj externej forme štúdia majú záujem o štúdium matematiky prostredníctvom informačných a komunikačných technológií [2], [5]. Vytvorené elektronické študijné materiály z matematiky používajú v domácej príprave na skúšku a pri vypracovaní samostatných úloh alebo seminárnych prác. Vedomosti získané samostatným aktívnym štúdiom matematických tém môžu byť motiváciou pre zvýšenie záujmu o štúdium aplikácií matematických metód. Ako doplnok kontaktnej výučby sa v samostatnom štúdiu matematiky na Fakulte ekonomiky a manažmentu aktívne uplatňujú tieto vytvorené kurzy: - Cvičenia z matematiky (ZS) FEM SPU, - Cvičenia z matematiky (LS) FEM SPU, - Seminárne práce z matematiky (FEM). Kurz k seminárnym prácam je vytvorený pre študentov Fakulty ekonomiky a manažmentu SPU v Nitre. Obsahová náplň kurzu je vytvorená vo forme zadaní, ktoré študenti počas zimného, resp. letného semestra vypracujú a odovzdajú vyučujúcemu pedagógovi. Pretože študenti zvyčajne nemajú zo strednej školy skúsenosti s nástrojmi LMS Moodle a ich používaním, je potrebné najprv vysvetliť základné postupy – prihlásenie do kurzu, aktivity a práca s nimi a pod.

Obr. 1 – Ukážka úloh o vlastnostiach funkcie v zadaní on-line (zdroj: [8])

310


2 Seminárna práca – súčasť samostatného štúdia matematiky V zimnom semestri 1. ročníka študenti absolvujú povinné predmety Matematika I, resp. Matematika A (obsahom sa zhodujú, sú však určené pre rôzne študijné programy). V rámci ich hodnotenia študenti odovzdávajú seminárne práce na tému „Priebeh funkcie“ (Obr.1). V letnom semestri majú študenti zaradené povinné predmety Matematika II, resp. Matematika B (obsah sa opäť zhoduje, sú určené pre rôzne študijné programy) a odovzdávajú seminárne práce na tému „Integrálny počet“ (Obr. 2). Študenti sa k seminárnej práci dostanú v LMS MOODLE cez aktivitu Zadania, ktorá ponúka buď zadanie typu „on-line“ alebo zadanie typu „preniesť jeden súbor“.

Obr. 2 – Ukážka zadania seminárnej práce k téme neurčitý a určitý integrál (zdroj: [8]) 3 Analýza študijných výsledkov z matematiky V tejto časti sa budeme zaoberať hlavným cieľom výskumu, ktorým je porovnanie výsledkov študentov na skúške z uvedených predmetov Matematika I a Matematika A v zimnom semestri (skratky Mat I, Mat A), Matematika II a Matematika B v letnom semestri (skratky Mat II, Mat B). Tabuľka 1: Údaje o študijných výsledkoch z predmetov Matematika I, II, Matematika A, B (zdroj: vlastné výpočty) A(1) B(1,5) C(2) D(2,5) E(3) FX(4) FN spolu

Mat I Mat I (%) Mat II Mat II (%) Mat A Mat A (%) Mat B Mat B (%) 12,02 17,84 23,47 24,87 209 312 92 96 10,98 11,44 14,03 14,51 191 200 55 56 16,72 16,30 19,39 13,47 291 285 76 52 19,25 15,72 15,82 17,10 335 275 62 66 32,70 28,53 20,15 22,28 569 499 79 86 0,63 0,74 3,57 0,78 11 13 14 3 7,70 9,43 3,57 6,99 134 165 14 27 1740 100 % 1749 100 % 392 100 % 386 100 %

311


Skúmanú vzorku tvorili študenti prvého ročníka v jednotlivých akademických rokoch od 2008/2009 do roku 2012/2013. V uvedených akademických rokoch boli výsledky skúšok hodnotené jednotne stupnicou A(1), B(1,5), C(2), D(2,5), E(3) a FX(4). V prezentovaných tabuľkách a grafoch je uvedená aj možnosť FN, ktorá znamená, že sa študent na skúške nezúčastnil, a teda predmet neukončil v danom roku. Údaje pre analýzu výsledkov na skúškach sú v Tabuľke 1 v absolútnom aj v percentuálnom vyjadrení. Z uvedených výsledkov vieme vyhodnotiť úspešnosť na skúškach podľa jednotlivých predmetov. Z analýzy priemerných známok (výpočet z hodnotenia A(1) až E(3)) vyplýva, že sa vedomosti študentov mierne zhoršujú (Tabuľka 2). Toto zistenie dávame do súvislosti najmä s tým, že v súčasnosti matematika nie je na stredných školách povinný maturitný predmet. Ďalším faktorom je rozsah a obsah matematiky na stredných školách. Na ekonomické študijné programy sa hlásia študenti z obchodných akadémií, ktorý majú iný obsah matematiky než študenti gymnázií. Tabuľka 2: Priemerné známky podľa študijných predmetov (zdroj: vlastné výpočty) Predmet Priemer známok Predmet Priemer známok

ROK 2008/2009 ROK 2009/2010 ROK 2010/2011 ROK 2011/2012 ROK 2012/2013 Mat I Mat A Mat I Mat A Mat I Mat A Mat I Mat A Mat I Mat A 2,26

2,02

2,29

2,20

2,20

1,77

2,23

1,97

2,34

1,95

Mat II

Mat B

Mat II

Mat B

Mat II

Mat B

Mat II

Mat B

Mat II

Mat B

2,17

2,13

2,13

2,03

2,17

1,88

2,04

1,85

2,20

2,02

Graf 1: Zobrazenie študijných výsledkov z predmetov Matematika I, II, Matematika A, B – údaje v percentuálnom vyjadrení (zdroj: vlastné výpočty) 35 30 25 20 15 10 5 0 A(1)

B(1,5)

C(2) Mat I

D(2,5) Mat A

Mat II

E(3)

FX(4)

FN

Mat B

Ak sa pozrieme na grafické rozloženie výsledkov všetkých skúšok podľa jednotlivých známok a predmetov spolu za sledované akademické roky (Graf 1) a porovnáme známky v zimnom a letnom semestri, tak vidíme, že študenti v letnom semestri dosahujú lepšie výsledné hodnotenie – Mat I v porovnaní s Mat II, Mat A v porovnaní s Mat B. Predpokladáme, že najvýznamnejším faktorom tohto výsledku je adaptácia študentov na vysokoškolský systém štúdia. Ak skúmame grafické rozloženie výsledkov skúšok z predmetov Mat A – Mat B, Mat I – Mat II, tak vidíme, že predmety Matematika A a Matematika B vykazujú približne rovnaké

312


rozloženie známok (Graf 2). Spoločný znak môžeme vidieť aj pri predmetoch Matematika I a Matematika II – hodnotenie známkou E(3) má najviac študentov v zimnom aj v letnom semestri (Graf 3). Lepšie výsledky z matematiky (ale aj z ostatných predmetov), majú študenti študijných programov Kvantitatívne metódy v ekonómii a Účtovníctvo, ktorí majú v študijnom programe povinné predmety Matematika A, Matematika B. Aj v priemerných známkach lepšie hodnotenie dosahujú študenti v predmetoch Matematika A a Matematika B. Graf 2: Zobrazenie študijných výsledkov z predmetov Matematika A, Matematika B – údaje v percentuálnom vyjadrení (zdroj: vlastné výpočty) 30 25 20 15 10 5 0 A(1)

B(1,5)

C(2)

D(2,5)

Mat A

E(3)

FX(4)

FN

Mat B

Graf 3: Zobrazenie študijných výsledkov z predmetov Matematika I, Matematika II – údaje v percentuálnom vyjadrení (zdroj: vlastné výpočty) 35 30 25 20 15 10 5 0 A(1)

B(1,5)

C(2)

D(2,5)

Mat I

E(3)

FX(4)

FN

Mat II

Záver Univerzitné štúdium okrem kontaktnej výučby vyžaduje aj aktivitu v samostatnom štúdiu prostredníctvom dostupných vzdelávacích materiálov v elektronickej forme. Na Fakulte ekonomiky a manažmentu SPU v Nitre je elektronické vzdelávanie súčasťou štúdia jednotlivých predmetov už od 1. ročníka. V príspevku sme analyzovali výsledky skúšok z matematických predmetov v období rokov 2008/2009 – 2012/2013 a prezentovali ukážky použitia vybraných nástrojov LMS MOODLE v samostatnom štúdiu matematiky. V dotazníkovom prieskume sa študenti 1. ročníka FEM vyjadrili, že 94 % z nich používa webové stránky na samostatné štúdium. Tieto výsledky sú dôležité

313


pre ďalší rozvoj matematickej a počítačovej gramotnosti študentov. Dôležitým predpokladom v matematickom vzdelávaní je, aby sa študent učil hĺbkovo, s pochopením zmyslu a logiky preberanej problematiky. Preto je aktuálnou úlohou hľadať stále nové a pre študentov zaujímavé možnosti, ako použiť tradičné a elektronické vzdelávacie materiály z matematiky s cieľom zvýšiť kvalitu kontaktnej výučby a zlepšiť efektívnosť samostatného štúdia. Predpokladáme, že zvýšenie kvality vzdelávania sa prejaví v lepšom uplatnení absolventov vysokých škôl na trhu práce. Literatúra 1. DRÁBEKOVÁ, J. Matematika v prostredí LMS Moodle (Mathematics in LMS Moodle). In Sieťové a informačné technológie 2012. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita, 2012. ISBN 978-80-552-0905-0. Dostupné z: http://www.fem.uniag.sk/sit2012/zbornik/drabekova.pdf. 2. GREGÁŇOVÁ, R. Elektronické vzdelávacie materiály o Eulerovom čísle e (Electronic educational materials about the Euler´s number e). In 6. konference o matematice a fyzice na vysokých školách technických s mezinárodní účastí. Brno : Univerzita obrany, 2009. S. 95-99. ISBN 978-80-7231-667-0. 3. GREGÁŇOVÁ, R. Kľúčové kompetencie učiteľov a študentov v procese vzdelávania. In ORSZÁGHOVÁ, D. - GREGÁŇOVÁ, R. - MATUŠEK, V.: K aktuálnym matematickým kompetenciám vo vysokoškolskom vzdelávaní v ekonomických a technických odboroch. 1. vyd. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita, 2013. s. 17-48. ISBN 978-80-552-1017-9. 4. MATUŠEK, V. Matematická logika a rozvoj kompetencií študentov v technických študijných programoch. In ORSZÁGHOVÁ, D. - GREGÁŇOVÁ, R. - MATUŠEK, V. K aktuálnym matematickým kompetenciám vo vysokoškolskom vzdelávaní v ekonomických a technických odboroch. 1. vyd. Nitra : Slovenská poľnohospodárska univerzita, 2013. s. 85-116. ISBN 97880-552-1017-9. 5. ORSZÁGHOVÁ, D., GREGÁŇOVÁ, R., BARANÍKOVÁ, H., TÓTHOVÁ, D. Multimédiá vo vyučovaní matematiky. Nitra, SPU, 2010, s. 168, 1. vydanie. ISBN 978-80-552-0405-5. 6. ŠEMELÁKOVÁ, Ľ., PALKOVÁ, Z., TÓTHOVÁ, D., BELLÉROVÁ, B., POLÁČIK, T. Integrácia e-vzdelávania do výučbového procesu: metodická príručka. 1. vyd. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita, 2012. 101 s. ISBN 978-80-552-0849-7. 7. TÓTHOVÁ, D., ŠEMELÁKOVÁ, Ľ. Nový modul na Portáli VŠ - databáza e-vzdelávacích kurzov (New module for Portal of Universities – Database E-learning Courses). In Informačné a komunikačné technológie v riadení a vzdelávaní: zborník príspevkov z medzinárodného vedeckého seminára, 1. vyd. Nitra: Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre, 2013. ISBN 978-80-552-0983-8. 5 S. Dostupné z: http://spu.fem.uniag.sk/konferencie_a_seminare/zborniky/ki2013/. 8. Moodle.uniag.sk, Katedra matematiky. Dostupné z: http://moodle.uniag.sk/course/category.php?id=36. Poďakovanie Príspevok vznikol s finančnou podporou EUNIS – Slovensko, Združenie pre univerzitné informačné systémy (http://www.eunis.sk). Kontaktní adresa: Dana Országhová, doc., RNDr., CSc., Katedra matematiky, Fakulta ekonomiky a manažmentu, SPU v Nitre, Tr. A. Hlinku 2, 949 76 Nitra, SR, tel: +421 037 641 4181, e-mail: [email protected]

314


315


CAD SYSTÉMY A JEJICH VYUŽITÍ V PRAXI OČIMA STUDENTŮ VŠ PETRÁŠKOVÁ Blanka – SMETANOVÁ Dana, CZ Resumé Příspěvek popisuje výsledky výzkumů, ve kterých byly pomocí dotazníku zjišťovány hodnotící názory studentů na využití CAD systémů v praxi. Dotazníkové šetření proběhlo na SPŠ stavební a VŠTE v Českých Budějovicích. Klíčová slova: CAD systémy, využití v praxi, dotazník. CAD SYSTEMS AND THEIR UTILIZATION IN PRACTICE BY UNIVERSITY STUDENTS Abstract The paper describes the results of a research which surveyed students' opinions on the utilization in practice of CAD systems using a questionnaire. The questionnaire survey was conducted at the Secondary Building School and The Institute of Technology and Business in České Budějovice. Key words: CAD systems, utilization in practice, questionnaire. Úvod Výuka CAD systémů patří v současné době k základním oborům vyučovaným na středních a vysokých školách technických směrů (CAD je zkratka anglického názvu computer-aided design). Jedná se tedy o počítačem podporované projektování, které zastřešuje širokou činnost navrhování (projekty 2D a 3D). Pro bližší seznámení s CAD systémy lze využít [1], [2], [3] a [6]. Jedním ze známých a aktuálních problémů je menší zájem žáků na ZŠ a SŠ o přírodovědné a technické obory v porovnání s obory humanitními [9], [10]. Jednou z možností, jak technické obory udělat pro studenty atraktivnější, je jejich přímá uplatnitelnost v praxi, tedy vylepšení pozice na trhu práce. Dobrá znalost grafického softwaru je velmi často nutnou podmínkou pro úspěšné uplatnění studentů v praxi. K současně vyučovaným CAD systémům na SPŠ stavební v Českých Budějovicích se řadí ArchiCAD, AutoCAD, Revit a AutoCAD Civil 3D. Předmět CAD systémy je na VŠTE vyučován prostřednictvím čtyř semestrálních modulů v oborech Stavební management a Konstrukce staveb, které jsou zároveň nabízeny mimo mateřský obor jako volitelné předměty. Moduly jsou uvedeny pod názvy: CAD systémy 1 (CAD 1), CAD systémy 2 (CAD 2), CAD systémy 3 (CAD 3) a CAD systémy 4 (CAD 4). CAD 1 představuje výuku systému AutoCADu 2D, který je v praxi velmi rozšířen. Další moduly jsou již zaměřeny na výuku 3D softwarů, které umožňují vytvářet tzv. informační modely budovy (technologie BIM). Moduly CAD 2 a CAD 3 jsou zacíleny na výuku Revitu s tím, že CAD 2 procvičuje architektonické modelování a navazující CAD 3 nabízí modelování technických zařízení budov. Vzhledem k tomu, že všechny tyto vyučované programy jsou produktem společnosti Autodesk, jsou navzájem plně kompatibilní a umožňují bezproblémovou spolupráci 2D a 3D verzí. Modul CAD 4 seznamuje studenty s tvorbou stavebních výkresů v dalším grafickém programu Nemetschek-Allplan. 1

Cíl výzkumu V tomto článku jsme navázaly na předchozí výzkumy [7], [8] v oblasti evaluace předmětů s výukou CAD systémů, které proběhly v loňském roce na Střední průmyslové škole stavební a

316


Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích. Některé otázky z těchto výzkumů mezi studenty denního studia byly zaměřeny na využití CAD systémů v praxi. Proto nás zajímalo, jak vidí využití v praxi lidé, kteří ve své práci používají právě CAD systémy. Další výzkum jsme zaměřily na skupinu studentů kombinované formy, kde jsou ve velké míře lidé, kteří mají zkušenosti s používáním CAD systémů ve své práci. Cílem výzkumu bylo: • zjistit, které CAD systémy jsou používány v praxi podle názorů SŠ a VŠ studentů, • porovnat názory studentů s objektivními názory lidí z praxe, • zjistit k jakému účelu nejčastěji používají CAD systémy studenti kombinované formy ve své práci. 2

Popis výzkumného vzorku a výzkumné metody Výzkum probíhá ve třech etapách. Dvě z nich proběhly v loňském roce [7], [8] a třetí v roce 2015. Prvním zkoumaným vzorkem byli studenti 4. ročníku oboru Pozemní stavitelství a Dopravní stavby SPŠ stavební v Českých Budějovicích. Třídy se na výuku CAD systémů dělí na dvě skupiny. Na výuce se podílejí různí pedagogové, druh vyučovaného softwaru je dán jejich aprobací. Anketního průzkumu se zúčastnilo celkem 88 respondentů. Anketní průzkum proběhl během února 2014. Druhým zkoumaným vzorkem byli studenti denního studia bakalářských oborů Konstrukce staveb a Stavební management na VŠTE v Českých Budějovicích. Anketního průzkumu se zúčastnilo celkem 112 respondentů. Anketní průzkum proběhl během února a března 2014. Třetím zkoumaným vzorkem byli studenti kombinované formy bakalářského studia oborů Konstrukce staveb a Stavební management na VŠTE v Českých Budějovicích. Průzkumu se zúčastnilo 18 studentů v březnu 2015. V tomto případě se jedná o odborníky z praxe, kteří si doplňují vysokoškolské vzdělání. Pro zajištění vypovídající hodnoty byl výzkum prováděn anonymně. V souladu se zásadami pedagogického výzkumu [4], [5] byla zvolena výzkumná metoda pomocí anonymních dotazníků vlastní konstrukce. Úplné znění dotazníků jsou k dispozici u autorek. V tomto článku zpracováváme pouze otázky týkající se používaných CAD systémů v praxi. 3

Vyhodnocení dotazníků – využití programů v praxi Odpovědi k otázkám týkajících se CAD systémů v praxi jsou vyhodnocené v následujících tabulkách, kdy je počet odpovídajících přepočten na procenta. U některých otázek respondenti vyplňovali více odpovědí. Tabulka 1: Který z CAD systémů je dle vašeho názoru nejlépe uplatnitelný v praxi? (zdroj vlastní) AUTOCAD

ARCHICAD

REVIT

CADKON

ALLPLAN

STUDENTI SŠ

47%

37%

0%

1%

1%

VŠ - DENNÍ

64%

21%

7%

2%

6%

Z Tabulky 1 je zřejmé, že studenti z obou typů škol hodnotí jako nejlépe uplatnitelný AutoCAD, další v pořadí je ArchiCAD. U studentů denní formy studia výrazně převažuje AutoCAD nad všemi ostatními. Zbývající CAD systémy hodnotí jako uplatnitelné v praxi podstatně méně. Je zřejmé, že studenti VŠ upřednostňují AutoCAD více než studenti SŠ. Studenti SŠ uplatnění Revitu v praxi nevidí.

317


Toto mínění odpovídá skutečnosti, že v současné projekční stavební praxi je AutoCAD zatím stále nejrozšířenější (dle informací z několika školení CAD studia, České Budějovice [2], kterých se zúčastnila jedna z autorek). Je zjevné, že příklon v praxi k AutoCADu je podstatně větší než jak ho vnímají studenti. Výrazné rozšíření systému AutoCAD je vidět i z následující Tabulky 2, kdy většina lidí pracujících v oboru (studenti kombinované formy) už ovládá AutoCAD. Tabulka 2: Který grafický software ovládáte? (zdroj vlastní) AUTOCAD

ARCHICAD

CADKON

89%

17%

11%

VŠ - KOMBINOVANÁ

CAD systémy umožňují, kromě své základní funkce (počítačem podporované projektování architektura), také tvorbu dalších věcí: statické výpočty (statika), energetické posouzení budov (energie), modelování technického zařízení budov (TZB). Z odpovědí vyplývá, že studenti chtějí používat software ke všem rozmanitým činnostem téměř rovnocenně, u vysokoškolských studentů denního studia tento zájem mírně klesá (Tabulka 3). Tabulka 3: Měl byste zájem využívat CAD software pro …? (zdroj vlastní) STATIKA

ENERGIE

TZB

STUDENTI SŠ

58%

50%

59%

VŠ - DENNÍ

26%

33%

41%

U lidí, kteří se pohybují v praxi, je nižší zájem o využití systémů ke statickým výpočtům a modelování technického zařízení budov, o energetické posouzení budov nejeví zájem vůbec. Používají především jeho základní funkci (Tabulka 4). U odborníků z praxe jejich orientace na využití software je dána především jejich pracovním zaměřením. V našem statistickém vzorku bylo nejvíce projektantů. Tabulka 4: Pro jaké účely používáte grafický software? (zdroj vlastní)

VŠ - KOMBINOVANÁ

ARCHITEKTURA

STATIKA

ENERGIE

TZB

67%

11%

0%

33%

Závěr Studenti střední školy a denního studia na VŠ vnímají jako nejdůležitější pro praxi znalost AutoCADu. Domnívají se, že je přínosné znát i další CAD systémy jako jsou ArchiCAD, v menší míře CADKON, Allplan, Revit. Lidé, kteří jsou už v praxi, výrazně upřednostňují AutoCAD (89%), ostatní systémy používají zřídka. Je vidět, že příklon k AutoCADu je výrazně větší než se domnívají studenti, kteří praxi ještě nepoznali nebo ji poznali v malé míře. Studenti kombinované formy ve své praxi využívají především základní funkce CAD systémů (architekturu). Literatura 1. AUTODESK 2015. Autodesk. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: www.autodesk.cz

318


2.

CAD STUDIO a.s. 2015. CAD studio. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: www.cadstudio.cz 3. CEGRA 2015. Centrum pro podporu počítačové grafiky. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: www.cegra.cz 4. GAVORA, P. Úvod do pedagogického výzkumu, 2. rozš. české vydání Brno: Paido, 2010, 261 s., ISBN 978-80-7315-185-0 5. CHRÁSKA, M. Metody pedagogického výzkumu: základy kvantitativního výzkumu, Vyd. 1. Praha: Grada, 2007, 265 s., Pedagogika. ISBN 978-80-247-1369-4 6. NEMETSCHEK-ALLPLAN ČESKO s.r.o. 2014. Building information modeling s Nemetschek Allplan. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: www.nemetschek-allplan.cz 7. PETRÁŠKOVÁ, B., SMETANOVÁ, D., VYSOKÁ, J. Výuka CAD systémů dle studentů SPŠ stavební. In Sapere Aude 2014 : sborník příspěvků. 1. vyd. Hradec Králové: Magnanimitas, 2014. s. 91-96, 6 s. ISBN 978-80-87952-03-0 8. PETRÁŠKOVÁ, B., SMETANOVÁ, D., VYSOKÁ, J. Výuka CAD systémů dle názorů vysokoškolských studentů. V recenzním řízení v Logos Polytechnikos. s. 9 9. SJÖBERG, S. Science and Technology in Education – Current Challenges and Possible Solutions, Invited contribution to Meeting of European Ministers of Education and Research, Uppsala 1-3 march 2001, (on-line) Dostupné z: http://www.iuma.ulpgc.es/~nunez/sjobergreportsciencetech.pdf 10. WELLS, B. H., SANCHEZ, H. A., ATTRIDGE, J.M. Modeling Student Interest in Science, Technology, Engineering and Mathematics , 2007 IEEE Meeting the Growing Demand for Engineers and Their Educators 2010-2020 International Summit, Munich, Germany, 9-11 Nov. 2007. ISBN 978-1-4244-1916-6 Kontaktní adresa: Blanka Petrášková, Ing., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected] Dana Smetanová, RNDr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected]

319


KLADY A ZÁPORY A ZÁKLADNÍCH ŠKOL

STRATEGIE

PARTNERSTVÍ

MATEŘSKÝCH

PROVÁZKOVÁ STOLINSKÁ Dominika – JANU Miroslav Resumé Prostřednictvím článku bychom chtěli nastínit kontextualitu preprimárního a primárního vzdělávání se zaměřením na výhody a nevýhody realizace výchovně vzdělávací činnosti na těchto školských stupních v rámci jedné instituce. Vnímáme-li primární vzdělávání jako počátek povinného vzdělávání, pak nepopiratelný význam preprimárního vzdělávání můžeme spatřovat jako cílevědomou přípravu na úspěšný vstup dítěte do školského procesu. Záměrem článku je představit vizi návazného kurikula těchto dvou školských stupňů v konfrontaci s reálnou úrovní této problematiky v praxi mateřských a základních škol. Reflexe reality byla zjišťována prostřednictvím analýzy názorů stratifikovaně vybraného souboru. Klíčová slova: preprimární vzdělávání, primární vzdělávání, výchovně vzdělávací činnost, povinné vzdělávání, kurikulum, výzkumná sonda. POSITIVES AND NEGATIVES OF PARTNERSHIP STRATEGY BETWEEN NURSERY AND PRIMARY SCHOOLS Abstract Through the article we would like to outline the contextuality of pre-primary and primary education in focus on the advantages and disadvantages and their implementation in educational activities at these school grades within one institution. If we perceive primary education as the beginning of compulsory education, then the undeniable importance of pre-primary education we can see as a purposeful preparation of the child for successful entry into the educational process. The intention of the article is to present a vision of follow up the curriculum of these two levels in confrontation with real levels of this issue in practice at nursery and primary schools. The reflexion of reality was determined by analyzing the opinions stratified selected from the sample of respondents. Key words: preprimary education, primary education, compulsory education, curriculum, research. Úvod Vstup do povinného vzdělávání představuje pro život dítěte velký osobní i společenský mezník. Nejčastěji je realizováno na základní škole, čemuž předchází z přibližně 88,3 % předškolní vzdělávání (Key Data on Education in Europe, 2012). Vzhledem ke skutečnosti, že jednotlivé školské stupně na sebe plynule navazují, jeví se jako optimální deklarovat tuto kontextualitu pod garancí jedné instituce. Tento vztah s jistou mírou modifikace kopíruje situaci, kdy primární vzdělávání dítěte pokračuje vzdělávání sekundárním (tedy na úrovni základní školy). Strategie kontextuality je podpořena také filozofií systému kurikulárních dokumentů, kdy výstupy z předškolního vzdělávání (znalosti, dovednosti, postoje, hodnoty a další kategorie rozvoje dítěte) deklarované Rámcovým vzdělávacím programem pro předškolní vzdělávání (2004) představují zároveň vstupní úroveň pro primární vzdělávání realizované dle podpory Rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání (2013). Oproti primárnímu vzdělávání není (doposud) vzdělávání předškolní povinné. Přesto je neodmyslitelnou součástí celoživotního vzdělávání, jež se stalo trendem a výrazným prvkem vzdělávací politiky naší země mj. s podporou dokumentu Strategie 2020 (2013). Výrazným argumentem pro tento typ souvztažnosti je podpora kvality vzdělávání a intervence odkladů

320


povinné školní docházky, které v období přibližně 10 let neklesly pod hodnotu 20 % (Výroční zprávy České školní inspekce za školní rok 2006/2007, 2007/2008, 2009/2010, 2010/2011, 2011/2012, 2012/2013). Tyto skutečnosti podnítily náš zájem zjistit, jaká je situace v reálném prostředí mateřských a základních škol, protože na našem území jsou v drtivé většině nejčastějšími institucemi, jež poskytují dané stupně vzdělání. Myšlenka kontextuality může působit nosně, ale pro efektivní a nikoli pouze efektní realizaci jakékoli myšlenky je nezbytné vytvoření vhodných podmínek. 1. Výzkumná sonda Pro účely výzkumného šetření jsme oslovili 58 respondentů, jež byli určeni stratifikovaným výběrem, přičemž kritériem bylo, že působí jako vyučující na škole typu MŠ a ZŠ v rámci jedné instituce. Zajímaly nás především otázky výhod a nevýhod společné organizace vzdělávání. Jako nástroj sběru dat byla sestavena anketa, kterou tvořily položky s možností otevřených odpovědí. Graf č. 1: Výhody kontextuální působnosti MŠ a ZŠ

20 18 16 14 12 10

U1ST

8

UMŠ

6 4 2 0 Spolupráce školy Společné projekty Lepší komunikace a rodičů pro přechod MŠ a mezi učiteli MŠ a ZŠ ZŠ

Návaznost výchovně vzdělávacího programu

Celý soubor učitelů (a to jak mateřských tak základních škol) vyhodnotil především 4 kategorie výhod pro společnou organizaci předškolního a primárního vzdělávání pod záštitou jedné instituce (předloženy jsou reálné četnosti, každý mohl uvést libovolný počet položek). Jako nejvýraznější se objevuje kategorie společných projektů pro podporu přechodu dítěte z mateřské do základní školy, což podporuje vizi vzdělávací politiky o eliminaci či intervenci odkladů povinné školní docházky. Mezi dalšími klady hodnocenými učiteli základních škol se objevilo např. rozšíření poznatkové základny učitelů o poznání prostředí jiného školského stupně nebo ze strany učitelů mateřských škol se objevily také kategorie více financí na provoz, autonomie pro vlastní organizaci chodu MŠ, šance pro malé MŠ, které by nemohly existovat, ale objevila se také kategorie – žádná výhoda (pozn. Tato kategorie nebyla dopředu nabídnuta, respondenti měli prostor pro volné vyjádření).

321


Graf č. 2: Nevýhody kontextuální působnosti MŠ a ZŠ

16 14 12 10 8 6 4 2 0

U1ST UMŠ

Jak je patrné z grafu č. 2, příliš mnoho nevýhod respondenti neuvedli. Co je však nezbytné zmínit, je signifikantní ukazatel nespokojenosti učitelů mateřských škol s jejich nedoceněním ze strany (vedení) základních škol. Argumentovali především odlišností potřeb a podmínek pro tři školské stupně, což souvisí také s roztříštěností stylů výuky a neporozumění mezi pedagogy. Učitelé základních škol uváděli jako problematické hledisko organizace školských akcí (odlišné lokality, ve kterých se nachází MŠ a ZŠ), ztráta osobitosti zařízení, nárůst administrativy, ale také např. tlak vyvíjený na rodiče, kteří takto mívají omezenou vlastní volbu školy. Graf č. 3: Kontextualita jako výhoda?

322


20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

U1ST UMŠ

Oddělené MŠ a ZŠ jsou výhodnější

Spojené MŠ a ZŠ

Poslední graf odkrývá výhodnost kontextuality MŠ a ZŠ z pohledu učitelů na jednotlivých školských stupních. Jak je patrné, učitelé MŠ by ocenily samostatnost a oddělené působení. Může to být ovlivněno faktem, který již hodnotili výše – nedostatečné docenění předškolního působení na dítě, které však může souviset také se skutečností, že pouze 11 respondentů uvedlo, že jejich ředitelé působí zároveň jako učitelé MŠ. Ostatní uvedli profilaci svého ředitele jako učitele 1. nebo 2. (to dokonce 2/3) stupně ZŠ. Respondenti primární školy hodnotili spojení MŠ a ZŠ jako velmi podnětné, a to především pro rozvoj dítěte a jeho efektivní přípravu na vstup do povinného vzdělávání. Výhody hodnotili na všech úrovních – především kontinualita vzdělávacích programů, organizace přechodu z MŠ do ZŠ a jasné požadavky na zápis do základní školy. Obě skupiny respondentů se shodly na zajímavém návrhu zavedení samostatné třídy předškoláků, což jde proti majoritnímu proudu heterogenních tříd v MŠ. Závěr Záměrem příspěvku bylo nastínit pilotní výsledky výzkumného šetření o vizi kontextuality primárního a preprimárního vzdělávání. S počátky implementace inovovaných legislativních strategií, jež navazují na neúspěšnou Bílou knihu (tzv. Národní program rozvoje vzdělávání, 2002) vyvstávají otázky aktuální reálné úrovně a vůbec ochota učitelů pro další reformní kroky (Strategie 2020, 2013). Myšlenka kontextuální působnosti je ovlivněna zahraničními trendy, kde tato součinnost představuje řadu výhod. Jak vyplývá z výsledků výzkumné sondy, ani tuzemští učitelé nevnímají společnou organizaci jako škodlivou. Dle této skutečnosti je tedy možné předpokládat, že výhody vyplývající z kooperace obou (resp. tří) školských stupňů mohou být podnětné a mohou podpořit především kvalitu vzdělávání již od předškolního věku dětí. Literatura 1. Berčíková, Alena, Eva Šmelová a Stolinská Dominika. Učitel – aktér edukačního procesu předškolního vzdělávání. Olomouc, 2014. ISBN 978-80-244-4033-0. 2. Bílá kniha. Praha: MŠMT ČR, 2002. ISBN 80-211-0372-8. 3. ČESKÁ ŠKOLNÍ INSPEKCE, Výroční zprávy České školní inspekce za školní rok 2006/2007, 2007/2008, 2009/2010, 2010/2011), [citováno 8.1.2013] Dostupné na internetu: http://clanky.rvp.cz/wp-content/upload/prilohy/9883/odklady povinne_skolni_dochazky_ _clanek_ ke_stazeni.pdf.

323


4. 5. 6.

7.

Key Data on Education in Europe. EURYDICE, Brusel, 2012. ISBN 978-92-9201-242-7. Rámcový vzdělávací program pro předškolní vzdělávání. Praha: VÚP, 2004. ISBN 80-8700000-5. Dostupné z: http://www.vuppraha.cz/wp-content/uploads/2009/12/RVP_PV-2004.pdf. Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: VÚP, 2013. Dostupné z: http://www.msmt.cz/vzdelavani/zakladni-vzdelavani/upraveny-ramcovy-vzdelavaci-programpro-zakladni-vzdelavani. Strategie 2020. Praha: MŠMT ČR, 2013.

Kontaktní adresa Mgr. Dominika Provázková Stolinská, Ph.D. Katedra primární a preprimární pedagogiky, Pedagogická fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci Žižkovo nám. 5, Olomouc, 771 40, [email protected] RNDr. Miroslav Janu, Ph.D. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci Žižkovo nám. 5, Olomouc, 771 40, [email protected]

324


ZKUŠENOSTI S ELEKTRONICKÝM TESTOVÁNÍM MATEMATIKY NA MENDELOVĚ UNIVERZITĚ V BRNĚ ŘÍHOVÁ Dana – VISKOTOVÁ Lenka, CZ Resumé Příspěvek se zabývá elektronickými testy z matematiky na Mendelově univerzitě v rámci základních předmětů studia. Uvádí důvody elektronického testování a popisuje realizaci a typy testů v univerzitním informačním systému, jakož i jejich použití. Dále shrnuje výhody a nevýhody testů a zároveň přináší řadu doporučení vzhledem k jejich dlouhodobému využívání. Rovněž srovnává výsledky elektronické a písemné formy zkoušky z matematiky. Na závěr cituje hodnocení elektronického testování matematických znalostí jak z řad studentů, tak i názory samotných pedagogů. Klíčová slova: elektronické testování, testy s výběrem správné odpovědi, matematika. EXPERIENCE IN ELECTRONIC TESTING IN MATHEMATICS AT MENDEL UNIVERSITY IN BRNO Abstract The paper deals with the electronic tests in mathematics at Mendel University in basic courses. The reasons for electronic testing are presented. Types of tests and their implementation in the university information system as well as their use are described. Further, the advantages and disadvantages of such tests are summarized and a number of recommendations for their long term use are given. Also the results of the electronic and written form of exams in mathematics are compared. Finally, the student evaluation of electronic testing of mathematical knowledge and the opinions of the teachers are cited. Key words: electronic testing, multiple choice tests, mathematics. Úvod Trendem současného výukového procesu je využívání počítačů k ohodnocení úrovně znalostí studentů. Naskýtá se však otázka, zda počítač může dobře otestovat matematické znalosti, které jsou založeny na logickém uvažování, a zda elektronické testování, kdy student vybírá správnou odpověď, je vhodné k ohodnocení myšlenkového postupu. Je správný výsledek skutečně zárukou, že student dané problematice rozumí? 1

Odůvodnění elektronického testování

Výuka matematiky na Provozně ekonomické fakultě Mendelovy univerzity v Brně probíhá v rámci bakalářského studia ve všech nabízených oborech, a to během dvou semestrů. Studenti studijních programů Ekonomika a management, Hospodářská politika a správa, Systémové inženýrství a informatika mají povinné předměty Matematika I a Matematika II a studenti studijního programu Inženýrská informatika mají povinné předměty Aplikovaná matematika I a Aplikovaná matematika II. O výuce matematiky na zmiňované fakultě pojednává [3]. S elektronickým testováním znalostí matematiky se začalo ve školním roce 2007/2008. Využilo se možností univerzitního informačního systému (dále UIS), který elektronické testování nabízí. Více informací najdeme v [6] a [7]. V průběhu dvou let byla postupně vytvořena základní testová databáze příkladů, která slouží pro zápočtové testy předmětů Matematika I, Matematika II a také

325


Aplikovaná matematika I. Později vzhledem k velkému počtu studentů (viz graf 1) byla databáze rozšířena o příklady a otázky vhodné k elektronickému testování zkoušky předmětu Matematika I. Další rozvoj využití elektronických testů byl pak podpořen zřízením velké počítačové studovny, která čítá kapacitu 81 počítačů. Zápočtový test a zkouška z předmětu Aplikovaná matematika II s ohledem na malé množství studentů probíhá klasickou formou. Zkouška z předmětu Matematika II byla vzhledem k jejímu obsahu taktéž ponechána v písemné podobě. V dalším textu se budeme věnovat pouze předmětům Matematika I a Matematika II, které zaujímají z hlediska počtu studentů majoritní podíl ve výuce matematiky. Graf 1 - Počty studentů matematiky

2

Realizace v univerzitním informačním systému a jeho možnosti

Pro realizaci testování byly v každém předmětu vybrány vhodné typy příkladů. Šlo především o kratší typické příklady ilustrující dané učivo. V UISu je možné pro testování matematiky použít úlohy s výběrem jedné správné odpovědi (tzv. typ otázky 1 z N, který je v [5] označen jako “multiple choice“). Za postačující počet možných odpovědí, z nichž právě jedna je správná, bylo zvoleno pět. Příklady s odpověďmi, v nichž správná je označena, byly do databáze vkládány pomocí importu souboru zapsaného ve formátu TEX nebo přímo prostřednictvím interního editoru využívajícím příkazy TEXu (viz [4]). Původní databáze nejprve obsahovala 10 příkladů pro každý vybraný typ úlohy. Postupem času se rozšiřovala, některé příklady, které se neosvědčily, byly odstraněny, další naopak přibyly. V současné době jsou příklady rozčleněny a uloženy do složek následujícím způsobem. Obsahem předmětu Matematika I je diferenciální počet funkce jedné proměnné a lineární algebra. Na obrázku 1 je uvedeno devět vybraných typů úloh pro zápočtový test, který studenti píší zhruba v poslední třetině semestru a který trvá 50 minut. Protože UIS zobrazuje o testech různé statistické informace, jsou zde uvedeny celkové počty zvolených příkladů v databázi (v UISu označených jako otázky) a v posledním sloupci jejich průměrná úspěšnost. Jednotlivé příklady jsou v testu ohodnoceny 2 - 3 body, celkem lze získat 25 bodů. Pro získání zápočtu je potřeba 50 %, tuto hranici je nutné nastavit v UISu, aby testy byly vyhodnoceny automaticky.

326


Obr. 1 - Testové úlohy Matematika I (zdroj: UIS) Na dalším obrázku 2 je znázorněna ukázka zápočtových testových příkladů předmětu Matematika I.

Obr. 2 - Ukázka příkladů z testu Matematika I (zdroj: UIS) V předmětu Matematika II se vyučuje integrální počet funkce jedné proměnné, diferenciální počet funkce dvou proměnných a diferenciální a diferenční rovnice 1. a 2. řádu (ty součástí zápočtového testu nejsou, protože se probírají až na závěr semestru). Pro zápočtový test bylo

327


vybráno sedm typů úloh, jak ukazuje obrázek 3. Každý příklad je ohodnocen 4 body, z testu lze získat maximálně 28 bodů. Test trvá 45 minut.

Obr. 3 - Testové úlohy Matematika II (zdroj: UIS) Vybrané zápočtové testové příklady předmětu Matematika II jsou na obrázku 4.

Obr. 4 - Ukázka příkladů z testu Matematika II (zdroj: UIS) Kromě zápočtových testů se elektronicky realizuje i zkouška z předmětu Matematika I. Součástí testu je pět příkladů, tři teoretické otázky (z diferenciálního počtu a lineární algebry) a dva popisy grafů funkcí pomocí vlastností funkcí, limit a možných hodnot derivací. Příklady jsou ohodnoceny 5 body a celkem je možné získat 50 bodů. UIS umožňuje nastavení stupnice pro automatické udělování známek, v našem případě bylo použito rozmezí pod 50 % (F), interval od 50 do 60 % (E),

328


od 60 do 70 % (D), od 70 do 80 % (C), od 80 do 90 % (B) a od 90 % (A). Vybrané typy zkouškových úloh ilustruje obrázek 5, ukázkový příklad pak obrázek 6.

Obr. 5 - Zkouškové úlohy Matematika I (zdroj: UIS)

Obr. 6 - Ukázka příkladu ze zkoušky Matematika I (zdroj: UIS) Jak je vidět v tabulkách, v databázi je pro každý typ úlohy uloženo zhruba 30 – 50 možných variant příkladů. Příklady jsou v testech generovány náhodně a také odpovědi jsou vybírány v náhodném pořadí. Problematické testování kreslení grafů bylo vyřešeno pomocí opačného přístupu. Studentovi je například nabídnut graf funkce v posunutém tvaru, kterému má přiřadit správný funkční předpis. Vybírá z pěti možností. Obrázky grafů byly realizovány pomocí balíku maker mfpic využívající

329


příkazy METAPOSTu a byly do databáze uloženy ve formátu JPG jako objekty. Ukázku použití grafu demonstruje obrázek 7.

Obr. 7 - Příklad určení grafu funkce (zdroj: UIS) UIS dovoluje elektronické testy navázat na konkrétní učebnu, čas a zkušební termín, takové testy slouží k testování znalostí studentů při zápočtu či zkoušce. Je však také možné test napojit na určitý předmět a zpřístupnit ho pouze studentům daného předmětu. Této možnosti se dá využít pro zveřejnění vzorových testů, které slouží k autotestování studentů a pomáhají jim při přípravě na zápočet nebo zkoušku.

Obr. 8 - Informace o příkladech testové databáze (zdroj: UIS)

330


UIS rovněž vytváří statistiky daného testu nebo všech testů v historii. Pro zvolený test vygeneruje seznamy studentů s jejich výsledky, které lze třídit podle různých kritérií. Poskytuje informace o jednotlivých složkách testu, vyhodnocuje úspěšnost použitých typů úloh, ale také i jednotlivých příkladů (viz obrázek 8) jakož i použitých odpovědí (obrázek 9). Toho lze využít při aktualizaci databáze a úlohy, které mají malou nebo naopak velmi vysokou úspěšnost, z databáze vyřadit. Je také možné zobrazit vyhodnocený test konkrétního studenta.

Obr. 9 - Informace o odpovědích příkladu (zdroj: UIS) 3

Zhodnocení elektronického testování

Elektronické testování, nejen matematiky, přináší nespornou výhodu v podobě menší časové zátěže, kdy sledujeme značnou efektivitu procesu u obzvláště většího počtu studentů (viz také [1], [2]). Bodové vyhodnocení, případně stanovení známky, probíhá téměř okamžitě bez ohledu na počet zúčastněných. Přínosem je taktéž objektivita takového testování a zamezení opisování, neboť každému studentu se náhodně generuje samostatné zadání. Co se týče nevýhod, vnímáme jako nedostatek použití pouze kratších typů příkladů. Například nejsme schopni v elektronickém testu požadovat po studentech kompletní průběh funkce, pouze některé části jeho výpočtu, a tím testujeme jen jakési dílčí znalosti. Podstatným faktem zůstává, že také nelze nahlížet na celý postup příkladu, ale pouze ověřovat správnost výsledku, což je v matematice vždy diskutabilní. Tvorba databáze otázek, vytváření chybných variant ke správné odpovědi, kontrola jednoznačnosti v odpovědích i samotná editace otázek v TEXu vyžadují systematickou, dlouhodobou a důslednou práci učitelů. Z organizačního hlediska je taktéž potřeba zajištění rezervace počítačové studovny v příslušné zkušební termíny tak, aby byl zohledněn rozvrh vyučujících i studentů. Což při velkém množství termínů v matematice i velké vytíženosti počítačové studovny pro jiné předměty klade nároky na organizaci a včasné administrativní zajištění. V neposlední řadě musíme k nepřehlédnutelným negativům zařadit možnost studentů u testu odpovědi tipovat. Hádání odpovědí se dá v UISu alespoň částečně zabránit strháváním bodů za nesprávnou odpověď. Například u otázky ohodnocené 4 body se při nesprávně zatrhnuté odpovědi odečte 1 bod. Poslední nevýhodou může být nevyváženost vybraných příkladů v testu, kdy mohou být náhodně vybrány příklady s podobným postupem řešení. Své zkušenosti z oblasti elektronického testování matematiky můžeme shrnout do následujících doporučení: • Je zapotřebí vytvořit dostatečně rozsáhlou databázi otázek a příkladů, neboť i přes nahodilé generování otázek potřebujeme snížit pravděpodobnost, že dva studenti sedící vedle sebe mají některý příklad stejný. Větší variabilitu testu lze zajistit také náhodným generováním, což znamená, že jednotlivé typy příkladů se vybírají z příslušných složek v libovolném

331


pořadí, stejně tak i varianty odpovědí. Zároveň je vhodné u některých typů příkladů uložit do databáze více odpovědí než je počet nabízených, systém z nich daný počet náhodně vybere. • Nelze opomenout fakt, že v dnešní době internetu a sociálních sítí mají studenti tendenci si zapamatovaná zadání uveřejňovat mezi sebou. Jeví se tedy jako nezbytně nutné databázi průběžně aktualizovat a přidávat pravidelně nové příklady. Je také otázka, zda by nebylo výhodné část databáze zadání ponechat jenom na řádný termín, část na opravné termíny, případně nechat „odpočívat“ například po dva semestry a pak opět „obnovit“. • Mezi samozřejmá opatření při testech je odevzdávání popsaných papírů potřebných pro výpočty, možnost použít pouze kalkulačku, která je součástí operačního systému počítače, a zákaz manipulace s mobily. Pokud to univerzitní informační systém umožňuje, je vhodné na počítačové studovně při psaní testů povolit jen lokální síť univerzity bez možnosti připojení na internet. Závěrem uveďme srovnání mezi zkouškou formou elektronického testu z předmětu Matematika I a zkouškou písemnou formou z předmětu Matematika II ve školním roce 2013/2014 (viz graf 2). Z uvedených grafů vyplývá, že vzhledem k dalším vlivům, které mohou ovlivnit úspěšnost v těchto předmětech, vyhodnocení znalostí oběma způsoby nepředstavuje žádné výrazné rozdíly. Graf 2 - Úspěšnost studentů ve školním roce 2013/2014

Odlišnosti můžeme ale pozorovat ve výsledcích zkoušky z Matematiky I (elektronický test) a z Matematiky II (psaná forma). Na obrázku 10 jsou znázorněna hodnocení studentů se splněným zápočtem a zároveň přihlášených ke zkoušce. Je zajímavé, že nejlepšího hodnocení, tj. známky A, B, dosáhli studenti v elektronickém testování ve výrazně menších počtech vzhledem k celkovému počtu studentů přihlášených na zkoušku, než tomu bylo u písemné formy.

Obr. 10 - Srovnání výsledků Matematiky I a Matematiky II ve školním roce 2013/2014 (zdroj: UIS)

332


Pozorujeme také, že díky elektronickému testování u zápočtu i zkoušky jsou studenti po absolvování předmětu Matematika I málo rozpočítaní, nezvládají korektní matematický zápis a mají problém udržet koncept delšího komplexnějšího příkladu. Tento fakt pak činí při písemné zkoušce z předmětu Matematika II značné obtíže, které jsou studenti nuceni překonat právě až ve druhém semestru matematiky. Závěr Samotní studenti nehodnotí elektronické testování příliš kladně. Uvádíme jeden z častých názorů v evaluacích předmětu Matematika I: „Zkouška na PC mi přijde nevyhovující. Jde pouze o výsledky, které může mnoho studentů i tipnout. Myslím, že by zkouška z matematiky měla být písemná na papír, aby se mohlo přihlížet i k výpočtům a celému řešení příkladů, a tedy i k porozumění dané problematice.“ Jako vyučující umožňujeme studentům náhledy do vypracovaných testů formou konzultace, kde společně probíráme u PC jednotlivé zodpovězené otázky a konfrontujeme odpovědi s postupem na odevzdaném papíře. Občas se bohužel nevyhneme dojmu, že student si zápočet nebo zkoušku nezasloužil, že jeho pochopení tématu neodpovídá požadavkům na předmět, nicméně označil správné odpovědi u patřičného množství příkladů. Naopak někteří studenti mají celkově dobrý nadhled nad problematikou, rozumí dané látce, ale vzhledem k častým numerickým chybám či dysgrafickému zápisu jsou v elektronických testech neúspěšní. Elektronické testování přineslo do výuky nový rozměr umožňující zvládnout velké množství studentů i při relativně malém počtu vyučujících. A vzhledem k dnešnímu trendu celostátních přijímacích zkoušek na střední školy či celostátních maturit je to jistě přístup zcela opodstatněný. Domníváme se však, že v případě organizačních i časových možností přetrvává vyšší hodnota v testování matematických znalostí klasickým způsobem a učitelé vysokých škol by se měli snažit tuto formu zkoušení, i přes současné technické možnosti informačních systémů, zejména u zkoušky preferovat. Literatura 1.

2.

3.

4.

5.

6. 7.

CHLÁDEK, P., SMETANOVÁ, D. Elektronické testování z matematiky. Media4u Magazine. 11, č. 2, s. 42-44. ISSN 1214-9187. Dostupné z: 2014, roč. http://www.media4u.cz/mm022014.pdf CHLÁDEK, P., SMETANOVÁ, D. Zhodnocení přínosu elektronického testování studentů v matematice. Trendy ve vzdělávání. 2014, roč. 7, č. 1, s. 328-331. ISSN 1805-8949. Dostupné z: http://www.kteiv.upol.cz/tvv_web/tvv14/tvv_2014_proceedings.pdf RÁDL, P. Výuka matematiky na Provozně ekonomické fakultě Mendelovy university v Brně. Aktuální otázky výuky matematiky na ekonomických oborech. Brno: Masarykova univerzita v Brně. 2011, s. 19-23. ISBN 987-80-210-5669-5. ŘÍHOVÁ, D., NAVRÁTIL, M. Tvorba a generování testů v eLearningovém portále pro základní kurzy matematiky. In 7. konference o matematice a fyzice na vyskokých školách technických (sborník příspěvků). Brno: Univerzita obrany. 2011, s. 353-362. ISBN 978-807231-816-2. SMETANOVÁ, D., CHLÁDEK, P. Jak konstruovat „multiple choice” úlohy z matematiky. Trendy ve vzdělávání. 2014, roč. 7, č. 1, s. 402-404. ISSN 1805-8949. Dostupné z: http://www.kteiv.upol.cz/tvv_web/tvv14/tvv_2014_proceedings.pdf ŠEDÁ, J., TYLLICH, M. eLearning – testování a zkoušení [online]. UIS Mendelu Brno. Dostupné z: http://is.mendelu.cz/dok_server/slozka.pl?download=16773;id=14211 ŠEDÁ, J., TYLLICH, M. Učitel [online]. UIS Mendelu Brno. Dostupné z: https://is.mendelu.cz/dok_server/slozka.pl?download=3620;id=14211

333


Kontaktní adresa: Dana Říhová, RNDr. Ph.D., Ústav statistiky a operačního výzkumu, Provozně ekonomická fakulta Mendelovy univerzity v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel.: +420 545 132 412, e-mail: [email protected] Lenka Viskotová, RNDr. Ph.D., Ústav statistiky a operačního výzkumu, Provozně ekonomická fakulta Mendelovy univerzity v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, ČR, tel.: +420 545 132 427, email: [email protected]

334


DIDAKTICKÉ ZÁSADY V ELEKTROTECHNICKÉM VZDĚLÁVÁNÍ SERAFÍN Čestmír, CZ Resumé Didaktický proces v elektrotechnickém vzdělávání představuje proces, který neprobíhá podle subjektivního přání a libovůle učitele. Ani žák si neosvojí elektrotechnické poznatky systematicky, pokud bude postupovat živelně a pasivně. Vyučovací proces musí být zalomen na objektivních zákonitostech, které se zpravidla formulují jako didaktické zásady. Příspěvek se zabývá vymezením těchto zásad v kontextu elektrotechnického vzdělávání. Součástí je i pojetí gnoseologických postupů jako podstatného rysu didaktického procesu tohoto vzdělávání. Klíčová slova: Didaktické zásady; oborová didaktika; elektrotechnika; gnoseologické postupy. PRINCIPLES OF TEACHING IN THE ELECTRONICS EDUCATION Abstract Didactic process in the electronic learning is a process that is not according to the subjective desire and discretion of the teacher. Neither the learner has mastered electrical knowledge systematically, if it will proceed spontaneously and passively. The teaching process must be broken on the basis of objective regularities, which are generally worded in such didactic principles. The contribution deals with the definition of these principles in the context of electrical education. It also includes the concept of epistemological procedures as a significant feature of the educational process of this education. Key words: Didactic principles; Subject didactics; electrical engineering; epistemological procedures. Úvod Rysem elektrotechnického vzdělávání je jeho organické propojení s praxí, zejména firemní. Koncepce pragmatického vzdělání tento rys dále zdůrazňuje. Propojení elektrotechnického vzdělávání s průmyslem se uskutečňuje na školách v závislosti na struktuře cílů vzdělání: a) získávání a upevňování představ žáků v technické realitě, b) získávání a upevňování pohybových dovedností, c) získávání a upevňování rozumových dovedností, d) syntéza vědomostí a dovedností. Elektrotechnické vzdělávání nemůže probíhat odtrženě od elektrotechnické praxe. Pozorováním a sledováním elektrotechnických činností v konkrétních podmínkách, v podnicích, získávají žáci smyslový kontakt s elektrotechnickými jevy, procesy a předměty. Smyslové zkušenosti o elektrotechnické realitě jsou předpokladem pro pochopení podstaty elektrotechnických dějů. Plnění elektrotechnických úkolů a elektrotechnických činností v průmyslové praxi vyžaduje od kvalifikovaných pracovníků logický a racionální přístup k řešení problémů praxe. Zvažování a promýšlení situace slouží ke správnému rozhodování. Úkolem odborného vzdělávání je napomoci v přípravě budoucích technických odborníků na požadavky praxe. Formy spojení teoretického vyučování s průmyslovou praxí při rozvíjení rozumových dovedností mohou být v různých podobách, například: - řešení problémových situací, příkladů a případů z průmyslové praxe, zapojování aktivních vyučovacích metod do výuky. Rozvoj rozumových dovedností se dostává na úroveň, kterou vyžaduje praxe.

335


-

vypracování dílčích souvislých příkladů, které jsou zařazovány do výuky jednotlivých tematických celků elektrotechnického předmětu. aplikace didaktické zásady názornosti uváděním konkrétních příkladů z praxe.

1

Aplikace didaktických zásad v elektrotechnickém vzdělávání Didaktický proces v elektrotechnickém vzdělávání představuje proces, který neprobíhá podle subjektivního přání a libovůle učitele. Ani žák si neosvojí elektrotechnické poznatky systematicky, pokud bude postupovat živelně a pasivně. Vyučovací proces musí být zalomen na objektivních zákonitostech, které se zpravidla formulují jako didaktické zásady (1), (2) Zásada aktivní účasti žáka Cílem elektrotechnického vzdělání není zapamatování elektrotechnických faktů a mechanické odříkání naučených definic a formulací o elektrotechnických jevech a procesech. Nebylo by to užitečné pro život, ani pro odbornou praxi. Aby bylo elektrotechnické vzdělání hodnotné, musí žák vyvinout úsilí vedoucí k pochopení problematiky. Žák musí učivo promýšlet s cílem, aby pochopil sdělované informace. Myšlení žáka je vedeno učitelem a jeho logickým výkladem. Aplikace vědomostí v praxi motivují žáky k poznávání nových poznatků k objevování hlubších souvislostí. Zásada soustavnosti Útržkovité, neúplné a povrchní znalosti neumožnují pracovníkům v praxi plnit úkoly a funkce. Systematičnost je podstatným znakem práce dobrého technika. Pro praktické uplatnění absolventa mají význam především poznatky, které žák získal jako výsledek dlouhodobého osvojování. Pro kvalitu znalostí je soustavnost typická pro vzdělávání v některých elektrotechnických předmětech. Soustavnost v didaktickém procesu v elektrotechnickém vzdělávání se promítá zejména do: - tvorby pedagogické dokumentace. V učebních plánech tvoří elektrotechnické předměty systém, který v učebních osnovách systemizuje učivo v každém elektrotechnickém předmětu. - tvorby učebnic a učebních textů. V každé učebnici je učivo rozloženo a prezentováno ve věcné a logické návaznosti mezi jednotlivými částmi (kapitoly, témata). - didaktické transformace vnitřním uspořádáním látky podávané v každé vyučovací jednotce a v soustavě všech jednotek, z nichž se skládá vyučovací proces elektrotechnického předmětu. - systematické práce žáka i učitele, která vede k dobře osvojeným poznatkům i k pocitu odpovědnosti soustavné pracovní aktivity ve škole i v praxi. Zásada trvalosti Aktivní účast žáků v získávání elektrotechnických poznatků založeného na systémovém přístupu v elektrotechnickém vzdělávání vede k trvalosti znalostí. Kvalitu elektrotechnických znalostí vyžaduje odborná praxe, uplatnění absolventa v praxi a racionální a efektivní chování technika. Ovládnutí elektrotechnických poznatků a jejich užití v jednání musí být promyšlené a pochopené. Zásadu trvalosti respektujeme v těchto didaktických situacích: - do učiva zařazujeme poznatky s dlouhodobější platností (větší orientace na obecné postupy a principy než na proměnlivá fakta), tyto poznatky si mají žáci osvojit trvaleji, - didaktický proces vedeme tak, aby se žáci sami podíleli na poznávání a řešení elektrotechnických problémů a příkladů, - vyučovací metody vybíráme tak, aby vedly k fixaci získaných znalostí (v elektrotechnických předmětech mají značný význam metody procvičování), - praktická cvičení technickými prostředky (měření v elektrických obvodech) vedou k jejich systematickému využívání v práci. Zásada přiměřenosti V elektrotechnickém vzdělávání přistupujeme k žákům diferencovaně podle věku, druhů a stupňů škol. Kritériem pro to je uplatnění absolventů v různých profesích s praxí požadovanou

336


kvalifikací. Adekvátnost didaktického procesu v elektrotechnickém vzdělávání se prosazuje v těchto podobách: - vybíráme z poznatků takové, které jsou žáci schopni zvládnout s porozuměním, - kvantitu poznatků (hloubku poznání) určujeme podle požadavků praxe na absolventy, - volíme přiměřené vyučovací metody s ohledem na žáky i na charakter elektrotechnického předmětu (řešení příkladů), - zařazování elektrotechnických předmětů do soustavy (do ročníků) volíme nejen podle věcné návaznosti elektrotechnických disciplín, ale také podle vyspělosti žáků (elektroenergetiku neučíme v nižších ročnících), - učivo uspořádáme spíše postupně (koncentricky) než lineárně, abychom do první fáze zařadili poznatky základní, které si mohou žáci osvojit s porozuměním, v dalších etapách vyučování lze od žáků vyžadovat zvládnutí i náročnějšího učiva, - ve výuce přistupujeme k žákům individuálně podle jejich schopností, zájmu a záliby, - ve výuce téhož elektrotechnického předmětu v různých třídách respektujeme zvláštnosti tříd z hlediska vztahu k předmětu a ke schopnostem žáků celé třídy. Zásada názornosti Elektrotechnické poznatky v elektrotechnickém vzdělávání z hlediska představ žáků o podstatě a průběhu elektrotechnických jevů nejsou stejné. O některých jevech mohou mít žáci dobrou představu, některé jsou pro ně méně pochopitelné, do podstaty jiných pronikají žáci velmi obtížně. Obtížnost vyplývá také z abstraktnosti odrazu některých složitých elektrotechnických jevů. K výkladu učiva a k jeho porozumění v elektrotechnickém vzdělávání je důležité používat názornost (modely, animace). V elektrotechnickém vzdělávání se vyskytují různé modifikace názornosti: - demonstrace (elektrotechnickými stavebnicemi), - exkurze a jiné formy spojení s praxí (výstavy, stáže v podnicích, praxe aj.), - názorné pomůcky k vytváření představ (modely), vyjádření podstaty (obvodové schémata), znázornění vztahu teoretických poznatků k praxi (ukázka elektromotoru). 2

Gnoseologické přístupy k elektrotechnickému vzdělávání Osvojování elektrotechnických pojmů a souvislostí mezi nimi je jedním z cílů elektrotechnického vzdělávání. Jejich odvozování je složité pro vědu i pro žáky. Práce s elektrotechnickými pojmy je rovněž složitou záležitostí, náročnou na myšlení. Výklad problematiky učitelem při použití určité vyučovací metody je založen na myšlenkových procesech. Gnoseologické postupy jsou tak podstatným rysem didaktického procesu v elektrotechnickém vzdělávání. Mezi základní gnoseologické postupy/pochody počítáme (3), (4): - analýzu – rozkládání elektrotechnického jevu/předmětu na jednotlivé části (např. u motoru je to stator a rotor a dále kostra a vinutí), abychom poznali jejich podstatné znaky a prvky s cílem určit vztahy mezi nimi. Analyzujeme nejen reálné elektrotechnické jevy, ale i jejich zobrazení v představách. - syntézu – sestavování částí reálných elektrotechnických jevů/předmětů do jejich celku, např. z jednotlivých prvků sestavíme elektrický obvod. I syntéza je myšlenkovým postupem směřujícím k odhalení podstaty a vztahů, které určují základ elektrotechnického jevu nebo elektrotechnického pojmu. - abstrakci – vyčleňování podstatných vlastností a stránek elektrotechnického jevu, procesu a předmětu (popř. elektrotechnického pojmu) od věcí vedlejších, nepodstatných či jedinečných. Zdůrazňujeme tedy hlediska podstatná a typická pro daný jev a pojem. Do

337


-

-

-

popředí opět vystupují vztahy a souvislosti mezi stránkami jevu a pojmu, při abstrakci zdůrazňujeme ty stránky, které charakterizují daný jev, proces či předmět. komparaci – porovnávání jednotlivých elektrotechnických jevů, procesů a předmětů podle určitých hledisek, abychom zjistili, zda mezi nimi existují určité shody či rozdíly. Srovnáváme různé typy točivých elektrických strojů např. podle otáčkové charakteristiky, zjistíme možnost použití z pohledu pohonů. diferenciaci – souvisí se srovnáváním. Diferencujeme jednotlivé elektrotechnické jevy, procesy a předměty tím, že se v některé podstatné stránce od sebe odlišují. Např. stejnosměrný motor s cizím buzením od stejnosměrného motoru kompaundního. generalizace – náročný gnoseologický pochod, při němž vycházíme ze zjištění podstatných vlastností, stránek, vztahů a souvislostí elektrotechnických jevů, procesů a předmětů, které jsou společné pro určitou skupinu jevů stejné povahy a třídy. genetický postup – v elektrotechnickém vzdělávání se vyskytuje tehdy, pokud žáky seznamujeme s tím, jak příslušný jev, proces či předmět vznikl nebo jak se vyvíjely názory na určitou skutečnost. Genetickým postupem vysvětlujeme poznatky, které jsou pro takový postup vhodné z pohledu logiky. dogmatický postup – předpokládá, že se žákům sdělují poznatky o elektrotechnických jevech, procesech a předmětech, které dovršily cestu svého vývoje do stádia konečné platnosti a reálnosti nebo vykládáme teoretickou poučku tak, jak se interpretuje v současnosti.

Závěr V současné době se věnuje přípravě učitelů velká pozornost. Systémy a modely učitelské přípravy jsou však různorodé a to nejen ve vztahu k odborným předmětům. Rozdíly jsou dány zejména typem instituce (střední odborná škola, odborná škola, střední odborné učiliště, střední průmyslová škola), dále stupněm autonomie dané instituce (státní, soukromá, firemní), podmínkách přijímání žáků ke studiu a organizaci - struktuře přípravy (podíl oborových, odborných a všeobecně vzdělávacích předmětů, poměr mezi teorií a praxí daný školním vzdělávacím programem). Různorodost systémů a modelů přípravy je podmíněna navíc mnoha faktory, z nichž nejvýznamnější roli hrají jak ekonomické poměry, tak tradice. Obojí je spojeno s očekáváním společnosti, pokud se jedná o výsledky výchovně vzdělávacího působení. Literatura 1. SKALKOVÁ, Jarmila. Obecná didaktika: vyučovací proces, učivo a jeho výběr, metody, organizační formy vyučování. 2.vyd. Praha: Grada, 2007, 322 s. ISBN 978-80-247-1821-7. 2. MALACH, Josef. Základy didaktiky. 1.vyd. Ostrava: Ostravská univerzita v Ostravě, 2003. ISBN 80-7042-266-1. 3. PETTY, Geoffrey. Moderní vyučování. 1.vyd. Praha: Portál, 1996, 380 s. ISBN 80-717-8070-7 4. KROPÁČ, Jiří. Didaktika technických předmětů: vybrané kapitoly. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2004, 223 s. Ediční řada Skripta. ISBN 80-244-0848-1. Kontaktní adresa: Čestmír Serafín, Doc. Ing. Dr. Ing-paedIGIP. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 801, e-mail: [email protected]

338


POJETÍ DIDAKTIKY ELEKTROTECHNIKY SERAFÍN Čestmír, CZ Resumé Elektrotechnika je tradičním oborem, s jehož produkty se potkáváme na každém kroku. Kromě toho, že naše domy svítí a je v nich teplo, že je příjemné mít televizi, je i skvělé mít díky počítači celý svět na dosah ruky. Nic z toho bychom neměli bez odborníků - elektrotechniků. Jejich příprava je otázkou vzdělávání v systému odborného školství, kde výuka elektrotechnických předmětů je zaměřena na získání základních teoretických i praktických znalostí, přičemž na teoretické poznatky bezprostředně vždy navazují praktická cvičení, kde si žáci vyzkoušejí teoretické poznatky na konkrétních příkladech. Vymezení odborné přípravy učitelů pro stránce oborově didaktické je důležitou součástí moderního pojení učitele, odborníka v daném oboru. Klíčová slova: Oborová didaktika; elektrotechnika; výuka; učitel odborných předmětů. THE CONCEPT OF DIDACTICS OF ELECTRICAL ENGINEERING Abstract Electrical engineering is a traditional field, with whose products we meet at every step. In addition, our houses are lit and the heat, that it is pleasant to have a television, it is also great to have thanks to the computer the entire world at your fingertips. None of this we should not without experts electrical engineers. Their preparation is a matter of education in the system of vocational education, where the teaching of electrical items is focused on the acquisition of basic theoretical and practical knowledge, while on the theoretical knowledge immediately always follow practical exercises where the pupils having tried theoretical knowledge to specific examples. The definition of the training of teachers for the page field of teaching is an important part of the modern bond of the teacher, an expert in the given field. Key words: Subject didactics; electrical engineering; teaching; teacher professional subjects. Úvod V odborné pedagogické literatuře se setkáváme s různými přístupy k vymezení pojetí didaktiky v její obecné rovině. J. Skalková (1) vymezuje obecnou didaktiku jako teorii vzdělávání a vyučování zabývající se problematikou obsahů a zároveň i procesem, v němž si žáci tento obsah osvojují, tedy vyučováním a učením. J. Průcha (2) chápe obecnou didaktiku jako teorii o „intencionálních procesech učení a vyučování a o obsazích a formách těchto procesů ... ať se realizují ve školní třídě, nebo v podnikovém kurzu, při výcviku artistů, aj. Podrobnější rozbor dle Janíka (3) naznačuje, že lze chápat obecnou didaktiku jako základní pedagogickou disciplínu, která usiluje o vědeckou reflexi, analýzu a objasnění procesů vyučování a učení ve všech stupních a formách vzdělávání a na tomto základě přispívá k jejich zkvalitňování. Podle Janíka (3) učitel didaktiku potřebuje k tomu, aby mohl své jednání ve výuce vztahovat k intersubjektivně uznávaným měřítkům. 1

Vymezení pojetí didaktiky elektrotechniky Oborové a předmětové didaktiky spolu s didaktikou obecnou patří mezi pedagogické disciplíny, které popisují a objasňují procesy vyučování a učení. Zaměříme-li obecnou didaktiku na vyučování odborných předmětů, dostáváme se z obecné roviny do roviny specifické, tedy k oborové didaktice (4).

339


Oborové a předmětové didaktiky (5), (3) se zabývají procesy vyučování a učení s ohledem na jejich oborovou příslušnost a specifičnost. Jsou to disciplíny situované mezi určitý technický, umělecký, či jiný obor a vědy o výchově a vzdělávání. Obecný termín oborová/předmětová didaktika je často nahrazován termínem vyjadřujícím didaktiku určitého oboru/předmětu (např. didaktika matematiky, didaktika elektrotechniky, apod.). Termínem obor označuje odbornou oblast, v jejímž rámci jsou řešeny specifické problémy. Vztah mezi didaktikou a oborem je dynamický a může nabývat různých podob, vždy je ale nutné mít v rovnováze podmínky žákova učení a oborovou kvalitu vyučování. Oborová didaktika je tedy věda zprostředkovávající obor směrem k žákům/studentům1 za pomoci poznatků pedagogiky a obecné didaktiky, pedagogické a vývojové psychologie a dalších disciplín. Oborová didaktika má tudíž interdisciplinární charakter (6). Předmětové didaktiky se zabývají problémy výuky v konkrétních vyučovacích předmětech a zpravidla jsou chápány jako jejich metodiky (6). Předmětové didaktiky mají přímou vazbu na příslušné vyučovací předměty - oborové didaktiky se profilují jako relativně autonomní vědní disciplíny, jejichž předmětem je „celý komunikační proces v příslušném oboru a jemu odpovídající složka vzdělání“ (7). Didaktika elektrotechniky je teorií a praxí vyučování a učení elektrotechnickým předmětům ve vztahu k výchově a formování znalostí, dovedností, kompetencí, postojů a jiných dispozic, je souhrnem didaktik jednotlivých elektrotechnických předmětů, ale není sumou didaktik. Didaktiku elektrotechniky můžeme rozdělit na část: a) Obecnou, ve které se pojednává o předmětu didaktiky elektrotechniky, historii vyučování elektrotechnického oboru a výchovně vzdělávacím významu elektrotechniky. b) Speciální, která zahrnuje obsah učebního předmětu/oboru elektrotechnika a prostředky, jimiž je možno splnit hlavní výchovně vzdělávací cíle předmětu/oboru elektrotechniky. Charakterizujeme-li didaktiku elektrotechnických předmětů jako vědu, pak didaktiku elektrotechniky chápeme jako interdisciplinární, samostatnou hraniční vědní disciplínu, která didakticky zpracovává poznatky elektrotechniky a integruje je spolu s poznatky společenských věd v didaktickou soustavu elektrotechnických předmětů. Vztah didaktiky elektrotechniky k elektrotechnice jako předmětu vyučování Vztahy mezi metodikou (didaktikou) a odbornou vědou elektrotechnickou jsou velmi úzké. Především proto, že z dané vědy vychází didaktická transformace učiva a jeho věcný odborný obsah. Při zkoumání vztahu mezi didaktikou a elektrotechnikou, ze které vychází vyučovací předmět (elektrotechnika) si je třeba uvědomit, že didaktika nezkoumá zákonitosti odborné vědy (např. fyzikální), ale zákonitosti procesu vyučování elektrotechnice. Vztah didaktiky elektrotechniky k jiným vědám Pro úspěšnou realizaci výuky musí učitel odborných předmětů mít základní poznatky z řady vědních disciplín a to nejen v oblasti elektrotechnických předmětů. Jak již zde bylo řečeno, zvláštní význam mají vědy jako filosofie, psychologie, pedagogika, obecná didaktika a odborné vědy technické a přírodní. Stejně jako elektrotechnika, má didaktika elektrotechniky úzký vztah k matematickým a přírodovědným disciplínám, především k fyzice. Klade důraz na inženýrské, technické aplikace těchto věd. 1

Poznámka: nezprostředkovává se veškerý obsah oboru, ale vybírají se ty, které se jeví jako užitečné z pohledu vyučování a učení, tj. přispívají k rozvoji znalostí, dovedností, kompetencí, postojů a jiných dispozic žáků (didaktická transformace, případně rekonstrukce).

340


Mimo uvedené vědní disciplíny hraje velkou úlohu ve vyučovacím procesu i řada jiných, například: ₋ Sociologie zkoumající strukturu třídního kolektivu, jednání v různých sociálních situacích, komunikaci a vztahy ve skupině atd. ₋ Logika poskytující podklady pro analýzu zákonitostí a norem správného myšlení a umožňující ve shodě se zákony logiky správně uspořádat učivo a vyučovací proces. ₋ Kybernetika - věda o informačních a řídících procesech v organizovaných soustavách, dává podklady pro programové řízení vyučování, pro koncepci vyučovacích strojů apod. ₋ Statistická matematika umožňuje kvantitativně analyzovat metodickou práci učitele. ₋ apod. Uvedené nebo i další vědní disciplíny mohou napomáhat didaktice elektrotechniky a učitel odborných předmětů si musí všechny tyto vztahy uvědomovat a promítnout je do své metodické práce a pedagogické činnosti. 2

Didaktický proces v elektrotechnickém vzdělávání Elektrotechnické vzdělávání v podmínkách středních škol může zahrnovat proces osvojovací, v němž žáci získávají vědomosti, dovednosti a návyky a proces vyučovací, v němž učitel elektrotechnických předmětů vzdělává žáky. Tyto procesy probíhají v elektrotechnickém vzdělávání v různých formách, z nichž za nejdůležitější lze pokládat: a) individuální práce žáků, individuální práce učitele s jednotlivými žáky (např. samostatné studium, konzultace) mimo soustavu vyučovacích hodin, b) soustava vyučovacích hodin ve školním vzdělávání v nedělených i dělených třídách, zejména v odborných učebnách (např. pro elektrická měření), c) provozně elektrotechnické praxe žáků na pracovištích ve firmách, d) spojení s praxí mimo firemní praktickou činnost (např. ve formě exkurzí, výstav a veletrhů). Podstata a složky didaktické transformace v elektrotechnickém vzdělávání Individuální práce učitele se žáky, vyučování učitele elektrotechnických předmětů v soustavě vyučovacích hodin sleduje cíl, převést poznatky elektrotechnické teorie a praxe do znalostí žáků (didaktické transformace). Pojetí didaktické transformace je specifické pro české didaktické prostředí (8), (9), v zahraniční odborné literatuře se setkáváme spíš s pojmem didaktická redukce (10) nebo didaktické rekonstrukce, kterou představil v roce 1997 U. Katmann (11). Tento princip spočívá především v systematickém zkoumání žákovských představ o vědeckých poznatcích, které se zpětně promítnou do procesu výběru vzdělávacích obsahů. Jde především o: 1) Výzkum názorů, představ, prekonceptů i jiných dosavadních znalostí, které mají žáci o konkrétním učivu či školním předmětu. 2) Konfrontaci těchto skutečností s minulými a aktuálními poznatky jednotlivých vědeckých disciplín, které jsou zastoupeny v kurikulu. 3) Rekonstrukci nynějších vzdělávacích obsahů, které jsou v souladu s výše uvedenými zjištěními i s cíli vzdělávání. Závěr Z výše uvedeného je patrné, že se model didaktické rekonstrukce opírá především o závěry pedagogického výzkumu, ze kterých vychází a na jejichž základě poté dochází k rekonstrukci školního kurikula. V této oblasti sehrávají klíčovou úlohu právě oborové didaktiky.

341


Příprava učitele na zprostředkování učiva žákům je možno v rámci elektrotechnických předmětů zaměřovat na: - studium, analýzu a interpretaci pedagogické dokumentace, hlavně učebních osnov elektrotechnických předmětů, - učebnice a učební pomůcky k výuce, - upřesnění výchovně vzdělávacích cílů předmětů i jednotlivých vyučovacích hodin, - ujasnění a konkretizaci obsahu elektrotechnického předmětu, - psychologické zdůvodnění transformace učiva, - pedagogickou analýzu a realizaci obsahu určeného k transformaci. Transformace či rekonstrukce učiva z hlediska přípravy i provedení učitele je plynulý a hlavně soustavný proces. Mezi jednotlivými složkami a etapami existují souvislosti vzájemně se prolínající. Pro učitele představuje náročnou činnost, vyžadující od něho jak odbornost elektrotechnickou, tak také pedagogickou. Literatura 1. SKALKOVÁ, Jarmila. Obecná didaktika: vyučovací proces, učivo a jeho výběr, metody, organizační formy vyučování. Praha: Grada, 2007, 322 s. ISBN 978-80-247-1821-7. 2. PRŮCHA, Jan. Přehled pedagogiky: úvod do studia oboru. Praha: Portál, 2006, 271 s. ISBN 80-7178-944-5. 3. JANÍK, Tomáš. Didaktika obecná a oborová: pokus o vymezení a systematizaci pojmů [online]. Centrum pedagogického výzkumu PdF MU Brno, [cit. 2013-12-26]. Dostupné z: http://www.akreditacnikomise.cz/attachments/article/279/didaktika_obecna_a_oborova_Janik.p df 4. ULJENS, Michael. School didactics and learning: a school didactic model framing an analysis of pedagogical implications of learning theory. Hove (East Sussex): Psychology Press, 1997. ISBN 0863777015. 5. OURODA, Stanislav a Vlastimil ŠVEC. Oborová didaktika. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2000, 117 s. ISBN 80-715-7477-5 6. PRŮCHA, Jan, Eliška WALTEROVÁ a Jiří MAREŠ. Pedagogický slovník. 4., aktualiz. vyd. Praha: Portál, 2003, 322 s. ISBN 80-717-8772-8 7. BROCKMEYEROVÁ-FENCLOVÁ, Jitka., Vratislav ČAPEK a Jiří KOTÁSEK. Oborové didaktiky jako samostatné vědecké disciplíny. Pedagogika, 2000, roč. 50, č. 1, s. 23–37. ISSN 0031-3815 8. DRAHOVZAL, Jan, Oldřich KILIÁN a Rudolf KOHOUTEK. Didaktika odborných předmětů. Brno: Paido, 1997, 156 s. ISBN 80-85931-35-4. 9. KROPÁČ, Jiří., et al. Didaktika technických předmětů: vybrané kapitoly. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2004, 223 s. ISBN 80-244-0848-1. 10. KATH, Fritz M. Ein Modell zur Unterrichtsvorbereitung. 2. Aufl. Alsbach/Bergstraße: Leuchtturm-Verl, 1981. ISBN 3880640386. 11. KATTMAN, U.; DUIT, R.; GROPENGIESSER, H., KOMOREK, M. Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion – Ein Rahmen für naturwissenscha sdidaktische Forschung und Entwicklung. Zeitschri für Didaktik der Naturwissenscha en, 1997, roč. 3, s. 3–18.

Kontaktní adresa: Čestmír Serafín, Doc. Ing. Dr. Ing-paedIGIP. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: 00420 585 635 801, e-mail: [email protected]

342


FINANCOVÁNÍ DIGITÁLNÍCH TECHNOLOGIÍ PRO VZDĚLÁVÁNÍ NA ZŠ SIMBARTL Petr, CZ Resumé Článek se zabývá financováním digitálních technologií pro žáky na základní škole. Za pomocí dotazníků metodou PAPI zjišťujeme názory rodičů na možnost financování. Vyhodnotili jsme data od 76 respondentů. Výsledky porovnáváme s financováním v jiném projektu. Zjišťujeme také financování technologií v zahraničí. Klíčová slova: digitální technologie, tablet, vzdělávání. FINANCING OF DIGITAL TECHNOLOGIES FOR EDUCATION AT SECONDARY SCHOOLS Abstract The article discusses the financing of digital technologies for pupils at secondary school. Using the questionnaire (method Paper And Pen Interviewing) we find parents' opinions on financing. We evaluated data from 76 respondents. The results compare with financing another project. We looking information, how the financing of digital technology abroad. Key words: digital technology, tablet, Education. Úvod Vstup digitálních technologií do výuky je stále větší, avšak je nutné také zajistit financování. Ve školách se využívají tablety ve výuce metodou 1:1. Každý žák by měl mít tak vlastní tablet. K provozování interaktivních učebnic či jiných aplikací se nejvíce aktuálně testují tablety díky své ceně, jednoduchosti použití a především přenositelnosti. Zatím se jedná ve většině případů o pilotní testování jednotlivých nakladatelství, firem prodávajících IT technologie či je nákup zprostředkován za pomocí grantových projektů EU. Je sice dobré využívat všech možností, avšak nebude možné stále a všude provozovat tablety z externích zdrojů. Dotazníkovým šetřením jsme chtěli zjistit, jak na tyto technologie pohlíží rodiče a také zda jsou především ochotni do této technologie investovat. Licence k interaktivním učebnicím jsou mnohdy zdarma v rámci školní licence a při výběru aplikací se snaží vybírat freewarové. V dotazníku tak předpokládáme financování pouze tabletu samotného s přibližnou námi odhadnutou životností 4 až 5 let. Při běžném zacházení tablet po tuto dobu vydrží, i když je otázkou, zda bude technicky dostačující v poslední rok svého využití a to především z pohledu výkonu a baterie, která je nutná pro snadnou přenositelnost. 1

Příprava Nejprve proběhlo pilotní testování dotazníku, kde byly výsledky vyhodnoceny a dotazník byl následně upraven. Jednalo se o přesuny otázek a také úpravy uzavřených odpovědí, aby byly více konkrétní. Dotazník se skládá celkem z 12 otázek z toho je 7 otázek uzavřených s možností volby jedné odpovědi, 2 uzavřené otázky s vícenásobnou odpovědí, 2 otázky otevřené a jedna polouzavřená otázka.

343


Dotazování probíhalo metodou PAPI při akcích na základních školách, kde katedra pořádala popularizační akce. Získali jsme celkem 76 respondentů. Kompletní data lze nalézt v disertační práci [1]. Dotazník jsme rozdělili na dvě strany, kdy se druhá strana týkala využití tabletu. Z tohoto dotazníku nás zajímá především otázka, zda jsou rodiče ochotni koupit dítěti tablet na vzdělávací účely a za jakou cenu. Druhou nejdůležitější částí je, kolik mají tabletů v domácnosti a k jakému účelů ho používají. 2

Výsledky

Graf 1: Počet tabletů v domácnosti (absolutní počty) [1, s. 88]

Z celkového počtu zájmu pro zakoupení převažují odpovědi: „Ano, 1000–3000 Kč“, „Ano, 3001–5000 Kč“, „Nechci kupovat, je to zbytečné“ – Graf 2. Zde se otvírá otázka, zda má tablet skutečně potenciál a jsou-li rodiče ochotni do něj investovat. Tablet používaný v domácnosti je často společný, protože pokud byl v domácnosti jeden tablet, tak uváděli rodiče v dotaznících využití jak u dětí tak u sebe.

344


Graf 2: Koupě tabletu pro vzdělávací účely [1,s. 88]

Formulovali jsme pracovní hypotézu: „H0: Rozdělení četnosti domácností vlastnící tablet na základě dotazníkového šetření nesouvisí se zájmem investice koupě tabletu dítěti pro vzdělávací účely. HA: Rozdělení četnosti domácností vlastnící tablet na základě dotazníkového šetření souvisí se zájmem investice koupě tabletu dítěti pro vzdělávací účely.“ [1, s. 89] Přestože se v dotazníku odpovídalo na více otázek, shrnuli jsme je do dvou částí „Ano“ (bez ohledu na cenu a možnosti) „Ne“ (Nechci kupovat, jiný důvod). Počet tabletů v domácnosti dělíme na žádný (0) a alespoň 1 (1 a více). Bylo by možné rozdělit na více kategorií avšak náš vzorek respondentů by na to nebyl vhodný. Ověřovali jsme ji na základě dat uvedených v disertační práci [1] a vliv byl potvrzen. Je tak pozoruhodné, že v případě vlastnictví tabletu, mají pozitivní přístup ke koupi dalšího. (Můžeme se ale také domnívat, že má rodina vyšší celkový finanční příjem.) Zatímco v domácnosti bez tabletu je přístup rodičů pro zakoupení i nezakoupení podobný. Je možné, že na koupi tabletu nemá až tak zásadní vliv jeho cena, ale přístup rodičů k novým technologiím. Tyto výsledky mohou být ale ovlivněny několika faktory. V odpovědích byla možnost pro určení ceny již od 1000Kč. Tato částka by nemusela být vhodná pro tablet, který by našel uplatnění ve škole, ale je možné za tuto částku již tablet zakoupit. V některých případech byly dotazníky vyplňovány v mé přítomnosti, protože se jednalo o vstupní část, kde jsem respondenty oslovoval. Je pravděpodobné, že někteří by nechtěli přiznat nedostatek financí a tak zvolili možnost s nejnižší částkou. Poslední ovlivnění je dáno také tím, že se jedná pouze o předpoklad. Při skutečné platbě za nákup tabletu, by mohli být pak výsledky jiné. Zajímavé byly také konkrétní odpovědi u otevřené možnosti pro nezakoupení tabletu: • Kniha je kniha - ztratily by k nim vztah, který už je teď minimální. • Upřednostňuji tradiční výuku. • Nebudou už umět ani psát! • Nechci tablety do škol. Děti potřebují živou tvořivou výuku! • Chci, aby četl knihy. • Zatím ne.

345


Pokud se podíváme na odpovědi jako celek, zjišťujeme, že se zde objevuje jedna společná vlastnost a to tradiční výuka. Rodiče tak nechtějí, aby děti trávili ještě více času u elektronických zařízení, avšak větší využití počítačů v budoucnosti je nevyhnutelné, pokud to nebude nahrazeno něčím zcela jiným. Z dotazníků bylo dále zjištěno, že u většiny z dotazovaných nenosí děti tablet do školy (9 nosí tablet, 42 nenosí tablet, 25 nevlastní tablet). U rodičů, zda používají tablet v zaměstnání, to bylo obdobné (12 používá, 39 nepoužívá tablet v zaměstnání, 25nevlastní tablet). Pokud by měl být tablet používán pro vzdělávání, zjišťovali jsme také, zda alespoň vyzkoušeli vzdělávací aplikaci. Více jich odpovědělo, že ano (34) a považuje ji za vhodnou. Odpověď, že aplikaci vyzkoušeli, ale nevyhovuje – neodpověděl nikdo. Aplikaci nezkoušelo 17 respondentů z celkových 51 kdy 25 nevlastní tablet. Za aplikace utratí ročně přibližně maximálně 300 Kč 21 dotazovaných a 15 používá aplikace zdarma z celkového počtu 51. Zbytek neví, nebo platí vyšší částky. Z dat zobrazených v následujícím grafu je znatelné využívání tabletů u dětí především pro zábavu. V otázce bylo možné zvolit více možností a tak jsme zjišťovali četnosti výskytu. Vysoký počet má i vyhledávání informací na internetu, avšak by otázka musela být rozšířena o to, co tam vyhledávají. Data „Dítě“ mohou být zkreslena tím, zda rodič skutečně ví, co tam jeho potomek vytváří. Z výsledku je patrné, že tablet využívaný v domácnosti slouží obecně k rychlému nalezení dat a použití jako dalšího zařízení pro volný čas (hry a multimédia). Využití pro školu či zaměstnání je poněkud nižší. Pozoruhodná je položka komunikace, kde převažuje v části u rodičů. Protože je tablet často sdílení, není mnohdy na tuto právě velmi osobní činnost využíván a předpokládáme, že děti využívají na tuto činnost převážně smartphony. Graf 3: Četnosti používání tabletů - Dítě – Rodič [1, s. 91]

Závěr Tímto dotazníkovým šetřením bylo zjištěno, že většina rodičů (domácnost) vlastnící tablet, je ochotna dále investovat do technologií, které teoreticky mohou zkvalitnit výuku. Nestávají se tak odpůrci těchto technologií. Částka, kterou by byli ochotni investovat, však není vysoká a zřejmě je potřeba pro nákup školního tabletu částka vyšší. Rovněž se nesmí pak zapomenout na potřebné příslušenství. Tablet je v domácnosti využíván převážně jako další zařízení pro zábavu. Dle statistik tak ubývá stolních počítačů, které jsou notebooky a především tablety vytlačovány. Tablet je

346


schopen zastat funkce multimediálního přehrávače, včetně prohlížení internetu a „herní konzole“. K pracovním (školním) účelům je toto zařízení využíváno méně. Předpoklad pro využívání tabletů ve školství je kladný avšak s jistými omezeními. Pro srovnání uvedeme ještě hodnotu z jiného dotazníkového šetření prováděného v projektu „VZDĚLÁNÍ21“ [2], kde se však jednalo o notebooky. Na otázku „Pokud byste měli svému dítěti pořídit notebook pro výuku ve škole, jaký byste měli pro takový nákup finanční strop?“, odpovědělo nejvíce 23 % dotazovaných částku 5000 Kč. Tato částka je blízko k našim uvedeným hodnotám. Příspěvek vznikl díky podpoře projektu SGS-2015-025 Metody práce s interaktivními učebnicemi na základní škole. Literatura 1. SIMBARTL, Petr. 2015. Validace interaktivních učebnic pro základní školy. Nepublikováno. Plzeň. Disertační práce. ZČU. 2. Brzdou digitálního vzdělávání nejsou peníze, ale hlavně malá podpora učitelů. 2013. MEDIAKOM s.r.o. [online]. [cit. 2015-05-10]. Dostupné z: http://www.mediakom.cz/csweb/index.php?option=com_k2 Kontaktní adresa: Petr Simbartl, Mgr., Katedra matematiky, fyziky a technické výchovy, Fakulta pedagogická ZČU v Plzni, Univerzitní 8, 306 14 Plzeň, ČR, tel.: +420 37763 6280, e-mail: [email protected]

347


SPRÁVA VZDIALENÝCH PRACOVNÝCH PLÔCH V UČEBNI SITÁŠ Juraj, SK Resumé Viacerí dodávatelia softvérových riešení pre školstvo ponúkajú rôzne aplikácie pre správu pracovných plôch v učebni. Takýto softvér vie nie len uľahčiť vyučovanie a proces správy počítačov, ale v niektorých prípadoch suplovať aj hardvérové zariadenia ako napr. projektor. V tejto oblasti je možné nájsť viaceré aplikácie z oblasti komerčného softvéru, ale aj Open Source. Jedným z najpoužívanejším softvérom je iTALC. Klíčová slova: správa, vzdialená pracovná plocha, vyučovanie. REMOTE DESKTOP MANAGEMENT IN CLASSROOM Abstract Many vendors offer different software solutions for desktop management in the classroom. This software can facilitate the process of teaching and administration of computers, also in some cases substitute hardware devices such as projector. In this area you can find several applications in commercial software as well as Open Source. Key words: management, remote desktop, teaching. Úvod V predmetoch, v ktorých sa využívajú počítače, nastáva počas vyučovania často situácia kedy študent potrebuje pomoc zo strany vyučujúceho vo forme priameho zásahu. Aby sa predišlo narušeniu práce iných študentov, je možné využiť funkciu vzdialenej pracovnej plochy na takúto pomoc. Vzdialenú pracovnú plochu je možné tiež použiť na monitoring učebne, ale tiež aj ako náhradu za projektor a pod. 1

Súčasné riešenia Súčasné najpoužívanejšie desktopové operačné systémy ponúkajú rôzne možnosti pre správu počítača pomocou pripojenia vzdialenej pracovnej plochy. Systém Windows obsahuje dve funkcie: pripojenie vzdialenej pracovnej plochy a pomoc na diaľku. Prvá funkcia je primárne určená na správu počítača. Nevýhodou tejto funkcie je, že používateľ nevidí čo robí vzdialený používateľ. Pripojenie vzdialenej pracovnej plochy pracuje na princípe vytvorenia novej používateľskej relácie, ktorá je izolovaná od relácie lokálneho používateľa. Aby lokálny používateľ videl obrazovku vzdialeného používateľa, je potrebné, aby obaja používali namiesto lokálnej relácie, reláciu terminálovú. V tomto prípade vzdialený používateľ môže využiť príkaz shadow, ktorý umožňuje pripojiť sa na existujúcu terminálovú reláciu. Toto riešenie je teda primárne určené pre terminálový server. Pre tradičné riešenie lokálnych používateľských relácií je nevyhovujúce. Druhá funkcia je určená na vytvorenie požiadavky na pomoc a odoslanie používateľovi, ktorý sa následne pripojí na určený počítač. Požiadavka sa realizuje cez externé serveri, ku ktorým musia mať počítače prístup. Výhodou tejto funkcie je, že je dostupná na všetkých vydaniach systémov Windows. Za nevýhodu môžeme považovať potrebu iniciovania požiadavky zo strany študenta a nie zo strany vyučujúceho. Pre tieto nedostatky bolo vyvinutých viacero riešení. Tieto riešenia umožňujú vzdialenú správu pracovnej plochy, podporujú priame pripojenie na lokálnu reláciu a nevyžadujú požiadavku

348


iniciovania pripojenia zo strany študenta. Napr. Vision alebo Správce učebny, ktoré patria do skupiny komerčných riešení. V oblasti Open Source softvéru je ale možné tiež nájsť ekvivalentné riešenia, ktoré sú dostupné zadarmo a vo väčšine prípadov sú určené pre rôzne operačné systémy. Takýmto zástupcom je softvér iTALC. Okrem toho, že je dostupný pre viacero operačných systémov (Linux a Windows), podporuje obe hlavné procesorové architektúry (x86 a x64). Medzi jeho ďalšie výhody môžeme zaradiť aj podporu viacerých jazykov vrátane slovenčiny. [1] 2

iTALC iTALC pozostáva z dvoch súčastí: serverovej a klientskej. Serverová súčasť sa inštaluje na počítač vyučujúceho a klientska na počítače študentov. Pre vzdialené pripojenie sa používa overenie pomocou doménového konta (iba systém Windows) alebo pomocou súkromných a verejných kľúčov. Takéto zabezpečenie napomáha k minimalizovaniu rizika pripojenia neoprávnených používateľov na počítače študentov. [2] Výhodu iTALC je aj zabránenie študentovi ukončeniu aplikácie. Takto je zabezpečené jeho neustále spustenie. 3

Inštalácia Inštalácia pozostáva z klasického sprievodcu. Na učiteľský počítač treba nainštalovať všetky súčastí. Po inštalácii je potrebné nakonfigurovať iTALC a v prípade potreby aj vytvoriť bezpečnostné kľúče. Pre zjednodušenie konfigurácie študentských počítačov je možné nastavenia iTALC exportovať ako súbor XML. Tak isto, ak je to potrebné, je možné exportovať verejný kľúč. Nastavenia a verejný kľúč je potom možné importovať do iTALC na študentskom počítači. Pre uľahčenie inštalácie na študentskom počítači je možné vytvoriť referenčnú inštaláciu. Takáto inštalácia podporuje prepínače príkazového riadka pre bezobslužnú inštaláciu, ktorú je možné použiť na automatizované nasadenie iTALC. 4

Dostupné funkcie Primárnou funkciou iTALC je prehľadné zobrazenie všetkých dostupných vzdialených pracovných plôch. V jednom okne má vyučujúci ukážky všetkých obrazoviek. [3] Okrem primárnej funkcie pripojenia vzdialenej pracovnej plochy, obsahuje iTALC viacero praktických funkcií. Fullscreen Demo – túto funkciu je možné použiť ako náhradu za projektor. Študentom sa na celej obrazovke bude zobrazovať pracovná plocha vyučujúceho. Študent nemôže tento režim nijako zrušiť. Funkcia Window Demo je podobná predchádzajúcej funkcii, ale namiesto zobrazenia pracovnej plochy vyučujúceho na celú obrazovku sa študentom zobrazí v okne. Toto okno môže používateľ minimalizovať. Funkcia Lock All sa používa na zamknutie počítača. V zamknutom režime sa študentom zobrazí obrazovka s obrázkom zámku. Tento režim nie je možné zrušiť zo strany používateľa. Vyučujúci ho môže použiť napr. počas vysvetľovania učiva. Tiež je možné túto funkciu použiť na jednotlivé počítače a nie na všetky. Funkcia Text message sa používa na odoslanie textovej správy študentom. Je možné použiť ju aj na jednotlivé počítače. Vyučujúci môže použiť túto funkciu na odoslanie správy študentovi alebo viacerým študentom bez toho, aby vyrušil ostatných v práci. Funkcia Power on umožňuje zapnúť počítače pomocou siete. Je možné zapnúť všetky počítače naraz alebo jednotlivo. Postupné zapínanie počítačov má hlavne zmysel pri minimalizovaní prúdových zaťažení v učebni, nakoľko počítač pri zapnutí nemá ešte povolenú správu napájania a odber je teda maximálny. Takto sa minimalizuje možné preťaženia napájacej siete.

349


Funkciu Power down je možné použiť na vypnutie vybraných alebo všetkých počítačov. Centrálne vypínanie počítačov umožňuje znižovať spotrebu a celkovo zjednodušuje vypínanie počítačov. Funkcia Support umožňuje prevziať kontrolu nad vzdialeným počítačom. Táto funkcia má podobný účel ako terminálové pripojenie. Funkcia Snapshots sa používa na vytváranie snímok obrazovky. Záver Softvér iTALC ponúka rôzne možnosti využitia. Primárne je určený pre správu pracovných plôch počas vyučovania. Medzi jeho výhody môžeme zaradiť dostupnosť pre viaceré operačné systémy a v neposlednom rade aj cenu. Dostupné funkcie tohto riešenia plne postačujú na správu vzdialených pracovných plôch v učebni. Režim Demo a Demo Window môže v niektorých prípadoch suplovať projektor. Príspevok bol spolufinancovaný z projektu KEGA 023UKF-4/2013 Analýza dôsledkov obsahovej reformy na technické vzdelávanie na ZŠ Literatura 1. Webová lokalita softvéru iTALC 2. PASTIERIK, J.: Sledovanie počítačov študentov: iTalc. inet.sk, [ cit. 6.4.2015 ]. Dostupné na webovskej stránke (world wide web): http://archiv.inet.sk/6657-sledovanie-pocitacovstudentov-italc.html 3. ŠÍN, M.: iTalc: Pomocník při výuce v počítačové učebně. LinuxEXPRESS, [ cit. 6.4.2015 ]. Dostupné na webovskej stránke (world wide web): http://www.linuxexpres.cz/praxe/italcpomocnik-pri-vyuce-v-pocitacove-ucebne Kontaktní adresa: Juraj Sitáš, Mgr., PhD. Katedra techniky a informačných technológií, Pedagogická fakulta, Dražovská cesta 4, 949 74 Nitra, +421 37 6408 273, [email protected]

350


ELEKTRONICKÉ TESTOVÁNÍ ZNALOSTÍ FYZIKY SMETANOVÁ Dana, CZ Resumé Článek je zaměřen na uplatnění testů s výběrem správné odpovědi při testování fyzikálních znalostí. Diskutujeme omezení pravděpodobnosti náhodného tipu. Jsou zde rozebrány výhody a nevýhody tohoto testování s ohledem na specifika fyziky. Tyto výhody a nevýhody jsou ilustrovány na příkladu elektronického testování v předmětu Fyzika v logistických procesech. Klíčová slova: fyzika, testy s výběrem správné odpovědi, tvorba příkladů. ON ELECTRONIC TESTING KNOWLEDGE IN PHYSICS Abstract The paper deals with electronic multiple choice tests. We discuss limiting the probability of accidental tip. The advantages and disadvantages of these tests are discussed with respect to the physical science. Physics has some specifics which are presented and which must be take into consideration during the testing of students. Key words: physics, multiple choice tests, creation of the examples. Úvod V tomto příspěvku se zabýváme tím, jak využít testování s výběrem správné odpovědi při ověřování fyzikálních znalostí. Jsou zde zhodnoceny výhody a nevýhody pro testování fyzikálních dovedností. Tyto výhody a nevýhody jsou ilustrovány na příkladu testování v předmětu Fyzika v logistických procesech v kombinované formě navazujícího magisterského studia. Fyzika v logistických procesech je předmět všeobecného základu pro studenty VŠTE v Českých Budějovicích. Jeho náplní je seznámit studenty s problematikou technických aspektů pohybu hmotných i informačních toků v logistických systémech. Absolvent předmětu prokazuje znalosti z oblastí aplikované mechaniky, fyzikálních polí, elektromagnetických vln a metod pozorování pohybu těles. Studenti kombinované formy mají ve výrazně kratším čase absolvovat stejný objem probírané látky a zároveň mají absolvovat průběžné hodnocení v předmětu, což klade vysoké nároky nejen na výuku, ale i na testování jejich znalostí. Vzhledem k potřebě efektivně otestovat dílčí znalosti fyziky jsme se v této skupině přiklonili k elektronickému testování, které umožňuje informační systém školy. Navázali jsme na elektronické testování z Matematiky I a Matematiky II, se kterým máme při hodnocení průběžných znalostí studentů kombinované formy pozitivní zkušenosti [3], [4], [7]. Při testování dílčích znalostí studentů je elektronické testování velmi vhodné, protože dochází k velké úspoře času, jak na straně pedagogů, tak na straně studentů. Toto je velmi ceněné zejména v kombinované formě studia. Jakým způsobem proběhlo elektronické testování u studentů kombinované formy, a jeho výsledky jsou diskutovány v následujících kapitolách. 1

Testy s výběrem správné odpovědi Testy s výběrem správné odpovědi (tzv. multiple choice testy) jsou takové testy, které obsahují uzavřené otázky.

351


Uzavřenými úlohami míníme takové úlohy, které obsahují několik odpovědí. Student z nich vybírá správnou odpověď na úlohu. Bývá obvyklé, že správná odpověď je jen jedna, není to však nutné, může být i více správných odpovědí nebo žádná. Například student na formuláři (či v elektronické formě) kroužkuje, zaškrtává, označuje odpovědi a), b), c), … Poznamenejme, že druhým typem úloh jsou otevřené úlohy, což jsou takové, kde je potřeba odpověď (popřípadě i s řešením) vypsat. Speciálně pro testování fyzikálních dovedností mají nezastupitelnou roli právě otevřené úlohy, lépe vystihují charakter předmětu. Avšak na dílčí testování znalostí z fyziky lze využít i testy s výběrem správné odpovědi. V následující části analyzujeme výhody a nevýhody uzavřených úloh (zpracováno dle [6]). Jedná se o vlastnosti, které mají testy s výběrem správné odpovědi. Jak se výhody a nevýhody těchto typů testů projevují právě v matematice, uvádíme ve třetí kapitole. Výhody uzavřených úloh: • vyhodnocení odpovědí je rychlé a při záznamu odpovědí do předtištěného formuláře nebo při elektronickém testování může být automatizováno, • vyhodnocení je velmi objektivní, lze jednoznačně rozhodnout, zda je odpověď správná nebo nesprávná, • uzavřené úlohy jsou vhodné pro studenty, kteří mají potíže s vlastním formulováním odpovědi • nebo pomalu píší, • odpověď není závislá na studentově vyjadřovací či formulační schopnosti a zcela minimálně na jeho grafomotorické zdatnosti - jde nejčastěji o zakřížkování, zakroužkování či odkliknutí správné odpovědi. Nevýhody uzavřených úloh: • některé dovednosti produktivní povahy (jako zformulovat stanovisko, nakreslit obrázek, načrtnout graf apod.) se nedají uzavřenými úlohami testovat vůbec nebo jen velmi omezeně, • znevýhodňují nepozorné a roztržité studenty (mohou přehlédnout mezi alternativami správnou • odpověď nebo se spletou při zaškrtnutí), ale také studenty přespříliš hloubavé, kteří nad alternativami znejistí a hledají v nich „chyták“, • existuje jistá pravděpodobnost uhodnutí správné odpovědi, tato pravděpodobnost vzrůstá u úloh s malým počtem alternativ (2-3) či při použití nevhodných distraktorů, • nelze vysledovat myšlenkový postup, kterým se student dobral k řešení, • vytvoření dobré uzavřené úlohy není úplně snadná záležitost, odhalení konstrukčních • nedostatků nemusí být zjevné ze studentských odpovědí a vyžaduje si hlubší analýzu, • studenti mohou snáze opisovat. 2

Tvorba testů s výběrem správné odpovědi v předmětu Fyzika v logistických procesech Studenti přicházejí z různých typů škol s nesourodou znalostí základů fyziky. Proto jsou v předmětu průběžně hodnoceni ze základních znalostí fyziky. Z průběžného hodnocení získávají 0 až 30 bodů, které jsou jim započteny ke zkoušce. Elektronické testování znalostí bylo použito jako forma pro průběžné hodnocení u studentů kombinované formy studia. Jakým způsobem celkově proběhlo průběžné hodnocení v tomto předmětu (včetně denní formy studia) je diskutováno v článku [5]. Testy jsou tvořeny následujícím způsobem. Jsou vyhotoveny 3 sady příkladů. První sada obsahuje několik oblastí – termodynamiku, optiku, gravitaci, druhá příklady z kinematiky, třetí z elektřiny a magnetismu. V každém příkladu je volba z pěti odpovědí, přičemž právě 1 odpověď je

352


správná. Test pro každého studenta je vytvořen tak, že z každé sady řeší jeden příklad, celkem tedy tři typově různé příklady. Správná odpověď je hodnocena 10 body, tedy lze získat maximálně 30 bodů. Při tvorbě testů s výběrem správné odpovědi jsme se soustředili zejména na následující fakta: • konstrukci uzavřených úloh tak, aby nebylo snadné uhádnout odpověď a bylo nutno skutečně provést výpočet, • rychlé, efektivní a objektivní vyhodnocení, • omezení náhodného tipu správné odpovědi, • omezení opisování studentů. Dále jsme se soustředili na konstrukci uzavřených úloh tak, aby nebylo snadné uhádnout odpověď a bylo nutno skutečně provést výpočet, omezení náhodného tipu správné odpovědi, omezení opisování studentů. Omezení opisování studentů bylo dáno především nastavením elektronického prostředí. Testy s výběrem správné odpovědi jsou vhodné při ověřování dílčích znalostí u studentů zvláště ve větších skupinách nebo ve skupinách, které jsou časově znevýhodněné (např. v kombinované formě studia). Testy z fyziky byly použity u 53 studentů z kombinované formy. Matematickým modelem pravděpodobnosti úspěchu v testech s jednou správnou odpovědí je binomické rozdělení (viz. [1], [2]): PROB[ = ] = (1 − ) , kde X je náhodná veličina vyjadřující počet úspěšných odpovědí získaných při náhodném testu, n počet otázek, p pravděpodobnost vytipování správné odpovědi, přičemž ∊ 0,1, … , . Pravděpodobnost náhodného tipu jsme omezili počtem příkladů a počtem možností volby odpovědi. Pravděpodobnost náhodného tipu na plný počet bodů při třech příkladech o 5 odpovědích je 1/125, tedy 0,008. Při počtu 53 studentů by náhodnou volbou test splnilo 0,424 studenta (méně než 1 student) na plný počet bodů. Pravděpodobnost je dostatečně malá. Omezit možnost opisování se nám při využití elektronického testování podaří snadno. Používáme elektronické testování pomocí Odpovědníku, který je k dispozici na intranetu VŠTE. Odpovědník vygeneruje každému studentovi originální test ze zadaných sad otázek. Tedy z každé sady vygeneruje náhodnou volbou jeden příklad. Po stanoveném čase se Odpovědník buď sám zavře, nebo může být zavřen „uložením“. Studenti mohou svou práci také ukládat průběžně a tím chrání své zodpovězené otázky pro případ náhodného kolapsu počítače popř. internetu. Při počtu 28 různých příkladů máme 300 možností různých testů. Což je při počtu studentů 53 dostačující. Navíc se studentům u každého příkladu náhodně generuje i pořadí nabízených možností. Tedy i v rámci stejného příkladu vygenerovaného u dvou různých studentů bude např. v jednom případě správná odpověď a), v druhém případě c). Náhodně je zamícháno pořadí příkladů a odpovědí. I v případě dvou totožných testů by byly příklady a v nich uvedené odpovědi v různém pořadí, což znesnadňuje možnost opisování. Tvorba příkladů samotného testu byla zaměřena na zjištění následujících faktů u studentů kombinované formy: • jakým způsobem ovlivní testování znalost zadání studentům známých příkladů (příklady a jejich řešení byly pro studenty umístěny na webu), • zda studenti umí snadno řešit příklady, kdy musí něco logicky vyvodit ze známých fyzikálních poznatků, • zda jsou studenti schopni bez problémů řešit typové úlohy obdobné úlohám, které jim byly poskytnuty.

353


Co jsme zjistili při zkoumání jednotlivých faktů, je diskutováno v následující třetí kapitole a shrnuto v Závěru. 3

Zhodnocení výhod a nevýhod testování v předmětu Fyzika v logistických procesech Elektronické testování z předmětu Fyzika v logistických procesech bylo použito ve skupině 53 studentů z kombinované formy na konci zimního semestru akademického roku 2014/15. Testování proběhlo v krátkém časovém úseku na počítačích, abychom zamezili nechtěnému zveřejnění zadání mezi jednotlivými studenty. Testovali jsme základní znalosti fyziky. Maximální možný počet bodů získalo 32 osob, 20 osob získalo 20 bodů, 10 bodů nezískal nikdo a jedna osoba získala 0 bodů. Každá sada příkladů byla konstruována se záměrem zjistit výše uvedená fakta. První sada příkladů (termodynamika, optika, gravitace) byla zaměřena na vyvozování logických závěrů. Druhá sada obsahovala typové úlohy z mechaniky, jejichž zadání nebylo přesně známo. Do třetí sady (elektřina a magnetismus) byly vybrány pouze příklady z těch, které byly dány studentům k dispozici jako součást doporučených typových příkladů (zadání a vzorová řešení byla k dispozici na webu). S tím, že u několika známých příkladů došlo k drobným změnám. Změny byly pouze v tom, že jsme v zadání změnili požadavek na násobnost jednotky ve výsledku (např. chtěli jsme uvést výsledek v mikrotesla místo militesla). V testech se tedy objevilo celkem 23 chybných výsledků. Nejméně chyb bylo v první a druhé sadě (5 a 6 chyb). Studenti tedy velmi dobře zvládali úlohy na logické uvažování a typové úlohy, jejíž zadání jim dopředu nebylo známo. Překvapivé bylo, že nejvíce chyb se objevilo v sadě příkladů, které byly vybírány z příkladů studentům známých. Jednalo se celkem o 12 chyb a z toho 8 bylo ze záměny násobnosti jednotky u pozměněných příkladů. Celkem 13 studentů z celkového počtu dostalo příklady se zaměněnou násobností jednotky a 8 z nich udělalo chybu. Obrovskou výhodou testování je, že zvláště elektronická verze testování je rychlá, efektivní a objektivní. Rychlost a efektivita testování se v tomto případě projevuje pravděpodobně nejvíce z výhod uváděných v [6]. Jedná se o výhodu jak pro studenty kombinované formy, kteří jsou časově velmi zaneprázdnění, tak pro vyučující. Lze snadno vyhodnotit, zda je odpověď správná či nikoliv. Systém vyhodnotí správnost odpovědí, sečte body a přenese výsledný součet do připraveného seznamu studentů. Jedná se o obrovskou úsporu času pedagoga, zejména při opravování písemných prací a při jejich následném vyhodnocování. Nevýhody elektronického testování se v tomto případě projevují především na straně studentů. Hlavní nevýhody jsou dvě, první z nich se týká nepozornosti studentů a tím vzniklých překlepů (např. bylo zaškrtnuto: třikrát se zmenší místo třikrát vzroste). Druhá velmi významná nevýhoda je, že nelze hodnotit průběžný postup. Toto se projevilo u 8 studentů, kteří měli pravděpodobně příklad vypočtený správně a záměnou násobnosti jednotek označili špatnou odpověď. V případě, že by studenti psali test „klasicky“ písemnou formou, měli by z příkladu téměř plný počet bodů, protože výpočet byl správný. Ovšem v případě elektronického testování získali z hodnocení příkladu 0 bodů. Elektronické testování také znevýhodňuje roztržité studenty. V tomto konkrétním případě se to projevilo u jednoho studenta, který na závěr testu volil pouze „meziuložení“ místo „uložení“. Což se projevilo tak, že jeho výsledky nebyly přeneseny do seznamu studentů a zůstaly uloženy pouze v části, která je přístupná jen vyučujícím. Student se okamžitě nedozvěděl bodové vyhodnocení testu a vyučující jej musel dohledat v systému a ručně přenést do výsledkové listiny. V jiných typech nastavení elektronického prostředí by toto mohlo vést přímo ke ztrátě dat.

354


Závěr Sestavené a vygenerované testy byly použity a prakticky vyzkoušeny při dílčím testování 53 studentů kombinované formy studia v předmětu Fyzika v logistických procesech. Z provedeného testování jsme zjistili několik faktů. Studenti nemají problém vyvozovat logické výsledky z naučených faktů a jsou schopni aplikovat znalosti naučené při výpočtu typových úloh do příkladů s odlišným zadáním. Asi nejzajímavějším faktem je, že se pravděpodobně získané typové úlohy učí ve větší míře nazpaměť. Tento fakt výrazně ovlivnil odpovědi u příkladů, které byly mírně modifikovány. Kdyby nedošlo k drobným změnám u poslední sady příkladů vybírané ze známých příkladů, byl by počet chyb ve všech třech sadách příkladů srovnatelný. Při tvorbě úloh je třeba dbát na omezení nevýhod, které s sebou testy s výběrem správné odpovědi přinášejí (viz. [6]). V případě pečlivého výběru příkladů je možno efektivně použít takové testy jako vhodný doplněk ke standardním způsobům zkoušení studentů. Testy jsou velmi vhodné pro průběžné testování znalostí, nebo ověření získaných znalostí v průběhu semestru. Pro závěrečný zkouškový test je vhodnější ve fyzice používat klasický písemný test, kde se hodnotí i postup výpočtu jednotlivých příkladů. Literatura 1. DOBBS, S., MILLER, J. Statistics 1. Adv. Level Mathematics. Cambridge University Press, 2002. 2. HÁTLE, J., LIKEŠ, J. Základy počtu pravděpodobnosti a matematické statistiky: vysokošk. učebnice. 1. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury. 1972. 463 s. Řada ekonomické literatury 3. CHLÁDEK, P., SMETANOVÁ, D. Elektronické testování z matematiky, Media4u magazine. 2014, roč. 11, č. 2/2014, s. 42-44. ISSN 1214-9187. Dostupné z: http://www.media4u.cz/mm022014.pdf 4. CHLÁDEK, P., SMETANOVÁ, D. Zhodnocení přínosu elektronického testování studentů v matematice, Trendy ve vzdělávání. 2014, roč. 7, č. 1, s. 328-331. ISSN 1805-8949. Dostupné z: http://www.kteiv.upol.cz/tvv_web/tvv14/tvv_2014_proceedings.pdf 5. KRIEG, J., SMETANOVÁ, D. Průběžné hodnocení fyzikálních znalostí, Trendy ve vzdělávání. 2015, roč. 8, č. 1, 5 s. 328-331. ISSN 1805-8949 6. SCHINDLER, R. a kol. Rukověť autora testových úloh. Vyd. 1. Praha, Centrum pro zjišťování výsledků vzdělávání, 2006, 86 s. ISBN 80-239-7111-5 7. SMETANOVÁ, D., CHLÁDEK, P. Jak konstruovat „multiple choice“ úlohy z matematiky, Trendy ve vzdělávání. 2014, roč. 7, č. 1, s. 402-404. ISSN 1805-8949. Dostupné z: http://www.kteiv.upol/tvv_web/tvv14/tvv_2014_proceedings.pdf Kontaktní adresa: Dana Smetanová, RNDr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected]

355


TERMÍNY, POLOTERMÍNY V TECHNOEDUKÁCII A INFOEDUKÁCII

A PSEUDOTERMÍNY

STOFFA Ján, CZ – STOFFOVÁ Veronika, CZ-SK Resumé Štúdia objasňuje pojmy polotermín a pseudotermín vo vzťahu k pojmu termín a reaguje na časté používanie polotermínov a pseudotermínov v edukačnej praxi. Z pseudotermínov venuje osobitnú pozornosť používaniu názvov (najmä obchodných), hovorových výrazov a subštandardných výrazov (najmä slangových slov a profesionalizmov) namiesto správnych spisovných termínov. Apeluje na zodpovednejší a kritický prístup edukátorov a autorov písomných edukačných informačných zdrojov k uvedeným kategóriám náhrad termínov. Uvádza aj rad typických prípadov nenáležitého použitia polotermínov a pseudotermínov v terminologickej a edukačnej praxi. Kľúčové slová: termín, polotermín, pseudotermín, nenáležité náhrady termínov, technoedukácia, infoedukácia. TERMS, SEMITERMS AND PSEUDOTERMS IN TECHNOEDUCATION AND INFOEDUCATION Abstract The study clarifies the concepts semiterm and pseudoterm in relation to the concept (notions) term, and responds to frequent improper using of semiterms and pseudoterms in educational practice. From pseudoterms it pays special attention to the use of names, especially trade names, colloquial words and substandard verbal expressions, especially slang and professionalisms, instead of right literary terms. It calls on the responsible and critical approach of educators and authors of written educational information sources to those categories of improper compensation terms. It also gives a range of improper use semiterms and pseudoterms in terminological and educational practice in the field of techoeducation and infoeducation. Key words: term, semiterm, pseudoterm, improper substitutions of terms, technoeducation, infoeducation. Úvod V edukačnej praxi i v edukačných informačných zdrojoch z oblasti technoedukácie a infoedukácie sa často stretávame s nenáležitou náhradou štandardných spisovných termínov polotermínmi alebo pseudotermínmi. Cieľom tejto štúdie je objasniť menej známe pojmy polotermín a pseudotermín. odôvodniť prečo je nenáležité používať ich ako náhrady štandardných spisovných termínov a tým prispieť k zvýšeniu terminologickej gramotnosti a terminologickej kultúry edukátorov na všetkých stupňoch vzdelávacej sústavy i autorov písaných odborných komunikátov. Pri uvádzaní príkladov nenáležitého použitia polotermínov a pseudotermínov sme zohľadnili mnohoročné skúsenosti a poznatky získané v zmiešanom česko-slovenskom prostredí a z posudzovania veľkého počtu písaných komunikátov rôzneho druhu (vedecké state, vedecké monografie, odborné slovníky, učebnice, diplomové, kvalifikačné a dizertačné práce a i.). Poznatky uvedené v štúdii sa vzťahujú na slovensky písané komunikáty, v mnohom však platia aj pre komunikáty písané česky.

356


1

Obsah pojmov termín, polotermín a pseudotermín Obsah pojmu termín, ktorý je ústredným pojmom vedeckej terminológie je dostatočne jasne a presne objasnený v mnohých dielach z oblasti teórie terminológie, napr. u nás v základnom diele J. Horeckého (1) a v dielach jeho nasledovníka J. Masára (2), (3), i v aplikačných obsahovo užšie zameraných odborových dielach, napr. (4), (5). Stručne sa obsah pojmu vysvetľuje aj v jazykovedných slovníkoch, napr. v (6) a encyklopédiách, napr. v (7), ba aj vo všeobecne zameraných slovníkoch (8) a (9). Naproti tomu definíciu pojmov polotermín a pseudotermín sa nám nepodarilo nájsť v žiadnom z uvedených diel. V encyklopédii (7, s. 448) sme zaznamenali pojem „netermín“, ktorý sa nám javí ako nadradený k pojmom polotermín a pseudotermín. V diele (2, s. 23) sme zaznamenali pomenovanie „polotermín“, avšak bez definície. Nie sme jazykovedci a preto sa necítime povolaní uviesť definície týchto pojmov, ktoré by napĺňali prísne kritéri8 jazykovedy. Keďže s týmito pojmami operujeme, považujeme za nevyhnuté podať aspoň ich pracovné definície a odôvodniť ich výber z existujúcich možností ich pomenovania. Pojem polotermín, podradený pojem k pojmu netermín, je spisovné pomenovanie, ktoré nespĺňa definičné vlastnosti termínu, predovšetkým presnosť a jednoznačnosť. Často má homonymný charakter a v dôsledku toho možno polotermínu v rámci toho istého pojmoslovného systému priradiť viac než jeden pojem. Môžeme ho však chápať aj ako nepresné hovorové pomenovanie. Od polotermínu treba odlišovať pracovnú skratku viacslovného termínu, ktorá platí len v rozsahu jedného komunikátu a spravidla sa uvádza v zátvorke za prvým uvedením úplného viacslovného termínu a často jej predchádza slovný výraz „ďalej len“, za ktorým nasleduje prvé slovo viacslovného pomenovania. Zavedením takejto skratky však nesmie dôjsť k nejednoznačnosti, t. j. v rámci toho istého komunikátu nesmie byť touto skratkou byť pomenovaný žiaden iný pojem. Najčastejším prípadom polotermínu je, keď sa z viacslovného termínu ponechá len jeho časť, najčastejšie len základný prvok. Polotermínmi sú napr. kompatibilita (nie je jasné, či chemická, mechanická, elektromagnetická), odpor (nie je jasné či elektrický, magnetický, mechanický, tepelný...), vodivosť (podobne ako v predchádzajúcom príklade), zariadenie (veľmi vágne pomenovanie, častom používané v definíciách technických pojmov). Ako ďalší príklad frekventovaného polotermínu možno uviesť pomenovanie video, ktoré sa vo všeobecnej slovnej zásobe determinologizovalo a v determinologizovanom poňatí sa prenáša do odborných textov. Zaznamenali sme použitie tohto termínu ako nenáležitej náhrady viacerých spisovných štandardných termínov, napr. videoaparatúra, videodisk, videofilm, videoklip, videonahrávka, videoprenos, videoplatňa, videoprogram, videotechnika, videozáznam a i. Analogické platí o polotermínoch audio, mono, stereo a i. Ako možné synonymum pomenovania polotermín splňujúce požiadavku internacionálnosti prichádza do úvahy synonymné pomenovanie semitermín. Aj pojem pseudotermín je podradený pojmu netermín. Pseudotermín je pomenovanie, ktoré prislúcha inému pojmu, alebo nespĺňa ktorékoľvek imperatívne kritérium pre termín. Pseudotermín môže formou pripomínať reálny termín, ale termínom v skutočnosti nie je. Pseudotermín najčastejšie nespĺňa imperatívne kritérium abstraktnosti, t. j. nepomenúva abstraktný pojem ale konkrétny predmet. Typickým príkladom takýchto pseudotermínov sú názvy reálnych (napr. obchodné názvy výrobkov) alebo myšlienkových objektov (napr. názvy počítačových programov). Mimoriadne dôležité kritérium je systémovosť. Vyjadruje požiadavku, aby sa termín organicky začlenil do už existujúceho pojmoslovného systému ako jeho zložka. Toto kritérium

357


nespĺňajú napr. pomenovania vytvorené podľa cudzích vzorov, alebo odlišné od terminologického úzu príslušnej odbornej komunity. Spisovnosť je ďalším imperatívnym kritériom, ktoré nespĺňajú mnohé pseudotermíny. V edukácii je spisovnosť superimperatívnym kritériom, vyplývajúcim priamo z jazykového zákona. Nespisovné sú napr. nekodifikované slovné výrazy, dialektizmy, nekriticky prevzaté cudzojazyčné termíny, profesionalizmy, slangové výrazy a i.). V písaných odborných komunikátoch je dôležitým imperatívnym kritériom dodržiavanie pravidiel odborného a vedeckého štýlu komunikácie. Typickým príkladom porušovania tohto kritéria je, keď sa namiesto štandardných neutrálnych termínov používajú citovo prifarbené výrazy, hovorové výrazy, expresívne slová, nenáležité zdrobneniny a pod. Ďalším imperatívnym kritériom je aktuálnosť termínu. Toto kritérium reflektuje fakt, že pojmoslovné systémy aj jednotlivé termíny podliehajú v čase rôznym zmenám. Toto kritérium nespĺňajú napr. zastarané termíny a termíny z akýchkoľvek dôvodov vyradené z pojmoslovných (termínových) systémov, Skutočnosť, že pseudoteremín nie je termín možno vyjadriť aj inými pomenovaniami, napr. nepravý termín, falošný termín, pseudotermín, patermín. Pre pomenovanie pseudotermín sme sa rozhodli najmä preto, že je jednoslovné a spĺňa požiadavku internacionálnosti. 2

Spektrum pseudotermínov Existuje mnoho foriem pseudotermínov, ktorých použitie namiesto štandardných spisovných termínov je nenáležité a v oblasti edukácie neprípustné. Túto skutočnosť ilustrujeme na ďalej uvedených príkladoch, ktoré sme zaznamenali v písaných komunikátoch rôznym autorov. Za príkladom pseudotermínu je v zátvorke po skratke skr. (= správne) uvedený jeho termínový ekvivalent, príp. krátke vysvetlenie jeho významu. V prípade odlišnosti gramatického rodu používame medzinárodné iniciálové skratky f (z feminimum, pre ženský rod, m (maskulinum, pre mužský rod), n (z neutrum pre stredný rod). Štandardné spisovné termíny (alebo vysvetlenia významu netermínov) sú v príkladoch zvýraznené kurzívou. Rovnaké hodnotenie sa vzťahuje aj na odvodeniny uvedených pomenovaní a na viacslovné pomenovania, v ktorých vystupujú ako jedna z ich zložiek. Doteraz sme sa najčastejšie stretli s pseudotermínmi nasledujúcich typov: Pomenovanie je spisovné, ale neprislúcha danému pojmu, alebo obsahuje nenáležitý termínový prvok. Takýto pseudotermín predstavuje hrubú vecnú chybu a má zavádzajúci informačný obsah. Viackrát, napr. v štúdii (14), sme poukázali na veľmi frekventovanú nenáležitú zámenu pojmov a termínov technika a technológia. Ako ďalšie príklady možno uviesť karbónová oceľ (spr. uhlíková oceľ), štípacie kliešte (spr. štikacie kliešte), tavený syr (spr. topený syr), tekutina (pre látku v kvapalnom skupenstve, spr. kvapalina, keďže tekutinou je aj látka v plynnom skupenstve), tekutý kryštál (kvapalný kryštál), trubka (spr. rúrka), tvrdené sklo (spr. kalené sklo) a i. Pomenovanie nie je pomenovaním abstraktného pojmu, ale konkrétneho látkového, alebo myšlienkového produktu, t. j. je názvom. Najčastejším prípadom sú názvy výrobkov, ktoré im dávajú ich výrobcovia a často predstavujú obchodné, resp. komerčné názvy. Napr. bralen, igelit, plexisklo, silon, styroflex, teflon, sú obchodnými názvami polyetylénu, polyvinylchloridu, polymetylmetakrylátu, polyamidu, polystyrénu, polytetrafluóretylénu. V edukačnom prostredí sa ešte aj v súčasnosti stretávame s názvom Meotar (výrobok bratislavského podniku Meopta) namiesto termínu spätný projektor Mnohé názvy sa prechodne, alebo dlhodobo píšu s veľkým začiatočným písmenom, napr. Internet (licencovaná počítačová

358


sieť). V oblasti IKT mnohí autori prezentujú ako pojmy aj názvy programovacích jazykov, napr. Basic, Fortran, Java, Pascal, Visual Basic. Treba poznamenať, že k tomu istému termínu môže prislúchať viac pseudotermínov typu názov . Napr. pre chemickú látku chlórovaný difenyl sa používajú (resp. používali) názvy ascarel (USA), clophen (BRD), delor (ČR a SR), pyraléne (Francúzsko), sovol (ZSSR, Ruská federácia). Použité pomenovanie nie je súčasťou príslušného pojmoslovného systému. Napr. niektorí autori namiesto systémového termínu pre látku s chemickým vzorcom GaAs nepoužívajú systémový termín arzenid gálitý, ale pseudotermíny gáliumarzenid, alebo arzenid gália. Použité pomenovanie je nové a predstavuje neologizmus. Mnohé neologizmy sú pomenovania doslovne prevzaté z cudzích jazykov. Keďže v existujúcich informačných zdrojoch neologizmy spravidla absentujú, používatelia majú problémy zistiť ich význam, ako sa správne píšu a vyslovujú. Českí používatelia majú k dispozícii dva slovníky neologizmov (10) a (11), ktoré vzhľadom na jazykovú príbuznosť češtiny a slovenčiny a internacionálnosť mnohých neologizmov môžu poslúžiť aj slovenským používateľom. Na Slovensku zatiaľ slovník podobného zamerania neexistuje. Niektoré čiastkové informácie môžu slovenskí používatelia nájsť v najnovších slovníkoch cudzích slov, napr. v najrozsiahlejšom z nich (9) a v prvých dvoch dieloch najnovšieho slovníka slovenského jazyka (12) a (13). Obsah pojmov pomenovaných neologizmami sa často uvádza aj v odborných a populárno-vedeckých časopisoch v termínových slovníčkoch, neraz s nepríliš vhodným pomenovaním slovníček (slovník) pojmov. Atribút novosti majú neologizmy len dočasne. Skôr alebo neskôr sa vyrieši otázka ich spisovnosti a zaradenia do pojmoslovných systémov alebo ich náhrady inými termínmi. Po akceptácii, kodifikácii alebo vyradení z pojmoslovného systému prestáva byť pomenovanie neologizmom. Použité pomenovanie je spisovné, ale je zastarané, t. j. nie je súčasťou aktuálnych pojmoslovných systémov. Dôvodov zastaranosti môže byť viac. V edukácii predstavujú zvlášť dôležitú problémovú skupinu pomenovania, ktoré boli v minulosti etablovanými termínmi, ale z akýchkoľvek dôvodov boli vyradené z pojmoslovných systémov. Azda najrozšírenejším pseudotermínom tohto typu je pomenovanie umelá hmota, ktoré bolo v štátnej norme pred niekoľkými desiatkami rokov nahradené termínom plast. Použitie pseudotermínu hmota je v rámci edukácie trestuhodné aj preto, že hrubo narušuje medzipredmetové vzťahy s fyzikou a chémiou (látka je len jednou z foriem existencie hmoty a umelá hmota neexistuje!). Ďalšími typickými príkladmi takýchto pomenovaní sú váha, konská sila, elektromotorická sila, koercitívna sila a i. Pomenovanie váha bolo v minulosti vo fyzike i v aplikovaných vedných odboroch dvojznačné. V súčasnosti má už len hovorový charakter a v odbornej komunikácii bolo nahradené termínom hmotnosť (jednotka kg). Ako pomenovanie sily zemskej príťažlivosti bolo pomenovanie váha nahradené termínom tiaž (jednotka N). Ostatné tri uvedené termíny obsahujúce termínový prvok sila sú zavádzajúce, pretože ani v jednom prípade nejde o silu vo fyzikálnom zmysle. Základnou (aj zákonnou!) jednotkou výkonu v SI je watt a konská sila nie je ani zákonnou vedľajšou jednotkou výkonu. Namiesto pomenovania elektromotorická sila bol kodifikovaný termín elektromotorické napätie. V prípade pomenovania koercitívna sila je ešte jeden dôvod pre jeho vyradenie zo systému. Týmto dôvodom je jeho dvojznačnosť. Tento nedostatok majú aj náhradné termíny koercitívna intenzita, resp. koercitivita. Keďže pomenovaný pojem existuje analogicky v oblasti magnetického aj elektrického poľa, presné termíny sú koercitívna intenzita magnetického poľa, resp. magnetická koercitivita (jednotka H . m-1) a koercitívna intenzita elektrického poľa, resp. elektrická koericitivita (jednotka C . m-2). Zastarané pomenovanie dielektrická konštanta bolo zo systému

359


vyradené preto, že používateľa orientuje falošne, lebo v skutočnosti táto veličina nie je konštantou. Bolo nahradené jednoslovným termínom permitivita. Pre jeho dvojznačnosť by bolo správnejšie nahradiť ho dvojslovným termínom elektrická permitivita. K zastaraným pomenovaniam patria aj cimra (spr. izba), kuchynská soľ (vo význame HCl, spr. chlorid sodný), líčiť, líčenie (spr. opisovať, opis), merný (elektrický) odpor (spr. elektrická rezistivita), sinusoidálny (spr. sínusoidový), špecifická váha (spr. hustota), silokrivka (spr. siločiara), švec (spr. obuvník), termoset (spr. reaktoplast), vodotlač (spr. priesvitka) a mnoho iných. Použité pomenovanie bolo v minulosti aktuálne aj spisovné, ale v súčasnosti je už nielen zastarané, ale aj nespisovné. Ide najmä o pomenovania, ktorých pravopis sa zmenil pri reforme pravopisu. Ako príklady možno uviesť sborník (spr. zborník), (pracovná) smena (spr. zmena), smes (spr. zmes), svitok (spr. zvitok), zpráva (spr. správa), zpravodaj (spr. spravodaj), sväzok (spr. zväzok). V minulosti prevzaté spisovné pomenovanie, ktoré sa stalo nespisovným po jeho kodifikácii v odlišnej spisovnej adaptovanej forme. V oblasti IKT je celý rad anglických termínov, ktoré boli v minulosti prevzaté v pôvodnej anglickej forme, ale neskôr boli nahradené adaptovanými termínmi, čím sa ich pôvodné anglické verzie stali nespisovnými. Ako príklady môžeme uviesť anglické termíny design, hardware, interface, playback, scanner, software, speaker, spoiler, spray, team, ktoré boli nahradené termíny dizajn, hardvér, interfejs, plejbek, skener, softvér, spíker, spojler, sprej, tím. Od týchto pomenovaní treba odlišovať termíny, ktoré sú v súčasnosti spisovné v pôvodnej i adaptovanej forme, napr. bajt aj byte, chat aj čet, joystick aj džojstik, kejbord aj keyboard, hacker aj heker. Termín prevzatý z cudzieho jazyka, ktorý nie je súčasťou slovnej zásoby jazyka komunikátu. V slovenských komunikátoch ide najčastejšie o anglické alebo české termíny, v prípade ktorých existujú ich etablované národné spisovné ekvivalenty. Z anglických termínov tohto typu možno uviesť computer (spr. počítač), dubbing (spr. dabing), management, manager (spr. manažment, manažér). Z českých termínov často sa vyskytujúcich v slovenských komunikátoch možno uviesť antivirový program (spr. antivírusový program), čidlo (spr. snímač), dotaz (spr. otázka), drť (spr. drvina), iont (spr. ión), kapátko (spr. kvapkadlo), kartáč (spr. kefa), kationt (spr. katión), klima (spr. klíma), krb (spr. kozub), lehátko (spr. ležadlo), lomítko (spr. lomka), madlo (spr. držadlo), malorážka (spr. malokalibrovka), merítko (spr. meradlo; mierka), rovnítko (spr. znak rovnosti), nerezový (spr. antikorový), odposluch (spr. odpočúvanie), odstavec (spr. odsek), pájka (spr. spájka), pojidlo, pojivo (spr. spojivo), polovina (spr. polovica), procento (spr. percento), razítko (spr. pečiatka), rohlík (spr. rožok, rožtek), rovnítko (spr. znak rovnosti), sada (spr. súprava), sluchátko (spr. slúchadlo), struhátko (spr. strúhadlo), tavidlo (spr. tavivo), tlačítko (spr. tlačidlo), trojvrstvý (spr. trojvrstvový), tryska (spr. dýza, hubica), tužka (spr. ceruza, ceruzka), ucpávka (spr. upchávka), vodítko (spr. vodidlo), výseč (spr. výsek), výuka (spr.výučba), wolfram (spr. volfrám). Skomolené pomenovania alebo skomolené termínové prvky cudzieho pôvodu, ktoré nie sú spisovné ani v pôvodnom ani v preberajúcom jazyku. Zo skomolenín slovenských pomenovaní možno uviesť inekcia (spr. injekcia), kompaktibilita (spr. kompatibilita), manager, menežer, menežment (spr. manažér, manažment). Časté sú to napodobeniny niektorých českých termínov, napr. dielčí (spr. čiastkový), guličkové ložisko (spr. guľkové ložisko), ingust, inkust (spr. atrament), kadinka (spr. kadička), kelímok (spr. tégeľ, téglik), krabica (spr. škatuľa), krivítko (spr. krividlo), kružítko (spr. kružidlo), krychla (spr. kocka), meter krychlový (spr. kubický meter), násluch (spr. náčuv), obdiaľnik (spr. obdĺžnik),

360


obecne (spr. všeobecne), obrátkomer (spr. otáčkomer). odozva (spr. ozva), okopírovať (spr. odkopírovať), oter (spr. oder), pnutie (spr. napätie), prejímka (spr. prebierka), rádove (spr. rádovo), rejstrík (spr. register), savosť (spr. pijavosť), smerodatný (spr. smerodajný), snímok (spr. snímka), tesnopis (spr. rýchlopis, stenografia), turbosústroj (spr. turboagregát), tužková batéria (spr. ceruzková batéria), tvorčí (spr. tvorivý), ukazateľ (spr. ukazovateľ), upresniť (spr. spresniť), vada (spr. chyba, kaz), včetne (spr. vrátane, včítane), zosilovač (spr. zosilňovač), zbytok (spr. zvyšok, ostatok), žhavenie (spr. žeravenie). Subštandardné slangové pomenovania predstavujúce nespisovné vyjadrovacie prostriedky. Ich podrobnejšia charakteristika a klasifikácia je uvedená v (15, s. 15). Sami edukátori ich používajú pomerne málo, ale potrebujú ich poznať, aby na ne mohli upozorniť svojich edukantov, ktorí ich do školského prostredia prinášajú z prostredia mimo školy, a uviesť ich spisovné ekvivalenty. Ako príklady možno uviesť ajtíčkár (spr. pracovník v oblasti IKT), antivirák (spr. antivírusový program), bavorák (spr. auto značky BMW), benziňák (spr. benzínový motor), blinker, blinkér (spr. smerovka), brile, bríle (spr. okuliare), búrak, burák (spr. luxusný automobil), cédéčko (spr. kompaktná platňa, kompaktný disk), dekel (spr. veko, vrchnák), denaturák (spr. denaturovaný lieh), desatinná sústava (spr. desiatková sústava, dekadická sústava), doporučenie, (spr. odporúčanie), dvojtakt (dvojtaktný motor), dzinzík (spr. drobná súčiastka, majúca vlastné pomenovanie, napr. tlačidlo, páčka a i.), džínsovina (spr. texaskovina), elina (spr. električka), elpéčko (spr. dlhohrajúca gramofónová platňa), faxnúť (spr. odoslať faxom), gympel, gympeľ (spr. gymnázium), foťák (spr. fotoaparát), habilitačka (spr. habilitačná práca), kalfas (spr. maltovnica), kombík (spr. osobný automobil typu kombi), kontrolka (spr. kontrolná žiarovka), kver, kvér (spr. strelná zbraň), latina (spr. latinčina), nulák (spr. nulový vodič), kraťas (spr. skrat), pajser (spr. páčidlo, sochor), pauzák (spr. pauzovací papier), pécéčko, pisíčko, písíčko (spr. osobný počítač), písatko, pisátko (spr. písadlo), ponk (spr. hoblica), relátko (spr. relé), reprák (spr. reproduktor), šublera (spr. posuvné meradlo), šupátko, šúpatko (spr. posúvač), radiálka (spr. radiálna pneumatika), spacák (spr. spací vak, al. spací vagón), šalovanie, šalung (spr. debnenie, odebňovanie), šnek (spr. závitovka), šúsdefekt (spr. prepichnutie pneumatiky), telka (spr. televízny prijímač, al, televízia), trafák, trafo (spr. transformátor), uťahovák (spr. uťahovač), vecko (spr. záchod), zadefinovať (spr. definovať, určiť), zicherka (spr. zatvárací špendlík, zápinka). Poznamenávame, že mnohé slangové pomenovania majú homonymný chrakter, t. j. sú viacznačné. Napr. pseudotermín diák môže zodpovedať termínom diapozitív, diafilm aj diaprojektor. Naopak, tomu istému pomenovaniu môže prislúchať niekoľko slangových pomenovaní. Napr. termínu digitálne hodinky prislúchajú pseudotermíny didžiny, digi, diginy, digiše, digišky, digošky. Nakoniec treba uviesť, že ako slangové môžu byť hodnotené aj niektoré cudzojazyčné termíny zasadené do slovenského kontextu, napr. abandonware (spr. nepodporovaný softvér), banner (spr. reklamný pruh na internetovej stránke), password (spr. heslo), Subštandardné profesionalizmy, napr, bzučák (spr. bzučiak), link (spr. hypertextový odkaz), linuxák (používateľ operačného systému linux), trafák (spr. transformátor), zdroják (spr. zdrojový program). Subštandardné dialektizmy, t. j. pomenovania, ktoré sa ešte používajú v rôznych dialektoch (nárečiach). Ako príklady možno uviesť cajtung (spr. časopis, noviny), fijok (spr. zásuvka), sáčik, sakel (spr. vrecko, vrecúško), šlauch(a) (spr. hadica), šuflík (spr. zásuvka). Viacslovné pomenovania obsahujúce nenáležitý termínový prvok. Ako príklady možno uviesť pomenovania gramofónová doska (spr. gramofónová platňa), kvapalný plyn (spr. skvapalnený plyn), tekuté lepidlo (spr. kvapalné lepidlo).

361


Pomenovania uvedené s nesprávnym akcentom. Zo slovenských je to napr. pracnosť (spr. prácnosť), ryha (spr. rýha), synchronný (spr. synchrónny), sytič (spr. sýtič), tématický (spr. tematický), tématika (spr. tematika). Mnohí slovenskí používatelia preberajú do komunikátov mechanicky z češtiny spisovné české termíny s odlišným akcentom, čím sa tieto v slovenskom kontexte stávajú pseudotermínmi. Ako príklady možno uviesť elastomer (spr. elastomér), ion (spr. ión), šablona (spr. šablóna), torium (spr. tórium) a rad ďalších pomenovaní chemických prvkov, žargon (spr. žargón). Často sa napodobňujú alebo nekriticky preberajú české termíny s odlišným systémovým zakončením, napr. -en/-én (polyetylen/polyetylén); -fon/-fón (mikrofon/mikrofón); in/ín (inzulin/inzulín); -logie/lógia (technologie/technológia); -log/-lóg (technolog/technológ); -on/-ón (lexikon/lexikón); -ura/-úra (aparatura/aparatúra, glazura/glazúra, textura/textúra). Viacslovné pomenovania nekriticky preberajúce, alebo napodobňujúce slovotvorný prvok z cudzieho jazyka. Ako príklady možno uviesť pomenovania Booleova algebra (spr. Boolova algebra), Hookeov zákon (spr. Hookov zákon), Jouleovo teplo (spr. Joulovo teplo), komolý ihlan (spr. zrezaný ihlan), klopný obvod (spr. preklápací obvod). Viacslovné, v minulosti správne pomenovania, v ktorých bol niektorý slovotvorný prvok nahradený iným. Ako príklady možno uviesť pomenovania zlúčenín chemických prvkov s kyslíkom. Dvojslovné termíny, ktoré boli v minulosti pomenovaniami jednotlivých binárnych zlúčenín kyslíka mali ako prvý termínový prvok slovo kysličník. V súčasnosti termín kysličník je pomenovaním binárnej zlúčeniny kyslíka s ktorýmkoľvek chemickým prvkom. V prípade jednotlivých binárnych zlúčenín kyslíka bol termínový prvok kysličník nahradený medzinárodným prvkom oxid. V dôsledku toho sa termíny typu kysličník meďný, kysličník sírový, kysličník uhličitý stali pseudotermínmi a boli nahradené aktuálnymi termínmi oxid meďný, oxid sírový, oxid uhličitý a pod. Hovorové pomenovania, t. j. slová používané pri bežnom dorozumievaní. Niektoré z nich sa považujú za slangové. Ako príklady možno uviesť. baj očko (spr. približne, asi), bandaska (spr. kanistra), bigľajz, biglajz (spr. žehlička, hladička), cedečko, cedéčko, cédečko, cédéčko (spr. kompaktná platňa, kompaktný disk), centimeter (spr. krajčírske meradlo), dach (spr. strecha), dátumovka (spr. dátumová pečiatka), fach (spr. odbor; remeslo), farebné kovy (spr. neželezné kovy), fotka (spr. snímka, fotografia), frézka (spr. frézovačka), gyps (spr. sadra), hever (spr. zdvíhadlo), inet (spr. internet alebo názov Internet), kilo (spr. kilogram), kubík (spr. kubický meter), kýbel (spr. vedro), letovať, letovanie (spr. spájkovať, spájkovanie), magneťák (spr. magnetofón), majzlík (spr. sekáč), mikrovlnka (spr. mikrovlnná rúra), priemyslovka (spr. priemyselná škola), priletovať (spr. prispájkovať), rentgen, rengen (spr. röntgen), sťahovák (spr. sťahovací automobil), šrauba, šruba, šróba (spr. skrutka), šraubovák (spr. skrutkovač), šúter (spr. štrk), vercajg, verkcajg, vercajk, verkcajk (spr. náradie), volačka (spr. smerové číslo v telefonickej komunikácii). Termíny, v ktorých sa používa, alebo napodobňuje cudzia (najčastejšie česká) koncovka. Ako príklady možno uviesť pomenovania s koncovkami –árna/-áreň, napr. škrobárňa (spr. škrobáreň); –árny/-ový (atomárny/atómový, molekulárny/molekulový); -čnosť/-ckosť, napr cykličnosť (spr. cyklickosť), elastičnosť (spr. elastickosť), identičnosť (spr. identickosť), logičnosť (spr. logickosť), praktičnosť (spr. praktickosť), špecifičnosť (spr. špecifickosť), termoplastičnosť (spr. termoplastickosť); -enský/-ársky, napr. gumárenský, strojárenský (spr. gumársky, strojársky); -ište/-isko, napr. koľajište (spr. koľajisko), kúpalište (spr. kúpalisko), kúrenište (spr. kúrenisko), letište (spr. letisko), prekladište (spr. prekladisko), stavenište (spr. stavenisko), úložište (spr. úložisko),

362


výstavište (spr. výstavisko); kutilstvo (spr. majstrovanie), kvapátko (spr. kvapkadlo), -mer/-mér (polymer/polymér); -na/-eň, napr. továrňa (spr. továreň); –ost/ -o(vo)sť, napr. súososť (spr. súosovosť). Pomenovania, preberajúce, alebo napodobňujúce české termíny, ktorých rod a v dôsledku toho aj ich skloňovanie v slovenskom komunikáte sú nesprávne. Ako príklady možno uviesť kanister m / kanistra f; klávesa f / kláves m); klima, n / (klíma, f); plazma n / plazma f; snímek m / snímka f; schéma n / schéma f; tarif m / tarifa f; téma n / téma f; varianta f / variant m; výstroj f / výstroj m; vzorek m (spr. vzorka f); závěť f / závet, m. Nerešpektovanie mäkčenia a naopak. Prejavuje sa absenciou, alebo nenáležitým použitím znaku mäkčenia (mäkčeňa), napr. v pomenovaniach laťka (spr. latka), letúň (spr. letún), výpusť f (spr. výpust m). Nenáležité použitie písmena y, alebo naopak, jeho absencia. Napr. v pomenovaniach antioxydant (spr. antioxidant), dezoxydácia (spr. dezoxidácia), dezoxydovač (spr. dezoxidovač), leidenská fľaša (spr. leydenská fľaša), oxyd (spr. oxid), oxydácia (spr. oxidácia), oxydačný (spr. oxidačný), oxydant (spr. oxydant), epoxyd (spr. epoxid), peroxyd (spr. peroxid). Niektoré slovenské termíny sa v danom ohľade od českých líšia, napr. kanystr / kanistra, tým / tím. Použitie síce spisovného, ale menej vhodného pomenovania. Ako príklady možno uviesť popisovať, popis (lepšie opisovať, opis), užívať, užívateľ (lepšie používať, používateľ), počiatočný, počiatok (lepšie začiatočný, začiatok). V pseudotermíne sa využíva nesprávna národná, alebo cudzojazyčná predpona, resp. prefixoid, napr. v pomenovaní dvojsmerka (spr. obojsmerka), poločas (spr. polčas), polokruh (spr. polkruh). Pomenovanie, v ktorom bol v rozpore s normou, alebo úzom nenáležite pozmenený slovosled. Často ide o pomenovania nekriticky prevzaté z menej kvalitných informačných zdrojov, napr. prekladových slovníkov, alebo registrov. Ako príklady možno uviesť modulácia amplitúdová (spr. amplitúdová modulácia), signál televízny (spr. televízny signál). Ako je zrejmé z uvedených príkladov, polotermíny a pseudotermíny sa často nenáležite používajú namiesto štandardných spisovných termínov, tak v hovorenej ako aj v písanej komunikácii. Charakter tejto štúdie nám umožnil poukázať len na príklady tejto nenáležitej náhrady v prípade písaných dokumentov z oblasti technoedukácie a infoedukácie. Okrem už uvedených zdrojov mnoho užitočných informácií o pseudotermínoch uvádzajú aj diela (16) a (17). Relevantné informačné zdroje z predmetnej oblasti sú finančne náročné, ale používateľom ušetria veľa času. Tým, ktorí si ich nemôžu zadovážiť, odporúčame, aby si postupne zapisovali pseudotermíny tak ako sa s nimi v praxi stretávajú a správne termínové ekvivalenty, resp. opisné vysvetlenia dopĺňali z verejne dostupných zdrojov. Záver Z uvedeného vyplýva, že tak ako je imperatívom používať v edukácii len spisovné termíny, rovnako je imperatívom používať len štandardné spisovné termíny a ich synonymá. Používať polotermíny a pseudotermíny namiesto štandardných spisovných termínov je v edukácii veľká chyba, ktorá sa z edukátora prenáša po osvojení chybných termínov aj na edukantov, čiže chyba edukátora sa znásobuje počtom jeho edukantov. Spôsobilosť identifikovať polotermíny

363


a pseudotermíny je organickou súčasťou terminologickej gramotnosti každého edukátora. Všetci edukátori by preto mali trvale sledovať vývoj spisovného jazyka, terminologické normy a úzus príslušnej odbornej komunity a reflektovať ich v svojej edukačnej praxi. Súčasne by mali rešpektovať medzipredmetové vzťahy. Pri štúdiu, ale najmä pri preberaní terminologických informácií z písaných informačných zdrojov by mal trvalo uplatňovať kritický prístup a orientovať sa na spoľahlivé informačné zdroje. Literatura 1 2 3

4 5 6 7 8 9

10 11 12 13 14

15 16 17

HORECKÝ. J.: Základy slovenskej terminológie. 1. vyd. Bratislava :Vydavateľstvo SAV, 0956. 148 s. ISBN nemá MASÁR. I.: Príručka slovenskej terminológie. 1. vyd. Bratislava : Veda, 1991. 192 s. ISBN 80-224-0341-5 MASÁR, I.: Ako pomenúvame v slovenčine : Kapitolky z terminologickej teórie a praxe. Bratislava : Slovenská jazykovedná spoločnosť pri SAV – Jazykovedný ústav Ľudovíta Štúra Slovenskej akadémie vied, 2000. 60 s. ISBN 80-89037-00-3 STOFFA, J.: Terminológia v technickej výchove. 2. opr. a dopl. vyd. Olomouc : Univerzita Palackého v Olomouci, 2000. 162 s. ISBN 80-244-0139-8 JURČACKOVÁ, Z.: Terminológia : Základné zásady, metódy a ich aplikácia. 1. vyd. Bratislava : Centrum vedecko-technických informácií SR, 2002. 72 s. ISBN 80-85165-85-6 HORECKÝ, J. – RÁCOVÁ, A.: Slovník jazykovedných termínov. 1. vyd. Bratislava, Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1979. 208 s. ISBN nemá Encyklopédia jazykovedy. Zost. Jozef Mistrík. 1. vyd. Bratislava : Obzor, 1993. 515 s. ISBNB 80-215-0250-9| Krátky slovník slovenského jazyka. 4. dopl. a upr. vyd. Bratislava : Veda, 2003.985 s. ISBN 80-224-0750-X ŠALING, S. – IVANOVÁ-ŠALINGOVÁ, M. – MANÍKOVÁ, Z.: Veký slovník cudzích slov. 5. revid. a dopl. vyd. Bratislava – Prešov : Vydavateľstvo SAMO, 2008. 1184 s. ISBN 97880-89123-07-0 MARTINCOVÁ, O. et al.: Nová slova v češtině. 1. vyd. Praha : Academia, 1998. 357 s. ISBN 80-200-0640-0 MARTINCOVÁ, O. et al.: Nová slova v češtině : slovník neologizmů 2. 1. vyd. Praha : Academia, 2004. 568 s. ISBN 80-200-1168-4 Slovník súčasného slovenského jazyka : ag. 1. vyd. Bratislava : Veda, 2006. 1132 s. ISBN 80-224-0932-4 Slovník súčasného slovenského jazyka : hl. Ed. Alexandra Jarošová a Klára Buzássyová. 1. vyd. Bratislava : Veda, 2011. 1088 s. ISBN 978-80-224-1172-1 STOFFA, J.: K mnohoznačnosti termínov technika a technológia v terminologickom systéme odboru technická výchova. In: Technické vzdelanie ako súčasť všeobecného vzdelania. 1. vyd. Banská Bystrica: Univerzita Mateja Bela v Banskej Bystrici, Fakulta prírodných vied, Katedra technickej výchovy, 1996, s. 258261. ISBN 870-88825-43-1 HOCHEL, B.: Slovník slovenského slangu. 1. vyd. Bratislava : HEVI, 1993. 187 s. ISBN 80-85518-05-8 IVANOVÁ-ŠALINGOVÁ, M. – ŠALING, S.– MANÍKOVÁ, Z.: Slovenčina bez chýb. 1. vyd. Bratislava – Veľký Šariš : Vydavateľstvo SAMO, 1998. 399 s. ISBN 80-967524-3-x ORAVEC, P.: Slovník slangu a hovorovej slovenčiny. [Vydanie neuvedené] Praha : Maxdorf, 2014. 327 s. ISBN 978-80-7345-326-8

364


Kontaktné adresy autorov: Prof. Ing. Ján Stoffa, DrSc., emeritný profesor; Prof. Ing. Veronika Stoffová, CSc. Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP Žižkovo nám. 5., 771 40 Olomouc E-mail: [email protected]; [email protected]

365


KYBERŠIKANA VE SVĚTLE NOVÝCH MÉDIÍ VYUŽÍVANÝCH VE ŠKOLNÍM PROSTŘEDÍ SZOTKOWSKI René – KOPECKÝ Kamil, CZ Resumé Příspěvek představuje dílčí výsledky výzkumu zaměřeného na nebezpečné komunikační jevy realizované v prostředí nových médií. Konkrétně prezentuje závěry vztahující se ke kyberšikaně českých a slovenských dětí ve věku od 11 do 17 let. Klíčová slova: kyberšikana, nová média, děti, výzkum. CYBERBULLYING IN THE LIGHT OF NEW MEDIA USED IN THE SCHOOL ENVIRONMENT Abstract The entry presents the partial results of the research focused on hazardous communication phenomena realized through new media. Specifically, presents findings related to cyberbullying Czech and Slovak children aged 11 to 17 years. Key words: cyberbullying, new media, children, research. Úvod Současné trendy ve vzdělávání v podobě implementace nových médií představují logické vyústění snah našeho školství o jeho modernizaci. Mnohá technická zařízení a média, například tablety, mobilní telefony či internet coby klíčový zdroj informací, vnáší do výchovně vzdělávacího procesu sérii nesporných výhod – o nich se zde zmiňovat nebudeme, ale také úskalí stran vzniku a šíření různých nebezpečných jevů, jako je třeba kyberšikana. Pojem kyberšikana vychází z již existujících definic vztahujících se k tzv. tradiční šikaně a je vnímán jako agresivní, úmyslné, opakované jednání či chování prováděné vůči jednotlivci či skupině, který/á se nemůže snadno bránit (1), (2). Jinými autory je také popisován jako forma obtěžování, založeného na nerovnováze sil a systematickém zneužívání moci (3), (4). Podrobněji vymezují kyberšikanu autoři Hinduja a Patchin (5), kteří ji považují za záměrnou, opakovanou a zraňující činnost využívající počítač, mobilní telefon a jiné elektronické přístroje. A podobného názoru jsou též Dehue, Bolman, Völlink a Pouwelse (6), kteří kyberšikanu popisují jako trýznění, hrozby, ponižování, ztrapňování nebo jiné útoky mezi mladistvými za pomocí internetu, interaktivních a digitálních technologií nebo mobilních telefonů. V českém prostředí se problematikou kyberšikany zabývá především Kolář (7), Černá, Dědková, Šmahel (8), Szotkowski, Kopecký a Krejčí (9), přičemž se výrazně neodchylují od zahraničních přístupů. V dalším textu příspěvku pojednáme o dílčích výsledcích mezinárodního výzkumu, který byl realizován v roce 2014 v České republice a na Slovensku, a předmětem našeho zájmu bude otázka kyberšikany, kterou jsme monitorovali stran jejích jednotlivých projevů a forem. 1

Metodologie Mezinárodní výzkum byl orientován kvantitativně a jako výchozí výzkumná metoda byla zvolena metoda explorativní, výzkumnou technikou byl dotazník. Výzkumný nástroj, u kterého byly již v minulosti ověřeny jeho vlastnosti (validita, reliabilita), obsahoval celkem 71 položek (40 dichotomických, 2 polytomické, 22 s více možnými odpověďmi a 7 otevřených).

366


Základní soubor byl tvořen uživateli služeb internetu a mobilních telefonů z řad žáků základních a středních škol v celé České republice a na Slovensku. Věk respondentů byl s ohledem na zkoumanou problematiku vymezen 11–17 lety, přičemž jsme toto údobí dále rozdělili do dvou věkových kategorií: 11–14 let, 15–17 let. Výběr prvků ze základního souboru do výzkumného vzorku proběhl na základě kontrolovaného výběru (proporcionálně stratifikovaného výběru), u něhož byl počet respondentů vybíraných do pomyslných podskupin (v našem případě krajů) proporcionální počtu respondentů v základním souboru. Celkový počet respondentů čítal na české straně 28 232. Výzkumný vzorek sestával v 53,24 % případů z dívek a 46,76 % případů z chlapců. Věková struktura respondentů v České republice je ilustrována v grafu číslo 1. Zastoupeny byly všechny kraje České republiky. Na slovenské straně byl počet respondentů 1 488. Výzkumný vzorek sestával v 55,04 % případů z dívek a 44,96 % případů z chlapců. Věková struktura respondentů na Slovensku je ilustrována v grafu číslo 2. Rovněž zde byly zastoupeny všechny kraje Slovenské republiky.

Graf 1 – Věková struktura respondentů v ČR

Graf 2 – Věková struktura respondentů v SR

2

Výsledky Z výsledků provedeného výzkumu uvádíme pouze deskriptivní data získána v roce 2014 v rámci našeho mezinárodního výzkumu, který představoval v pořadí již pátý výzkum realizovaný v rámci projektu E-Bezpečí (garantován odborným pracovištěm Centra prevence rizikové virtuální komunikace Pedagogické fakulty Univerzity Palackého v Olomouci). Výzkum byl zaměřen na oblast výskytu rizikového chování spojeného s informačními a komunikačními technologiemi, zejména internetem, v populaci českých a slovenských dětí. V příspěvku prezentujeme dílčí část výzkumu věnující se identifikaci četností projevů jednotlivých forem kyberšikany u obětí i u jejich původců, jež představovaly: verbální útoky v kyberprostoru – ubližování formou ponižování, urážení, zesměšňování, ztrapňování dítěte; vyhrožování a zastrašování dítěte; vydírání dítěte; krádež identity; průnik na účet; obtěžování prozváněním; ponižování, ztrapňování realizované šířením fotografie; ponižování, ztrapňování realizované šířením audia; ponižování, ztrapňování realizované šířením videa. V grafu 3 jsou znázorněny výsledky výzkumu týkající se obětí kyberšikany.

367


Graf 3 – Formy kyberšikany – oběti Podíváme-li se na výše uvedené výsledky, zjistíme, že se české oběti kyberšikany nejčastěji potýkají se snahou útočníka prolomit jejich elektronický účet. Zde jde o případy, kdy respondent zjistil, že se někomu neznámému podařilo přihlásit na jeho účet spojený s určitou internetovou službou, např. šlo o e-mail, účet na sociální síti nebo účet k ICQ, Skype apod. Slovenské oběti kyberšikany se naproti tomu setkávají nejčastěji s verbálními útoky, jako je urážení, ztrapňování, ponižování, nadávání atd. Jak jsme se již zmínili výše, sledovány byly i četnosti projevů jednotlivých forem kyberšikany u jejich původců – útočníků, agresorů. Zajímalo nás, které formy kyberšikany jsou agresory nejčastěji využívány. Výsledky výzkumu jsou shrnuty v grafu 4.

Graf 4 – Formy kyberšikany – útočníci

368


Z grafu 4 je patrné, že se původci kyberšikany (útočníci, agresoři) v České republice i na Slovensku nejčastěji snaží obětem prolomit jejich elektronický účet a poté je různým způsobem poškodit. Na pomyslné druhé příčce nejčastěji užívaných forem kyberšikany jsou verbální útoky, tedy urážení, ztrapňování, ponižování, nadávání atd. Z výše uvedených zjištění jednotlivých forem kyberšikany u obětí daného rizikového jevu lze utvořit celkový obraz výskytu kyberšikany, na jehož základě můžeme konstatovat, že se zhruba polovina českých i slovenských dětí setkala s některou z uváděných forem kyberšikany, viz graf 5.

Graf 5 – Kyberšikana u českých a slovenských dětí Závěr Z výsledků námi provedeného výzkumu bychom mohli mylně dojít k závěru, že je kyberšikana u českých i slovenských dětí nebývale rozšířena. Pozornému čtenáři však jistě neunikl fakt, že námi sledované formy kyberšikany můžeme rozdělit na závažné a méně závažné formy. Závažnou formou kyberšikany je zejména vydírání, kde pozorujeme u českých i slovenských dětí poměrně nízkou četnost tohoto projevu (české oběti 7,91 %, slovenské oběti 6,94 %). Naproti tomu např. verbální útoky nebo průnik na účet, kde jsme zaznamenali nejvyšší četnosti, jsou spíše řazeny mezi méně závažné formy kyberšikany. I přes výše uvedené informace je nutno konstatovat, že kyberšikana je u českých i slovenských dětí poměrně častým jevem a české i slovenské školství by na tuto skutečnost mělo také odpovídajícím způsobem zareagovat. Podle našeho názoru by měla jít společně s implementací nových médií do našeho školství ruku v ruce i odpovídající prevence, která by co nejvíce eliminovala případné projevy nebezpečných komunikačních praktik. Literatura 1. OLWEUS, D. An analysis of the Revised Olweus Bully: Victim Questionnaire using the Rasch measurement model. British Journal of Educational Psycholog. 2006, č. 76, s. 781–801. ISSN 2044-8279. 2. WHITNEY, I., SMITH, P. K. A survey of the nature and extent of bullying in junior/middle and secondary schools. Educational Research. 1993, č. 35, s. 3–25. ISSN 0013-1881. 3. SMITH, P. K., SHARP, S. School Bullying: Insights and Perspectives. London: Routledge, 1994. ISBN 978-0415103732. 4. RIGBY, K. Bullying in Schools: And what to Do about it. Victoria: ACER Press. 2007. ISBN 0-86431-184-2. 5. HINDUJA, S., PATCHIN, J. W. Cyberbullying: An exploratory analysis of factors related to offending and victimization. Deviant Behavior. 2008, č. 29, s. 129–56. ISSN 0163-9625.

369


6.

7. 8. 9.

DEHUE, F., BOLMAN, C., VÖLLINK, T., POUWELSE, M. Pesten op het werk: de relatie met gezondheid en verzuim en de rol van coping. Gedrag & Organisatie. 2008, č. 20, s. 97– 117. ISSN 0921-5077. KOLÁŘ, M. Nová cesta k léčbě šikany. Praha: Portál, 2011. ISBN 978-80-7367-871-5. ČERNÁ, A., DĚDKOVÁ, L., ŠMAHEL, D. Kyberšikana: průvodce novým fenoménem. Praha: Grada, 2013. ISBN 978-80-247-4577-0. SZOTKOWSKI, R., KOPECKÝ, K., KREJČÍ, V. Nebezpečí internetové komunikace IV. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2013. ISBN 978-80-244-3911-2.

Příspěvek vznikl v rámci výzkumného záměru fakulty „Od subjektivní implicitní teorie edukace k pedagogické znalosti“ VaV_2014_003. Kontaktní adresa: René Szotkowski, PhDr., Ph.D., Ústav pedagogiky a sociálních studií, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 63 5178, e-mail: [email protected] Kamil Kopecký, Mgr., Ph.D., Katedra českého jazyka a literatury, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 63 5601, e-mail: [email protected]

370


POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ ŘEŠENÍ SLOVNÍCH ÚLOH NA ZÁKLADNÍCH A STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ŠÍMA František, CZ Resumé Námětem příspěvku je porovnání klasifikace slovních úloh, které řešili žáci základních škol a studenti středních škol v regionu Jižní Čechy. Byly jim zadány slovní úlohy předem určených typů. Hodnoceny byly zvlášť výsledky dívek a zvlášť výsledky chlapců a také celkové výsledky. Porovnáním těchto výsledků byly zjištěny určité rozdíly mezi řešením dívek a chlapců a rozdíly mezi řešením jednotlivých typů slovních úloh, kterými byly slovní úlohy o celku a části, slovní úlohy o směsích, slovní úlohy o pohybu a slovní úlohy o společné práci. Klíčová slova: slovní úloha, hodnocení, porovnání výsledků, rozdíly. COMPARISON OF THE RESULTS OF WORD PROBLEMS´ SOLVING AT PRIMARY AND SECONDARY SCHOOLS Abstract The essay deals with the comparison of the marking of word problems which were solved by primary school pupils and secondary school students in the South Bohemia region. They were solving several types of word problems. The results were assessed in groups – word problems solved by girls, word problems solved by boys and also all results. On this base, the differences in solving the word problems between girls and boys and the differences in solving different types of word problems such as the word problems on the whole and parts, on mixtures, on movement and on common work were found out. Key words: word problem, assessment, comparison of results, differences. Úvod V rámci průzkumu řešení slovních úloh na základních a středních školách v regionu Jižní Čechy byl vyhodnocen soubor osmi skupin slovních úloh zadaných v letech 2011 a 2014. Byly sledovány výsledky dívek, chlapců a výsledky společné. Vzájemné porovnání všech těchto hodnot bylo také promítnuto do způsobu zadání dalších skupin příkladů v roce 2014. 1

Zadání V roce 2011 byly na základních a středních školách uvedeného regionu zadány čtyři soubory slovních úloh (soubory byly označeny A, B, C, D). První úloha byla vždy slovní úloha o celku a části, druhá byla slovní úloha o směsích, třetí byla slovní úloha o pohybu a čtvrtá byla slovní úloha o společné práci. Vzhledem k tomu, že výsledky v jednotlivých skupinách byly rozdílné, byly v roce 2014 zadány na školách stejného regionu další čtyři soubory slovních úloh (soubory byly označeny E, F, G, H). Celkem byly slovní úlohy zadány 579 žákům a studentům, což je dohromady 2 316 řešených úloh. Při hodnocení úloh byla užita klasická pětistupňová klasifikace. 2

Celkové výsledky a porovnání výsledků dívek a chlapců Celkové výsledky jsou zapsány v tabulkách 1 až 4. V tabulce 1 je souhrn výsledků ze všech typů škol, v tabulce 2 jsou shrnuty výsledky všech typů středních škol (včetně gymnázií), v tabulce 3 jsou pak výsledky žáků základních škol (včetně nižšího stupně víceletého gymnázia, tj. studentů

371


středních škol, kteří věkově odpovídají žákům základních škol). Výsledky jsou ještě doplněny tabulkou 4, kde jsou shrnuty výsledky studentů všech typů gymnázií (včetně nižšího stupně víceletého gymnázia). V tabulkách jsou uvedeny jednak celkové výsledky, ale také jsou rozlišeny výsledky dívek a výsledky chlapců. Tabulka 1: Průměrné známky ve všech školách (vlastní zdroj) A-H 1. příklad 2. příklad 3. příklad 4. příklad celkově

dívky: 2,84 3,40 3,88 4,06 3,55

chlapci: 2,77 3,18 3,61 3,81 3,32

všichni: 2,80 3,29 3,75 3,94 3,44

Tabulka 2: Průměrné známky na středních školách (vlastní zdroj) A-H 1. příklad 2. příklad 3. příklad 4. příklad celkově

dívky: 2,70 3,31 3,75 4,00 3,44

chlapci: 2,54 3,04 3,50 3,69 3,18

všichni: 2,62 3,17 3,62 3,84 3,30

Tabulka 3: Průměrné známky na základních školách (vlastní zdroj) A-H 1. příklad 2. příklad 3. příklad 4. příklad celkově

dívky: 3,01 3,50 4,04 4,13 3,68

chlapci: 3,16 3,43 3,81 4,01 3,58

všichni: 3,08 3,47 3,94 4,08 3,64

Tabulka 4: Průměrné známky na gymnáziích (vlastní zdroj) A-H 1. příklad 2. příklad 3. příklad 4. příklad celkově

dívky: 2,62 2,97 3,63 4,03 3,33

chlapci: 2,33 2,76 3,24 3,52 2,92

všichni: 2,48 2,87 3,45 3,78 3,13

Z tabulek je zřejmé, že celkově lepší výsledky dosáhli chlapci. Chlapci měli lepší výsledky ve všech příkladech i v celkovém hodnocení. V prvním příkladě byli chlapci v průměru lepší o necelou desetinu stupně (přesně 0,07), v ostatních příkladech i v celkovém hodnocení byli chlapci lepší o čtvrtinu stupně (od 0,22 v 2. příkladu do 0,27 v 3. příkladu). Tento téměř stejný rozdíl v jednotlivých výsledcích je velmi zajímavý. Jak později vyplyne, byl dosažen určitou korekcí po zadání prvních čtyř příkladů. Porovnáme-li výsledky v jednotlivých typech škol (základní školy, střední školy, gymnázia), jsou rozdíly mezi chlapci a dívkami již větší. Největší rozdíl ve prospěch chlapců je na gymnáziích ve 4. příkladu (0,51), největší rozdíl ve prospěch dívek (a jediný kladný) je na základních školách v 1. příkladu (0,15).

372


Porovnáme-li výsledky v jednotlivých příkladech, odpovídají pořadí příkladů (nejlepší jsou v prvním – úloha o celku a části, nejhorší v posledním – úloha o společné práci). Toto platí nejen celkově, ale i ve všech typech škol (i pro dívky a chlapce). Rozdíly mezi jednotlivými příklady jsou často i více než jeden stupeň (nejvíce dívky v gymnáziích, rozdíl činil 1,41). Na to, že nejhorší výsledky byly ve slovních úlohách o společné práci, mělo vliv i to, že úloha byla uvedena jako poslední a často nebyla ani řešena (žáci a studenti se k řešení z časových důvodů nedostali). Na to, proč jsou výsledky většinou ve prospěch chlapců, se pokusím odpovědět v následující kapitole, kde jsou porovnány výsledky dosažené v jednotlivých skupinách A až H. 3

Výsledky v jednotlivých skupinách Vzhledem k tomu, že výsledky v jednotlivých skupinách se lišily, je zajímavé tyto hodnoty porovnat navzájem. Hodnoty jsou zapsány v tabulkách 5 až 7, v tabulce 5 jsou výsledky dívek, v tabulce 6 výsledky chlapců a v tabulce 7 jsou celkové výsledky. Pořadí typů slovních úloh je stejné jako v předchozích tabulkách. Tabulka 5: Výsledky dívek v jednotlivých skupinách (vlastní zdroj) dívky 1. příklad 2. příklad 3. příklad 4. příklad celkově

A 2,02 3,09 3,91 4,18 3,19

B 1,85 2,91 3,50 4,33 3,15

C 4,27 4,09 3,91 3,61 3,93

D 2,40 3,32 3,98 4,10 3,44

E 2,86 3,13 3,93 4,50 3,68

F 3,50 3,67 3,50 3,60 3,60

G 2,83 4,14 4,73 3,79 3,91

H 3,31 3,13 3,80 4,23 3,69

G 2,75 3,41 4,36 3,51 3,48

H 2,78 2,78 3,46 3,68 3,15

G 2,79 3,74 4,53 3,64 3,67

H 3,03 2,94 3,62 3,93 3,39

Tabulka 6: Výsledky chlapců v jednotlivých skupinách (vlastní zdroj) chlapci 1. příklad 2. příklad 3. příklad 4. příklad celkově

A 2,34 3,60 4,11 4,24 3,54

B 2,18 2,92 2,97 3,61 2,97

C 3,90 4,08 3,83 3,87 4,00

D 2,57 3,00 3,62 3,91 3,21

E 2,71 2,96 3,50 4,10 3,28

F 3,06 2,84 2,99 3,62 3,06

Tabulka 7: Celkové výsledky v jednotlivých skupinách (vlastní zdroj) všichni 1. příklad 2. příklad 3. příklad 4. příklad celkově

A 2,16 3,30 4,00 4,21 3,34

B 2,01 2,91 3,25 3,99 3,07

C 4,08 4,09 3,87 3,74 3,97

D 2,49 3,15 3,79 4,00 3,31

E 2,79 3,05 3,74 4,32 3,50

F 3,31 3,32 3,28 3,60 3,37

Protože testy byly zadávány ve dvou termínech, bude hodnocení tomuto postupu odpovídat. Nejprve byly zadány úlohy A – D. Výsledky byly vyhodnoceny a na základě hodnocení byly zadány úlohy E – F. Po vyhodnocení úloh A – D se ukázalo, že existují velké rozdíly mezi jednotlivými příklady i mezi jednotlivými skupinami. Ve skupině A činil rozdíl mezi nejlépe hodnoceným příkladem 1 a nejhůře hodnoceným příkladem 4 celkem 2,05 (u dívek dokonce 2,16), ve skupině B byl tento rozdíl 1,98 (u dívek dokonce 2,48). Největší rozdíl mezi skupinami byl v 1. příkladu skupin B a C a to 2,07 (u dívek dokonce 2,42). Proto byly vytvořeny nové čtyři skupiny úloh (varianty E – H),

373


kde neměly být rozdíly tak velké. To se skutečně podařilo, neboť rozdíly u další sady úloh byly již mnohem menší. Po vyhodnocení úloh E – H byl největší rozdíl mezi příklady ve skupině G a to mezi příkladem 1 a příkladem 3 celkem 1,74 (u dívek dokonce 1,90). Největší rozdíl mezi skupinami byl v 3. příkladu skupin F a G a to 1,25 (u chlapců 1,37). Tyto rozdíly již byly mnohem menší. Dosaženo toho bylo tím, že byla zvýšena obtížnost nejjednoduššího příkladu 1. Vzhledem k tomu, že v tomto příkladu dosahovaly v jednodušší verzi lepších výsledků dívky, mělo to vliv i na vzájemné výsledky dívek a chlapců. Zatímco ve skupinách A – D byli dívky lepší v prvních dvou příkladech a chlapci v posledních dvou příkladech (celkem byly lepší dívky o 0,05), ve skupinách E – H byli ve všech příkladech lepší chlapci (celkem o 0,45), což ovlivnilo celkové výsledky všech skupin (chlapci byli nakonec lepší ve všech příkladech i celkově a to o 0,23). Z tohoto zjištění je možné udělat závěr, že dívky převážně dosahují lepších výsledků v jednodušších příkladech, zatímco chlapci oproti dívkám dosahují lepších výsledků v těžších příkladech. Dokládá to jak celkové hodnocení, tak porovnání jednotlivých skupin. Dále je zřejmé, že chceme-li mít výsledky hodnocení s malým rozptylem, je dobré zvýšit náročnost, známky jsou vyšší a tím se rozptyl zmenšuje. Bylo toho využito zejména v příkladu 1, kde byl původně rozptyl vysoký. V tomto příkladu byly v první části úspěšnější dívky, proto byly touto změnou (zadáním obtížnějšího příkladu 1) znevýhodněny. Shrneme-li hodnocení všech skupin, zjistíme, že rozdíly v první části úloh (skupiny A – D) jsou mnohem větší než v části druhé (skupiny E – F). Hodnotíme-li nejlepší a nejhorší příklady, je nejlepší příklad 1 ve skupině A, nehorší ve skupině C, nejlepší příklad 2 je ve skupině B, nejhorší ve skupině C, nejlepší příklad 3 je opět ve skupině B, nejhorší ve skupině G, nejlepší příklad 4 je ve skupině F, nejhorší ve skupině E a celkově je nejlepší skupina B, nejhorší skupina C. Z přehledu je jasné, že mnohem více extrémních hodnot je v první části (jsou to asi dvě třetiny). Podíváme-li se na náročnost příkladů v jednotlivých částech (srovnáváme první část A – D a druhou část E – H), zjistíme, že nejtěžší byl vždy 3. příklad a nejlehčí 2. příklad. První a poslední příklady byly co do obtížnosti někde uprostřed. 4

Některá zadání – nejlepší a nejhorší skupiny Vzhledem k tomu, že uvádět všechny texty slovních úloh by zabralo příliš místa, uvádím jen nejlépe a nejhůře hodnocenou skupinu a připojuji jednu ze „středně“ hodnocených skupin. Varianta B: (skupina s celkově nejlepším výsledkem) 1. Písemnou zkoušku z matematiky psalo 37 žáků, nikdo z nich neměl pětku. Jedniček bylo dvakrát víc než čtyřek, dvojek bylo o 6 více než jedniček, trojek bylo 11. Kolik žáků mělo jedničku, kolik dvojku, trojku a čtyřku? 2. Pět litrů bílého vína a šest litrů červeného vína stálo 432 Kč. Jeden litr červeného vína je o 6 Kč dražší než 1 litr bílého vína. Kolik korun zaplatíme za 2 litry bílého a 2 litry červeného vína? 3. Pánové A a B bydlí ve vzdálenosti 224 km. Vyjedou-li v autech současně ze svých obydlí proti sobě, setkají se po 2 hodinách. Pán A ujede za hodinu o 4 km více než pán B. Kolik km urazí každý z nich za hodinu? 4. Dělník A by sám provedl výkop za 7 hodin, dělník B sám za 6 hodin. Protože výkop má být skončen za 2 hodiny, byl přibrán ještě dělník C. Za jak dlouho by výkop provedl sám dělník C?

374


Varianta C: (skupina s celkově nejhorším výsledkem) 1. Tři sourozenci měli našetřeno celkem 1 274 Kč. Petr měl našetřeno o 15 % více než Jirka a Hanka o 10 % méně než Petr. Kolik korun měl našetřeno každý z nich? 2. Ze dvou druhů čaje o ceně 160 Kč a 220 Kč za 1 kilogram se má připravit 20 kg směsi v ceně 205 Kč za 1 kilogram. Kolik kilogramů každého druhu čaje bude třeba smíchat? 3. Auto ujelo vzdálenost mezi městy A a B za 4 hodiny. Kdyby se průměrná rychlost auta zvýšila o 17 km/h, ujelo by auto tuto vzdálenost o hodinu dříve. Určete rychlost auta a vzdálenost mezi městy A a B. 4. Vodní nádrž se naplní jen prvním přítokem za 10 hodin, jen druhým za 12 hodin a jen třetím za 15 hodin. Za jak dlouho se naplní, budou-li otevřeny všechny tři přítoky současně? Varianta H: (skupina s „průměrným“ výsledkem) 1. Boty stály třikrát tolik co přezůvky. Kdyby byly levnější o 210 Kč, byly by dvakrát dražší než přezůvky. Kolik Kč stály boty a kolik přezůvky? 2. V internátu je ve 48 pokojích ubytováno celkem 173 žáků. Některé pokoje jsou třílůžkové, některé čtyřlůžkové. Určete, kolik pokojů je třílůžkových a kolik čtyřlůžkových, jestliže všechny pokoje jsou plně obsazeny? 3. Z města A do města B vyjelo nákladní auto průměrnou rychlostí 30 km/h. Současně s ním vyjel i autobus, který měl průměrnou rychlost 40 km/h a který přijel do města B o 1 h 15 min dříve než nákladní auto. Jaká je vzdálenost mezi oběma městy? 4. Prvním kombajnem lze sklidit obilí z určitého lánu za 24 hodiny, druhým, výkonnějším kombajnem za 16 hodin. Za kolik hodin bylo sklizeno obilí z tohoto lánu, jestliže se sklízelo současně oběma kombajny, ale druhý kombajn začal pracovat o čtyři hodiny později než první kombajn? Závěr Z uvedených výsledků je zřejmé, že je možné porovnat výsledky řešení slovních úloh na různých typech škol a výsledky dívek a chlapců. Porovnáme-li školy, je zjištění celkem logické, lepších výsledků dosahují studenti středních škol, žáci základních škol jsou na tom hůře. Nejlepších výsledků pak dosahují studenti gymnázií. Přihlédneme-li k tomu, jak byly upravovány slovní úlohy v druhé části, můžeme konstatovat, že výsledky dívek a chlapců jsou srovnatelné. V první části dosáhly lepších výsledků dívky, v druhé části pak chlapci. Nalezené rozdíly, jsou ovlivněny typy slovních úloh a jejich náročností. Je ještě nutné dodat, že není dobré spokojit se jen s celkovým přehledem, ale je třeba porovnat i výsledky v jednotlivých částech (skupinách). Pak zjistíme, že variabilita rozdílů ve skupinách se stírá celkovým průměrem. Toto je třeba mít na mysli a při vyhodnocení výsledků s tím počítat. Je také určitě zajímavé zjistit, jaké metody řešení volili jednotliví žáci a studenti. To znamená zkoumat myšlenkové postupy řešení slovních úloh a hledat rozdíly mezi postupy různých řešitelů (užití rovnic, úsudků, grafů nebo jiných postupů). Ale to je téma, které bude námětem již jiného článku. Tématem tohoto článku bylo pouze pomocí vyhodnocení klasifikace na rozdíly upozornit. Rozdíly v klasifikaci jak mezi skupinami, tak mezi jednotlivými typy příkladů, již naznačují, kde tyto odlišnosti hledat.

375


Literatura 1. BĚLOUN, F. a kol. Sbírka úloh z matematiky pro základní školu. Praha: Prometheus, 2001, dotisk 8., upraveného vydání, 256 s. ISBN 80-7196-104-3. 2. CZUDEK, P. a kol. Slovní úlohy řešené rovnicemi pro žáky a učitele ZŠ, studenty a profesory SŠ. Praha: sdružení podnikatelů HAV, 1998, 1. vydání, 156 s. 3. KALOVÁ, J. Jsou aplikační úlohy ve výuce matematiky vždy přínosem? In Setkání učitelů matematiky všech typů a stupňů škol, sborník příspěvků celostátní konference. Plzeň, 2014, 1. vydání, s. 95-101. ISBN978-80-86843-45-2. 4. KALOVÁ J. Application in Mathematical education. Proceedings of ICPM ’14, Liberec, 2014, ISBN 978-80-7494-108-5. 5. ŠÍMA, F. Matematizace reálných situací a slovní úlohy. UP Olomouc, disertační práce, 2013, 197 s. 6. TRÁVNÍČEK, S. Oprava písemek z matematiky. UP Olomouc, 2006, 168 s. ISBN 80-2441556-9. 7. TRÁVNÍČEK, S. Pojďme na to s matematikou (a někdy i s počítačem). Vydavatelství Univerzity Palackého v Olomouci, 2013. 8. VEJSADA, F., TALAFOUS, F. Sbírka úloh z matematiky pro gymnasia. Praha, SPN, 1969, 1. vydání, 688 s. 1271/15-534-69. Kontaktní adresa: František Šíma, Mgr., Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, Okružní 570/10, 370 01 České Budějovice, tel.: 387 842 166, mail: [email protected].

376


DYDAKTYKA PRZEDMIOTÓW MECHATRONICZNYCH W PRACOWNI UKŁADÓW PNEUMATYCZNYCH ŚLEZIAK Mariusz, PL Wprowadzenie W programach nauczania studentów kierunków technicznych wprowadzono przedmioty związane z mechatroniką. Mechatronika jest synergią wielu dziedzin nauki m.in. mechaniki, informatyki, sterowania elektrycznego, automatyki i robotyki. Jednym z pierwszych etapów nauczania studentów kierunku edukacja techniczno – informatyczna jest projektowanie układów sterowania pneumatycznego. Poznanie postaw pozwala na kontynuowanie nauczania mechatroniki na poziomie zaawansowanym. Elementy pneumatyki wykorzystywane są w zajęciach z programowania logicznych sterowników przemysłowych, automatyzacji o robotyzacji, sterowania procesami technologicznymi. Dydaktyka odbywa się w nowoczesnych pracowniach Centrum Kształcenia Praktycznego, gdzie prowadzi się nauczanie nie tylko na potrzeby zawodowego kształcenia zawodowego, ale także dla studentów uczelni wyższych. Pozwala to na podniesienie kwalifikacji zawodowych absolwentów uczelni co ma szczególne znaczenie dla miejscowego rynku pracy. Absolwent mający dostęp do nowoczesnych rozwiązań przemysłowych w czasie edukacji jest cenny dla pracodawców, ponieważ pozwala na zmniejszenie kosztów związanych ze szkoleniem i przygotowaniem do pracy na stanowisku. Wiedza ta daje elastyczność potrzebną do pracy w zakładach przemysłowych. Słowa kluczowe: pneumatyka, układy sterowania pneumatycznego, energia pneumatyczna, edukacja techniczno – informatyczna, kształcenie zawodowe. PNEUMATIC CONTROL SYSTEMS IN TECHNICAL AND INFORMATION TECHNOLOGY EDUCATION Abstract Teaching program introduces students of technical courses related to mechatronics. One of the first steps toward teaching students the Technical–Information Education is the design of pneumatic control systems.Graduate with access to modern industry at the time of education is valuable to employers because it reduces the costs associated with training and preparation for work in office. Key words:pneumatics, pneumatic controls, technical –information education, training. 1

Pneumatyka Pneumatyka jest działem mechaniki, który zajmuje się konstruowaniem i praktycznym wykorzystaniem urządzeń, w których przekazywanie energii i sterowanie realizowane jest za pomocą sprężonego powietrza (bądź innego gazu o podobnych właściwościach) jako czynnika roboczego [1]. Sprężone powietrze znajduje zastosowanie w przemyśle do zasilania maszyn i urządzeń. Powodem jest niski koszt inwestycji, łatwość budowy instalacji sprężonego powietrza, bezproblemowa eksploatacja. Coraz powszechniejsze w Polsce są fabryki gdzie stosuje się urządzenia zasilane pneumatycznie. Pneumatyczne układy sterowania składają się z części sterującej i części energetycznej (rys.1).

377


W części sterującej sygnały są wytwarzane i przetwarzane. W części energetycznej sygnały te po wzmocnieniu, za pośrednictwem elementów nastawiających (zawory), sterują elementami napędowymi (siłowniku, silniki) wytwarzającymi siły i przemieszczenia. Obszary zastosowań pneumatyki [2] : -napędy obrotowe (silniki pneumatyczne) do wkręcania, wiercenia i szlifowania, -napędy liniowe (siłowniki pneumatyczne) do podawania, mocowania, przesuwania, wyrzucania, -napędy udarowe do dłutowania, wycinania, prasowania, wytłaczania, nitowania, -dysze do wydmuchiwania detali i wiórów, -w technice powierzchniowej do piaskowania i malowania natryskowego, -pneumatyczne urządzenia pomiarowe i kontrolne w technice kontroli wymiarów, -do transportu materiałów sypkich.

Rys.1. Schemat blokowy pneumatycznego układu sterowania

Do wytwarzania sprężonego powietrza służą sprężarki – kompresory. Istnieją dwie podstawowe zasady sprężania powietrza: zasada wyporu i sprężanie dynamiczne. Wśród sprężarek wyporowych możemy wymienić np. sprężarki tłokowe i różne typy sprężarek rotacyjnych [3]. Siłowniki tłokowe przetwarzają energię pneumatyczna na mechaniczną – ruch liniowy [4]. Rozróżnia się siłowniki jednostronnego działania oraz dwustronnego działania (ruchy prostoliniowe: przestawianie, podnoszenie, przestawianie detali). Zawory pneumatyczne to główny element pneumatycznych układów napędowych i sterujących przeznaczony do sterowania przepływem - kierunkowe (drogą przepływu, kierunkiem przepływu). 2 Projektowanie układów sterowania pneumatycznego w programie FluidSim Pneumatics FluidSim Pneumatics jest narzędziem edukacyjnym do projektowania i symulacji podstawowych układów pneumatycznych [5]. Główną cechą FluidSim jest funkcjonalność cechująca programy CAD. Przy pomocy FluidSim można zasymulować działanie narysowanego układu pneumatycznego w warunkach rzeczywistych. Funkcjonalność CAD przejawia się przykładowo tym, że podczas rysowania program sprawdza czy połączenia pomiędzy elementami są dozwolone. Kolejna cecha FluidSIM jest rezultatem zaprojektowania aplikacji z myślą o celach dydaktycznych. FluidSIM wspiera naukę teorii wraz z wizualizacją wiedzy z dziedziny pneumatyki. Elementy pneumatyczne są objaśniane opisem słownym, zdjęciem oraz animacjami, które ilustrują ich zasady działania.W programie dobiera się elementy pneumatyki w postaci symbolicznej z biblioteki. Symbole łączy się za pomocą linii, w rzeczywistości przewodów

378


pneumatycznych. Połączeń dokonuje do odpowiednio ponumerowanych przyłączy elementów. Zarówno symbole oraz numeracja przyłączy jest znormalizowana. Oznaczenie elementów pneumatyki reguluje norma europejska. W programie po wykonaniu układu przeprowadza się symulację poprawności działania. Studenci projektują urządzenia w programie co stanowi wstęp do budowy modelu na podstawie projektu na stanowiskach dydaktycznych. Montaż układów sterowania pneumatycznego na podstawie dokumentacji pozwala na szybkie kojarzenie symboli elementów pneumatyki i dobór odpowiednich elementów do montażu układów na stanowisku. 3 Przykładowy projekt zrealizowany na zajęciach z podstaw mechatroniki Ćwiczenia odbywały się w ramach zajęć z przedmiotu „Podstaw mechatroniki”, w czasie trwania semestru zimowego 2011/2012. Do realizacji zajęć wykorzystano stanowiska pneumatyczne, gdzie dodatkowo możliwe jest zastosowania sterowania elektrycznego. Do projektowania układów wykorzystano oprogramowanie FluidSim Pneumatics. Zajęcia prowadzone były w Centrum Kształcenia Praktycznego w Opolu. Wybrane zadanie: Klejarka sklejająca kartony może zostać uruchomiona ręcznie lub nożnie. Pracownik podaje karton, uruchamia maszynę, a po sklejeniu kartonu naciska przycisk aby odebrać karton. Zadanie: Zaprojektować układ sterowania ruchem siłownika dopychającego karton pod urządzenie wtrysku kleju. Siłownik powinien zostać uruchomiony przyciskiem nożnym lub ręcznym. Odebranie kartonu z maszyny może nastąpić po spełnieniu dwóch warunków: dojściu siłownika w końcowe położenie oraz (i) naciśnięciu przycisku (rys.2).

Rys.2. Budowa układu pneumatycznego klejarki

Elementy pneumatyczne: -3 zawory sterowane przyciskiem 3/2, -zawór 5/2 sterowany pneumatycznie, -zawór dźwigniowy z rolką, -element logiczny lub, element logiczny and, -siłownik dwustronnego działania. Rozwiązanie:

379


Pracownia układów sterowania pneumatycznego wyposażona jest w nowoczesne stanowiska dydaktyczne pozwalające prowadzić zaawansowane projekty maszyn i urządzeń pneumatycznych (rys.3).

Rys.3. Stanowiska dydaktyczne do montażu układów sterowania pneumatycznego

4Podsumowanie Zajęcia umożliwiają zapoznanie się z tematyką projektowania i montażu układów sterowania pneumatycznego. Praktyczne zajęcia z mechatroniki stanowią podstawę kształcenia zawodowego na potrzeby lokalnego oraz krajowego rynku pracy. Nabranie umiejętności w budowie modelowych układów, wykonywaniu schematów sterowania elektrycznego i logicznego jest dzisiaj niezbędne dla absolwentów studiów wyższych. Absolwenci posiadający praktykę, doświadczenie i kwalifikacje zawodowe znacznie lepiej radzą sobie na rynku pracy, nie wymagają dodatkowych szkoleń co obniża koszty działalności przedsiębiorstw. 5 Literatura 1. OLSZEWSKI M.,Podstawy mechatroniki, Wydawnictwo Rea, Warszawa,2002 2. ŚWIDER J., Sterowanie i automatyzacja procesów technologicznych i układów mechatronicznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002 3. HEINMANN B., Mechatronika : komponenty, metody, przykłady, Warszawa, 2001 4. GAWRYSIAK M., Mechatronika i projektowanie mechatroniczne, Białystok, 1997 5. FESTO, Materiały dydaktyczne, strona internetowa Recenzował: Prof. dr hab. inż. Viktor Vlasenko Adres kontaktowy: Mariusz Śleziak, Dr inż. Katedra Technologii, Wydział Przyrodniczo - Techniczny, Uniwersytet Opolski, 45-365 Opole, ul. Dmowskiego 7/9, tel. +48665958378, e-mail: [email protected]

380


DYDAKTYKA MECHATRONIKI HYDRAULICZNYCH

W

PRACOWNI

UKŁADÓW

ŚLEZIAK Mariusz, PL Wprowadzenie Mechatronika to dziedzina inżynierii stanowiąca połączenie inżynierii mechanicznej, komputerowej, elektrycznej, automatyki i robotyki, służąca do projektowania i wytwarzania nowoczesnych urządzeń. Mechatronika znajduje zastosowanie zarówno w dużych przedsiębiorstwach, jak i w małych zakładach produkcyjnych. Do przykładowych urządzeń mechanicznych należą, między innymi: układy i urządzenia automatyki, obrabiarki sterowane numerycznie, układy i urządzenia elektroniki i automatyki samochodowej, aparatura medyczna. Jedną z dziedzin mechatroniki jest hydraulika. W podstawie programowej dla zawodu technik mechatronik bądź monter mechatronik dla działu systemy i urządzenia hydrauliczne należy zaplanować i zrealizować 40 godzin zajęć w pracowni hydrauliki. Utworzono w szkołach wyższych nowy kierunek studiów - mechatronikę. W przypadku innych kierunków technicznych wprowadza się przedmioty mechatroniczne. W ramach zajęć ze studentami kierunku edukacja techniczno – informatyczna wprowadzono zajęcia ze sterowania hydraulicznego. Z tego punktu widzenia dość istotne jest prowadzenie zajęć w dobrze wyposażonych pracowniach mechatroniki. Słowa kluczowe: hydraulika, mechatronika, układy sterowania hydraulicznego, edukacja techniczno – informatyczna, kształcenie zawodowe. HYDRAULIC CONTROL SYSTEMS IN TECHNICAL AND INFORMATION TECHNOLOGY EDUCATION Abstract Mechatronics is used in both large companies and small manufacturing plants.One of the areasof mechatronicsis ahydraulic. The classes with students towards Technical- Information Education activities were introduced to the hydraulic control systems. From this perspective, it is important to conduct classes in well-equipped laboratories mechatronics. Key words:hydraulics, mechatronics, technical –information education, training. 1 Układy sterowania hydraulicznego Hydraulika - nauka o praktycznych zastosowaniach cieczy a w szczególności wykorzystywaniu ich ruchu (przepływu). Jest powiązana z mechaniką cieczy, która stanowi jej teoretyczną podbudowę. Obecnie największe znaczenie ma tzw. hydraulika siłowa, która zajmuje się głównie opracowywaniem i wykorzystaniem układów hydraulicznych. Układem hydraulicznym jest zespół wzajemnie połączonych części, których zadaniem jest przekazywanie energii lub sterowanie za pośrednictwem cieczy hydraulicznej pod ciśnieniem, w układzie zamkniętym [1]. Działanie układu hydraulicznego opiera się na wymuszonym i sterowanym przepływie cieczy hydraulicznej, która wykonuje pracę. Ruch cieczy jest tu wymuszany przez pompę, natomiast energia jest odbierana przez siłowniki hydrauliczne (albo cylindry hydrauliczne - zmieniające energię strumienia cieczy w ruch prostoliniowy albo

381


silniki hydrauliczne, zmieniające energię strumienia cieczy na ruch obrotowy). Do zalet hydrauliki zalicza się: -przenoszenie dużych sił przy małych gabarytach urządzenia, -dokładne pozycjonowanie, -rozruch pod dużym obciążeniem, -równomierny niezależny od obciążenia ruch wynikający ze znikomej ściśliwości cieczy i możliwości zastosowania zaworów regulacyjnych, -dobra sterowalność, -dobre odprowadzanie ciepła. 2 Podstawowe części układu hydraulicznego W każdym układzie hydraulicznym (rys.1), bądź elektrohydraulicznym znajduje się część zasilająca, w której głównymi zespołami są [2]: -pompa hydrauliczna napędzana silnikiem elektrycznym lub spalinowym, -zbiornik cieczy, w którym ciecz jest przechowywana, -zawór bezpieczeństwa zabezpieczający układ przed nadmiernym wzrostem ciśnienia, -osprzęt: manometry, poziomowskaz, termometr. Część sterująca w zależności od przeznaczenia układu zawiera głównie zespoły ogólnie zwane zaworami, są to [3]: -rozdzielacze służące do kierowania cieczy tłoczonej przez pompę do odpowiednich przewodów, -zawory ciśnieniowe takie jak: przelewowe utrzymujące stałe ciśnienie zasilania, zwrotne, redukcyjne, utrzymujące w części układu określony poziom ciśnienia, -zawory przepływowe w postaci prostych dławików, regulatory natężenia przepływu (regulatory prędkości). Część wykonawcza obejmuje różnego rodzaju siłowniki, silniki, czyli końcowe odbiorniki energii.

Rys.1. Podstawowe części układu hydraulicznego

382


3 Zrealizowane układy sterowania hydraulicznego Ćwiczenia odbywały się w ramach zajęć z przedmiotu mechatronika – wybrane zagadnienia, w czasie trwania semestru zimowego 2011/2012. Zajęcia prowadzone były w pracowni hydrauliki (rys.2) Centrum Kształcenia Praktycznego w Opolu dla studentów kierunku edukacja techniczno – informatyczna. Pracownia wyposażona jest w cztery stanowiska, przy czym jedno stanowisko to stanowisko dydaktyczne, natomiast trzy pozostałe to stanowiska przemysłowe.

Rys.2. Wybrane stanowisko z pracowni hydrauliki

W przypadku zajęć z hydrauliki istnieje duże zagrożenie związane z wysokim ciśnienie rzędu 12 Mpa, dlatego zajęcia wprowadzające prowadzone są na stanowisku dydaktycznym bezpiecznym w przypadku popełnienia błędu. Następnie zajęcia prowadzone są na stanowiskach hydrauliki przemysłowej. Przed przystąpieniem do zajęć praktycznych studenci przez kilka zajęć poznają teoretycznie podstawowe prawa hydrauliki np. dobieranie siłowników, agregatów hydraulicznych, obliczanie siły na tłoczysku, bądź ciśnienia w układzie hydraulicznym. Kolejnym etapem jest projektowanie układów hydraulicznych, elektrohydraulicznych w programie FluidSim Hydraulics. Program jest narzędziem edukacyjnym, umożliwia projektowanie i symulację działania układów hydraulicznych [4]. Może być używany z osprzętem dydaktycznym, jak również niezależnie. Oprogramowanie powstało z myślą o celach dydaktycznych, wspiera naukę teorii wraz z wizualizacją wiedzy z dziedziny hydrauliki. Elementy hydrauliczne są objaśniane opisem słownym, zdjęciem oraz animacjami, które ilustrują ich zasady działania. Program posiada możliwość przeciągania odpowiednich elementów zgromadzonych w bibliotece programu na przygotowany formularz. Elementy zgromadzone w bibliotece są przedstawione schematycznie w postaci znormalizowanych symboli. Istotnym elementem programu jest możliwość przeprowadzenia sprawdzenia poprawności budowanych schematów. Temat ćwiczenia: wariant sterowania hydraulicznego ze sterownikiem 2-stronnego działania, wykorzystaniem regulacji ruchu tłoka oraz zaworu progowo-ciśnieniowego z pomiarem ciśnienia na komorze siłownika(rys.3). Elementy układu:- siłownik, - zawór dławiąco zwrotny,- dwa zawory progowo – ciśnieniowe

383


- zawór 4/3, - manometr.

Rys. 3. Układ sterowania hydraulicznego z siłownikiem dwustronnego działania oraz regulacją prędkości ruchu tłoka [5].

4 Podsumowanie Zajęcia umożliwiają zapoznanie się z tematyką projektowania i montażu układów sterowania hydraulicznego. Nabranie umiejętności w projektowaniu, budowie modelowych układów, wykonywaniu schematów sterowania hydraulicznego, elektrycznego jest dzisiaj niezbędne dla absolwentów studiów wyższych. Pozwala odnaleźć się szybko na rynku pracy, a pracodawcom daje możliwość zatrudnienia pracownika o wysokich kwalifikacjach bez konieczność inwestowania w szkolenia co ogranicza koszty pracy i zwiększa zysk przedsiębiorstwa. 5 Literatura 1. DOŁĘGA J., Hydraulika stosowana. Część I., Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1988 2. JĘDRZYKIEWICZ Z., Napęd i sterowanie hydrauliczne, Wyd. AGH, Kraków, 2000 3. OLSZEWSKI M., Podstawy mechatroniki. Podręcznik dla uczniów średnich i zawodowych szkół technicznych, Warszawa 2006 4. FIESTO, Materiały dydaktyczne, strona internetowa 5. SKOCZYLAS P., Hydrauliczne systemy przekazywania energii w urządzeniachmechatronicznych, praca inżynierska (promotor dr inż. Mariusz Śleziak, Uniwersytet Opolski, Opole, 2010 Recenzował:Viktor Vlasenko, Prof. dr hab. inż. Adres kontaktowy: Mariusz Śleziak, Dr inż. Katedra Technologii, Wydział Przyrodniczo - Techniczny, Uniwersytet Opolski, 45-365 Opole, ul. Dmowskiego 7/9, tel. +48665958378, e-mail: [email protected]

384


KONOIDY VE STAVEBNICTVÍ VACKA Milan – SMETANOVÁ Dana, CZ Resumé V příspěvku se zabýváme využitím znalostí z deskriptivní geometrie do stavebnictví. Speciálně využití konoidů v stavební praxi. Přímková plocha konoid je často využívána jako tvar střechy zejména na průmyslových halách a střešních oknech, ve tvaru budovy či hráze přehrady pro zvětšení odolnosti vůči tlaku. Nejčastější využití konoidů ve stavebně technické praxi jsou ilustrována na přiložených obrázcích. Záměrem článku je zdůraznit a propojit mezioborové vztahy mezi matematikou (resp. deskriptivní geometrií) a praxí (stavebnictvím, architekturou). Text je možné využít ve výuce, popřípadě pro popularizační účely. Klíčová slova: přímková plocha, konoid, konstrukce střech. ON CONOIDS IN CONSTRUCTION Abstract In the paper we describe the use of knowledge from descriptive geometry in construction. Especially we present the use of conoid in construction practice. Ruled Surface conoid is often used as roof shape especially for industrial and commercial buildings and skylights in the shape of a building or dam to increase pressure resistance. In structural engineering practice the most common using of the conoids is illustrated in the attached figures. The intention of this article is to highlight and connect the interdisciplinary relationships between mathematics (respectively descriptive geometry) and practice (construction, architecture). Text can be used in the teaching or for popularizing purposes. Key words: ruled surface, conoid, roof structure. Úvod V tomto článku se zaměřujeme na propojení teoretických poznatků z deskriptivní geometrie s praxí. Konkrétně na využití přímkové plochy konoidu ve stavebnictví. Na několika příkladech si ukážeme jeho využití v různých stavbách a zejména při konstrukci střech (tvar střechy, vikýře). V dnešní době je důležité propojovat poznatky z různých oborů a studentům prezentovat nejen mezipředmětové, ale i mezioborové vazby. Z tohoto důvodu jsme udělali text zaměření na propojení teoretického základu (deskriptivní geometrie) a praxe (stavebnictví, architektura). Text je možné použít jako zpestření výuky jak předmětech teoretického základu (např. deskriptivní geometrie, částečně i ve fyzice), tak i v některých předmětech zaměřených na praxi. 1

Přímkové plochy Nejzákladnějším druhem dělení ploch je dělení na plochy analytické, tj. takové, které jsou vytvořené podle určitého geometrického zákona a lze je popsat matematicky a plochy empirické, u kterých žádnou zákonitost nenalézáme. Ve stavebnictví se setkáváme s oběma druhy ploch. Příkladem ploch analytických je rovina, plocha válcová, plocha kuželová, případně plochy složitější, např. hyperbolický paraboloid, jednodílný hyperboloid (2), (3), Štramberská trúba (4), (5), šroubová plocha, Montpellierský oblouk, Frézierův cylindroid nebo konoid. Příkladem plochy empirické je plocha topografická, představující přibližné zobrazení zemského povrchu.

385


Využití topografické plochy ve stavebnictví je svázáno s každou stavbou budov, bez topografické plochy nelze projektovat dopravní cesty, hřiště, odstavné plochy atd. Využití analytických ploch u výše uvedených jednodušších příkladů je zřejmé, příkladem využití složitějších ploch jsou u hyperbolického paraboloidu zastřešení sportovních areálů, jako je hokejová hala v Calgary, plavecký stadion v Českých Budějovicích, ale i obyčejná střecha, u které pozednice a hřeben jsou mimoběžky. Příkladem staveb využívajících jednodílný hyperboloid jsou chladící věže elektráren, z architektonického hlediska je velice ceněný vysílač na Ještědu (2), (3). Štramberská trúba (4), (5) je zastřešením kruhové věže v severomoravském Štramberku, šroubovou plochou jsou točitá schodiště, Montpellierský oblouk se staví u pompézních bran, Frézierův cylindroid bývá používána jako klenba nad schodištěm, spojujícím dvě sousední podesty. Naposledy uvedenému konoidu je věnován tento text. Všechny složitější plochy uvedené v předchozí části patří mezi tzv. plochy přímkové, tj. takové, kde každým bodem plochy prochází aspoň jedna přímka ležící na této ploše. Přímkové plochy následně dělíme na rozvinutelné, tj. takové, které lze bez deformace rozvinout do roviny (rovina, válcová plocha, kuželová plocha), případně nerozvinutelné neboli zborcené (hyperbolický paraboloid, jednodílný hyperboloid, Štramberská trúba (4), (5), šroubová plocha, Montpellierský oblouk, Frézierův cylindroid nebo konoid). Rozlišení, zda se jedná o plochu rozvinutelnou nebo zborcenou se provádí pomocí tečných rovin podél tvořících přímek plochy. Pokud tečné roviny přímkové plochy jsou ve všech bodech libovolně zvolené přímky totožné, jedná se o plochu rozvinutelnou, existuje-li na ploše přímka, u níž se tečné roviny plochy v jednotlivých bodech přímky mění, jedná se o plochu zborcenou. Zborcené přímkové plochy se obvykle zadávají pomocí tří prostorových křivek – tzv. řídících křivek (vlastních, případně nevlastních), přičemž tvořící přímka plochy musí spojovat body na uvedených třech křivkách. Nalezení takových přímek může někdy být velmi zdlouhavé a obtížné. Další podrobnosti o přímkových plochách z pohledu deskriptivní geometrie lze nalézt např. v (1). 2

Konoidy Řídícími křivkami konoidu je vlastní křivka podle které konoid nazýváme (kružnice – kruhový konoid, parabola – parabolický konoid, …), vlastní přímka a přímka nevlastní zadávaná rovinou. Tvořící přímky konoidu pak musí spojovat bod na zadané křivce s bodem na zadané přímce a tato spojnice musí být rovnoběžná se zadanou rovinou. Na obrázku (Obr. 1) je zobrazeno pět tvořících přímek 1t, 2t, 3t, 4t, 5t kruhového konoidu v kosoúhlém promítání, s řídící přímkou p v půdorysně, řídící kružnicí k v bokorysně a nevlastní přímkou určenou nárysnou.

386


Obr. 1 – Konoid (zdroj vlastní) Tvar konoidu se často využívá pro zastřešování velkých objektů, výrobních hal či továren. Jako příklad lze uvést odbavovací terminál na Brněnském letišti v Tuřanech. Střechu tvoří šest světlíků - konoidové přímkové plochy. Jejich účelem je přivést denní světlo do odbavovací haly. Nosný systém celé haly tvoří ocelová svislá nosná konstrukce.

Obr. 2 – Letiště v Brně - Tuřanech (zdroj (6))

387


Další možné využití této plochy představuje například soudní budova v Bostonu (USA).

Obr. 3 – Soudní budova v Bostonu (zdroj (7)) Celá její čelní část je tvořena skleněnou stěnou kónického tvaru a skládá se ze 735 kusů skla, přičemž žádné dva kusy nejsou stejné. K vidění je tento tvar v Dallasu (USA) na Meyerson Symphony Center.

Obr. 4 – Meyerson Symphony center (zdroj (8)) Budova má obdélníkový půdorys a ze dvou stěn vystupují prosklené konoidy, složené s kovové konstrukce, překryté skleněnými panely. Hlavní synagoga univerzity v Tel Avivu nazvaná Cymbalista má věže tvořené konoidy.

388


Obr. 5 – Synagoga Cymbalista (zdroj (9)) Přízemní část je ve tvaru kvádru, z něhož vystupují dvě stejné věže. Zajímavostí synagogy je, že každá z věží je tvořena čtyřmi identickými konoidy. Což znamená, že půdorys věže tvoří čtverec, který postupně přechází do kruhu, jehož průměr je 27 metrů. Budova je postavena ze dvou druhů kamene a může připomínat tvar dalekohledu. Významný účel mají kruhové konoidy v opěrných zdích přehradních hrází vodních nádrží. Mohou se využívat i při zadržování sypkých materiálů. Stavba zdi ve tvaru konoidu pomáhá k rozložení tlaku působícího na zeď a výrazně tak zvyšuje „pevnost“ stavby, odolnost vůči tlaku v horizontálním směru. Příkladem může být přehradní nádrž Daniel Johnson Dam nacházející se v Kanadě. Tyto přímkové plochy jsou v ní na první pohled viditelné. Přehradní hráz se skládá z 13 oblouků a 14 pilířů. Velký centrální oblouk je podporován dvěma masivními pilíři. K němu jsou přilehlé dva menší oblouky a dalších 10. Hráz měří 1,3 kilometrů a její maximální výška je 214 metrů.

Obr. 6 – Hráz přehrady Daniel Johanson Dam (zdroj (10))

389


Konoidy jsou velmi často využívány jako tvar střešních oken nejen na průmyslových stavbách a moderních budovách (Obr. 2), ale i na rodinných domech. Vikýřům ve tvaru konoidu se ve stavební terminologii říká volské oko.

Obr. 7 – Volské oko na rodinném domě (zdroj vlastní) Příkladem vikýře volské oko je Obr. 7 střechy rodinného domu na Rooseveltově ulici v Olomouci. Konoid se nachází ve spodní části střechy, nad ním je obvyklý vikýř. Závěr Využití konoidů ve stavební praxi je velmi časté nejen v historických, ale i v moderních stavbách. Jedná se o jeden z velmi zajímavých příkladů, jak deskriptivní geometrie (1) ovlivňuje architekturu. Tento text se dá přímo využít ve výuce na VŠTE se jedná zejména o předměty Deskriptivní geometrie a Plochy stavebně technické práce. Záměrně byl koncipován tak, aby byl jednoduchý a srozumitelný i začínajícím studentům bakalářského studia bez hlubší znalosti teorie. Je určen především pro studenty oboru Konstrukce staveb. Literatura 1. ČERNÝ, J., KOČANDRLOVÁ, M., Konstruktivní geometrie. Praha: České učení technické v Praze, 2010. ISBN: 978-80-01-03089-9 2. KRIEG, J., VACKA, M. Hyperbolický paraboloid ve stavebně technické praxi z pohledu geometrie. In Defekty budov 2010. České Budějovice: Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích, 2011. 6 s. ISBN 978-80-87278-64-2. 3. KRIEG, J., VACKA, M. Vizualizace hyperbolického paraboloidu pomocí programu CABRI 3D. In Užití počítačů ve výuce matematiky: sborník příspěvků 5. konference. České Budějovice: Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, 2011. s. 207-209, 3 s. ISBN 978-80-7394-324-0.

390


4.

KRIEG, J., VACKA, M., PETRÁŠKOVÁ, B. Matematičeskoje modelirovanije stropil’noj konstrukcii bašni "Štramberskaja truba". Vestnik Astrachanskogo gosudarstvennogo techničeskogo universiteta : upravlenije, vyčislitel’naja technika i informatika, Astrachan’: Izdatel’stvo AGTU, 2012, č. 2, s. 40-46. ISSN 2072-9502. 5. PETRÁŠKOVÁ, B. Záhada krovu Štramberské Trúby. Materiály pro stavbu, Praha: Business Media CZ, s. r. o., 2012, 8/2012, s. 24-25. ISSN 1213-0311. 6. FOTOMAPY CZ 2015. Fotomapy cz. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: http://foto.mapy.cz/17274-Letiste-Brno-Turany 7. MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY 2015. Massachusetts Institute of Technology [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: web.mit.edu 8. TICKET DFV 2015. Ticket DFV. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: http://www.ticketdfw.com/venues/meyerson-symphony-center/ 9. DESMENA 2015. Desmena. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: desmena.com 10. HYDRO QUEBEC 2015. Hydro Quebec. [online]. [cit. 28-04-2015]. Dostupné z: hydroquebec.com Kontaktní adresa: Milan Vacka, RNDr., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 140, e-mail: [email protected] Dana Smetanová, RNDr. Ph.D., Katedra přírodních věd, Vysoká škola technická a ekonomická, Okružní 10, 370 01 České Budějovice, ČR, tel.: +420 387 842 133, e-mail: [email protected]

391


KĽÚČOVÉ KOMPETENCIE VZDELÁVANIA

ŽIAKOV

V REFLEXII

TECHNICKÉHO

VALENTOVÁ Monika – BREČKA Peter, SK Resumé V príspevku sa zaoberáme rozvojom kľúčových kompetencií žiakov v predmete Technika, prostredníctvom nami navrhnutých výučbových modelov s interaktívnou tabuľou. Na konkrétnom tematickom celku poukazujeme na možnosti rozvoja vybraných kľúčových kompetencií kompatibilných so systémami kľúčových kompetencií v štátoch OECD a EÚ. Klíčová slova: kľúčové kompetencie, technika, interaktívna tabuľa. KEY COMPETENCIES OF PUPILS IN REFLECTION OF TECHNICAL EDUCATION Abstract This paper deals with the development of pupils key competencies in the subject technology through teaching modules designed by us with the use of interactive whiteboard. On specific thematic unit we refer possibilities of development for selected key competences. These are compatible with the systems of key competences in OECD countries and the EU Key words: key competencies, technology, interactive whiteboard. Úvod Technické vzdelávanie je v mnohých krajinách rôzne ponímané, čo je dané ich historickým a spoločenským vývojom. Je zrejmé, že aj problematika kurikula, štandardov a rozvoja kľúčových kompetencií v rámci predmetov technického zamerania je ovplyvňovaná sociálnymi, ekonomickými a politickými potrebami a cieľmi. Na školstvo je vyvíjaný najväčší tlak z pohľadu riešenia problematiky rozvoja kľúčových kompetencií. Snahou mnohých štátov je preto nájsť a definovať také kompetencie, ktoré umožnia jedincovi zastávať viaceré pracovné pozície a funkcie, vykonávať rôzne povolania a tým sa vyrovnať s rýchlymi zmenami v živote. (Turek, 2008, s. 201) S rozvojom kľúčových kompetencií veľmi úzko súvisí aj zavádzanie interaktívnych výučbových systémov so vzdelávania na všetkých stupňoch škôl. (Brečka, Olekšáková, 2013) V niektorých školách sú pre evalváciu výučby už bežne používané interaktívne tabule, hlasovacie systémy alebo tablety (Krotký, 2011), avšak zavádzanie týchto prostriedkov do vyučovania má pomerne živelný a systémovo neprepracovaný charakter. Prostriedky na školách pribúdajú, ale vhodné výučbové materiály ubúdajú. (Pavelka, 2013) 1

Systém kľúčových kompetencií v ISCED 2 Rozvoj kľúčových kompetencií je celoživotný proces, ktorý by mal byť súčasťou výchovy a vzdelávania vo všetkých stupňoch škôl. Na každom stupni sa vyžadujú rôzne druhy kompetencií, ktoré konkrétne vymedzujú vzdelávacie programy. Predpokladom dosiahnutia nižšieho sekundárneho vzdelávania je i osvojenie si kľúčových kompetencií, tzn. osvojenie si istých vedomostí, zručností, schopností, ktorými by mal každý jedinec disponovať z dôvodu, vedieť sa adaptovať na podmienky prostredia, spoločnosti. V opačnom prípade sa u žiakov vytvárajú bariéry. Pri výbere strednej školy technického charakteru sa bariérou pre žiakov stáva neschopnosť neverbálne komunikovať na požadovanej úrovni. (Tomková, 2013) Model absolventa nižšieho

392


sekundárneho vzdelávania ako uvádza štátny vzdelávací program (ISCED 2) je založený na kľúčových spôsobilostiach (kompetentnostiach), ktoré zahŕňajú komplex znalostí, spôsobilostí, postojov, vedomostí umožňujúcich jedincovi začleniť sa do spoločenských vzťahov a osobnostne sa rozvíjať. 2

Analýza dosiahnutých výsledkov z rozvoja kľúčových kompetencií Problematike definovania, výberu, rozvoja kľúčových kompetencií sa v posledných rokoch venuje veľká pozornosť ako v zahraničí tak aj na Slovensku. Nie je dostatočne zastúpená v prípravnom, ani v ďalšom vzdelávaní učiteľov, v učebniciach pedagogických a psychologických disciplín, v metodikách, nezaoberá sa ňou dostatočne ani naša pedagogická veda, ani školský manažment. (Kozík, Pavelka, Miština, 2004) Z uvedeného dôvodu bol realizovaný projekt „Metodika implementácie interaktívnej tabule pri vzdelávaní ku kompetenciám v príprave učiteľov techniky, fyziky a matematiky pre nižšie sekundárne vzdelávanie“ cieľom ktorého bolo vypracovanie metodiky implementácie interaktívnej tabule (IWB) pre prípravu učiteľov nižšieho sekundárneho vzdelávania (technika, fyzika a matematika) na vysokých školách a zavedenie predmetnej metodiky do výučby. Vychádzajúc zo štátneho vzdelávacieho programu ISCED 2, z cieľov vyučovania sme z množiny kľúčových zručností vyselektovali vybrané kľúčové zručnosti tak, aby pokrývali viacero skupín zručností. Následne sme vypracovali úlohy pre žiakov s cieľom rozvoja vybraných kompetencií. Žiaci na hodine pracovali s pomocou pracovných listoch a správne výsledky riešení si overovali na interaktívnej tabuli. Týmto spôsobom sme vypracovali vybrané tematické celky zo vzdelávacej oblasti Človek a svet práce. V tejto časti sa budeme zaoberať analýzou čiastkových výsledkov z tematického celku Z histórie vedy a techniky. Pracovný list na túto tému pozostával z 10. úloh, ktoré boli sústredené v 4 kvízoch. Úlohy boli zostavené tak, aby žiakov viedli k úzkej spolupráci. Žiaci pracovali vo dvojiciach (skupinách) a pozorovateľ sa zmeral na pozorovanie len vybraných skupín, čím sa zabezpečila objektívnosť pozorovania. V tomto prípade sme pozorovali skupinu dievčat a skupinu chlapcov 6. a 8. ročníka ZŠ v Trnavskom kraji. V nasledujúcej tabuľke uvádzame prehľad úloh a vybraných kľúčových kompetencií, ktoré sa prostredníctvom jednotlivých úloh mali rozvíjať. Tabuľka 1: Prehľad vybraných kľúčových kompetencií pre tematický celok Z histórie vedy a techniky (autori príspevku) Kategória kľúčovej zručnosti Interpersonálna

Vybraná kľúčová zručnosť / úloha

Úloha číslo

pracovať v tíme

Komunikačná

efektívne pracovať čítať s porozumením

1-7 10 8 1-7 10 9 9 8 1-7 8 10

Personálna Učebná Kognitívna

vyjadrovať sa písomne kontrolovať svoje správanie- sebaovládanie čestnosť a zodpovednosť riešiť problém kritické myslenie a hodnotenie

Z tabuľky 1 vyplýva, že v rámci jednotlivých kvízov sme predpokladali rozvoj interpersonálnych, komunikačných, personálnych, učebných a kognitívnych kompetencií. Každý kvíz pozostával z rôzneho počtu otázok z histórie vedy a techniky zameraných na najdôležitejšie roky, vynálezy v daných rokoch ako aj najznámejších vynálezcov viď obrázky 1-4.

393


Obr. 1

Obr. 2

Obr. 3

Obr. 4

Obr.1-4 – Príklady úloh pre žiakov z jednotlivých kvízov (autori príspevku) Kvíz 1 pozostával zo siedmich otázok z histórie vedy a techniky. Všetky otázky (1-7) mali rovnakú konštrukciu. V každej z nich mohli žiaci za označenie (zakrúžkovanie) správnej odpovede získať 1 bod. Kvíz 2 pozostával z jednej úlohy zameranej na poznávanie najznámejších vynálezcov. Za správne úplné vyriešenie tejto úlohy mohli žiaci získať 5 bodov. Rovnako z jednej úlohy pozostával aj Kvíz 3. V ňom mali žiaci za úlohu uviesť správne odpovede na otázky zamerané na najdôležitejšie medzníky vo vývoji vedy a techniky. Za správne vyriešenie tejto úlohy mohli žiaci získať 8 bodov. V 4. kvíze bolo úlohou žiakov dopĺňať chýbajúce časti viet. Aj táto úloha bola zameraná na oblasť histórie vedy a techniky. Za správne vyriešenie tejto úlohy mohli žiaci získať 7 bodov. 3

Zhrnutie výsledkov pozorovania Vo všetkých 4 pozorovaných skupinách žiakov (ako sme predpokladali) došlo k najvýraznejším zmenám v oblasti interpersonálnych, učebných a komunikačných kompetencií. Výskyt týchto kompetencií bol pri porovnaní oboch ročníkov vyšší u žiakov 6. ročníka. U žiakov 8. ročníka, najmä u chlapcov, sa dané kompetencie prejavovali menej často a to z dôvodu, že u týchto žiakov zohrával dôležitú úlohu biologický faktor, v dôsledku ktorého žiaci odmietali sedieť vo dvojiciach, pracovať v skupinách. No napriek tomu, zistenie, že u zástupcov pozorovaných skupín (viď graf 1 a graf 2) sa výrazne prejavila práca v tíme (v 6. ročníku 35,34 %, v 8. ročníku 28,36 %), snaha riešiť problém (v 6. ročníku 18,17 %, v 8. ročníku 15,19 %) a čítanie s porozumením (v 6. ročníku 24,23%, v 8. ročníku 20,26%), nám umožňuje vyjadriť konštatovanie, že formulácia a zaradenie úloh v pracovnom liste má opodstatnenie v metodike výučby pretože úlohy vyžadovali od žiakov spoluprácu, využívanie informácii na riešenie problému, čítanie s porozumením.

394


Výskyt kľúčových kompetencií v 6. ročníku 6; 6%

8; 8% 10; 9%

35; 34% 24; 23% 18; 17% 3; 3%

Inter.-PT Inter.-EP Učeb.-RP Kom.-ČP Kom.-VP Per.-ČZ Per.- S Kog.-KM

Graf 1 - Prehľad výskytu kľúčových kompetencií u žiakov 6. ročníka ZŠ (autori príspevku) Výskyt kľúčových kompetencií v 8. ročníku 4; 5%

4; 5%

6; 8% 28; 36%

20; 26% 15; 19% 1; 1%

Inter.-PT Inter.-EP Učeb.-RP Kom.-ČP Kom.-VP Per.-ČZ Per.- S Kog.-KM

Graf 2- Prehľad výskytu kľúčových kompetencií u žiakov 8. ročníka ZŠ (autori príspevku) Opodstatnenie mali aj úlohy, ktoré boli zamerané na rozvoj kognitívnych kompetencií (v 6. ročníku 6,6 %, v 8. ročníku 6,8 %), komunikačných – vyjadriť sa písomne (v 6. ročníku 10,9 %, v 8. ročníku 4,5 %) a personálnych kompetencií (v 6. ročníku 8,8 %, v 8. ročníku 4,5 %), pretože u žiakov oboch ročníkov sa prejavila schopnosť analyzovať nadobudnuté informácie, vedomosti a aplikovať ich pri riešení jednotlivých úloh. Prostredníctvom úloh sme vytvorili podmienky aj na rozvoj grafických schopností ako je písomné vyjadrenie myšlienok. Najmenej výrazne sa u žiakov oboch ročníkov prejavila efektivita práce, ktorá bola vyššia v 6. ročníku len o 2 %. Dôvodom slabšej efektivity práce u žiakov v 8. ročníku bola z ich strany rozpačitosť, nezáujem a obava z testu, ktorý im nasledoval na nasledujúcej hodine. Žiaci pri riešení reagovali prchko, nečítali znenia úloh s porozumením v dôsledku čoho boli menej úspešní. V oboch ročníkoch sa z predpokladaných kompetencií neprejavila personálna kompetencia sebaovládanie. Z pozorovania môžeme konštatovať, že u žiakov oboch ročníkov sa táto kompetencia neprejavila, pretože aj napriek neustálemu opakovaniu, že za výsledky z pracovných listov nebudú hodnotení, mnohokrát dochádzalo k opakovanému dopisovaniu a prepisovaniu odpovedí po riešení, odpisovaniu od spolužiaka a pod. Uvedené, aj keď s menšou vzorkou skúmaných žiakov nám však potvrdzuje, že nami vypracované úlohy v danej téme prispievajú k rozvíjaniu vybraných kľúčových zručností žiakov.

395


Záver V príspevku sme sa zamerali na spracovanie čiastkových výsledkov predmetného výskumu, ktorý bol zrealizovaný prostredníctvom projektu KEGA č. 015PU-4/2013 Metodika implementácie interaktívnej tabule pri vzdelávaní ku kompetenciám v príprave učiteľov techniky, fyziky a matematiky pre nižšie sekundárne vzdelávanie“. Myšlienka implementovania IWB do vyučovania, v súčasnosti už nie je ničím novým. Za účelom zmapovania používania IWB v procese vzdelávania na základných a stredných školách SR, ich vplyvu na kvalitu vyučovacieho procesu a rozvoj kľúčových kompetencií žiakov boli realizované viaceré štúdie. Z ich výsledkov vyplýva, že používanie IWB sa stalo u väčšiny slovenských škôl takmer každodennou samozrejmosťou. (Brečka, Olekšáková, 2013) Absencia výučbových materiálov je však učiteľmi najčastejšie uvádzaný nedostatok v hodnotení práce s IWB. Našou snahu bolo preto vytvoriť také výučbové materiály, ktorými zabezpečíme nielen adekvátnu implementáciu IWB do vyučovania, ale pomocou ktorých prispejeme k rozvoju kľúčových kompetencií žiakov. Literatúra 1. TUREK, I. Didaktika. Nitra: PF, UKF, 2008. ISBN 978-80-8078-198-9. 2. ŠVP PRE DRUHÝ SUPEŇ ZŠ. 2008. Dostupné z: http://www.statpedu.sk/sk/Statnyvzdelavaci-program/Statny-vzdelavaci-program-pre-2-stupen-zakladnych-skol-ISCED-2.alej 3. TOMKOVÁ, V. Technická neverbálna komunikácia. Nitra: PF, UKF, 2013. ISBN 978-80-5580367-8. 4. BREČKA, P., OLEKŠÁKOVÁ,M. Implementation of Interactive Whiteboards into the Educational Systems at Primary and Secondary Schools in the Slovak Republic. Proceedings of the 2013 International Conference on Advanced ICT and Education. Deyao Tan, 2013. Volume 33. Part of AISR ISSN 1951-6851. 5. KROTKÝ, J. Interaktivní výuka přírodovědných oborů na ZŠ. In Zborník Technické vzdelávanie jako súčasť všeobecného vzdelávania. Banská Bystrica: FPV, UMB. 2011. ISBN 978-80-557-0265-0. 6. KOZÍK, T., PAVELKA, J., MIŠTINA, J. Technická výchova v Slovenskej republike v kontexte vzdelávania v krajinách Európskej únie. In Zborník Technické vzdelávanie jako súčasť všeobecného vzdelávania. Banská Bystrica: FPV, UMB. 2011. ISBN 978-80-557-0265-0. 7. PAVELKA, J. Inetarktívna tabuľa a rozvoj vybraných kľúčových zručností žiakov na hodinách Techniky. In: Edukacja Technika – Informatyka. Rzeszów: Fosze, 2013. ISSN 2080-9069. Kontaktná adresa: Monika Valentová, Mgr. PhD., Katedra techniky a informačných technológií, Pedagogická fakulta UKF, Dražovská cesta 4, 949 74, SR, tel.: +421 37 6408 345, e-mail: [email protected] Peter Brečka, PaedDr. PhD, Katedra techniky a informačných technológií, Pedagogická fakulta UKF, Dražovská cesta 4, 949 74, SR, tel.: +421 37 6408 274, e-mail: [email protected]

396

ARCHITEKTONICZNA PRZESTRZEŃ EDUKACYJNA PRZEDSZKOLI NA ŚWIECIE – ANALIZA PRZYKŁADOWYCH ROZWIĄZAŃ WALAT Wojciech, PL Streszczenie Przedszkole to teren, gdzie nauka i zabawa mają ogromne znaczenie, są one ze sobą połączone w nierozerwalny sposób, ponieważ największe efekty nauczania uzyskuje się poprzez zabawę. Dzieci, które spędzają prawie cały dzień w przedszkolu, powinny przebywać w budynku nie tylko przyjaznym ale i wesołym. Ośrodki takie swoją formą i ukształtowaniem oraz wyposażeniem mogą być przedłużeniem procesu edukacyjnego. Słowa kluczowe: wychowanie przedszkolne, architektura przedszkoli. ARCHITECTURAL AREA OF EDUCATIONAL KINDERGARTENS IN THE WORLD – ANALYSIS OF EXEMPLARY SOLUTIONS Abstract Kindergarten is an area where science and fun are critical, they are linked together in an inseparable way, because the best results achieved learning through play. Children who spend nearly all day in kindergarten, should be kept in a building not only friendly but also hilarious. These centers its form and shaping and equipment may be an extension of the educational process. Keywords: pre-school education, architecture of kindergartens. Wprowadzenie Zagospodarowanie przestrzeni jest bardzo istotnym czynnikiem, który wpływa na efekty nauczania. Wyposażenie wnętrz, adaptacja ogrodu czy podwórka na plac zabaw, pozwala dziecku na zaspokojenie jego potrzeb. W procesie nauczania dzieci wykorzystują miejsce w jakim się znajdują. Ma to ogromny wpływ na istnienie dziecka w różnych grupach społecznych, na tworzenie dodatniej atmosfery w miejscu gdzie przebywa, a także na możliwości uczenia się otaczającego go świata [1], [2], [3], [4]. Dziecko, które ma możliwość samodzielnego działania i rozwoju kształtuje swoją własną, indywidualną oraz niepowtarzalną osobowość, rozwija umiejętności oraz odkrywa nowe zainteresowania, zdobywając przy tym wiedzę niezbędną do dalszego rozwoju [5]. Wszystko to co otacza małą istotę – zabawki, kolory, faktura pomieszczeń, ich kształt i wielkość – może w dodatni, lecz także w pejoratywny sposób, wpływać na kształtowanie sfery psychologicznej [6]. 1. Przestronne wnętrza przedszkola w Tartu Niebanalną architekturą i designem może się poszczycić przedszkole położone w estońskim mieście Tartu (zdjęcia: 1 i 2). Przedszkole zostało zbudowane z surowego betonu oraz ze szkła. Projektanci w ten sposób, chcieli uzyskać teren, w którym długie korytarze, można zastąpić wielką przestrzenią. Parterowy budynek w kształcie gwiazdy z sześcioma nierównymi ramionami zajmował całą działkę przeznaczoną pod zabudowę. Sale zajmują trzy z tych ramion, natomiast pozostałe pomieszczenia zajmuje administracja placówki, kuchnia z jadalnią oraz zaplecze socjalne.

397

Zdjęcie 1,2. Widok ogólny na przedszkole Lotte w mieście Tartu (Estonia)oraz jego przestronne wnętrza [7]. W środku tego nietuzinkowego budynku można zobaczyć jak w przecięciu ramion powstała wielka przestrzeń [8], która stanowi centralne miejsce w przedszkolu, przez co stała się wielkim placem zabaw dla dzieci. Pomijając oryginalny wygląd zewnętrzny, przedszkole zaopatrzone jest w wiele efektywnych gadżetów, takich jak: zwisające z sufitu liny, sztuczne pagórki zrobione z miękkich wykładzin, które umożliwiają maluchom wspaniałą zabawę. W środku sali zostało umieszczone wgłębienie sięgające metr poniżej gruntu przypominające salę gimnastyczną, do której zostały doprowadzone schody i rampy, przez które dzieci oraz wychowawcy mogą dostać się do sali. Betonowe ściany z maleńkimi okienkami w kształcie trójkątów pomalowane są miłymi, wesołymi kolorami. Patrząc na budynek z dużej odległości można pokusić się o stwierdzenie, że okna przypominają konstelację gwiazd [8]. 2. Przedszkole jak butik w Murcji Inną zupełnie architekturę możemy zaobserwować w przedszkolu leżącym w centrum Murcji w Hiszpanii (zdjęcie: 3). Jego położenie jest dość niecodzienne, ponieważ zostało ono umieszczone w budynku usługowym. Budynek ten, zamiast normalnych betonowych ścian, miał sklepowe witryny co można zaobserwować na zdjęciu poniżej.

Zdjęcie 3. Sterylne wnętrze przedszkola w Murcji (Hiszpania) [9]. W środku gigantyczna przestrzeń była wypełniona wszelkimi kolorami. Sufit został uformowany w kształt kolebki, która opadała po bokach i zakrywała większą część witryn, został jedynie niewielki prześwit wysokości metra, wystarczający by na ulicę mogły wyglądać dzieci, natomiast za niski dla dorosłych. Białą kolebkę przebijają kolorowe świetliki, które tworzą ze szklaną dekoracją rząd barwnych prostokątów [8]. Zdjęcie umieszone powyżej ilustruje budynek, który w całości zbudowany jest z miękkich ścian, bez ostrych kątów. Tak wielka i otwarta przestrzeń służy nie tylko zabawie, lecz także nauce. W całej hali wyodrębniono tylko łazienkę, hol wraz z szatnią, pokój wypoczynkowy i

398

kuchnię. Wszystkie te pomieszczenia przypominają bryły wstawione we wnętrzu budynku. Na ścianach tych sal podobizny kolorowych zwierzątek zastąpiono surrealistycznymi obrazkami namalowanymi na różnych fakturach materiału. Poprzez swoje nowoczesne podejście przedszkole to stanowi dla dzieci lekcję nowoczesnego poglądu na architekturę. 3. Kreatywna przestrzeń architektury przedszkola w Troms W Norwegii dzieci są tak samo ważnymi osobami jak i dorośli. System wychowania zabrania stosowania wobec nich kar cielesnych a nawet krzyku. W przypadku jakichkolwiek nadużyć mają one możliwość skontaktowania się z rzecznikiem praw dziecka, który pomoże im w ich problemach. Rozmowy z dziećmi zostają zarejestrowane, a po analizie mogą zostać wykorzystane do programów pomocy. Odwzorowaniem norweskiego wychowania było przedszkole, które powstało w Troms w Norwegii (zdjęcia: 4 i 5). Architektura budynku była charakterystyczna dla Skandynawii; prosta, minimalistyczna oraz drewniana zabudowa. Wiele ze ścian budynku skrywało tajemnice, które dzieci mogły odkrywać. Poza tym ściany dawały się w dowolny sposób przesuwać, ponieważ były ruchome. Choć elewację wykonano minimalistycznie, to akcent rozweselający stanowiły okienka oraz kolorowe plamy. Wchodząc do środka budynku widziało się świat jakby wyjęty z bajki Disneya, który w przecudowny sposób pomagał dzieciom w ich rozwoju wyobraźni. Ideą całego budynku było zagospodarowanie miejsca tak, by umożliwić jego formowanie i wykorzystanie na wiele sposobów. Dlatego też pojawiły się ściany, do których do jednej z krawędzi był zamocowany zawias, a druga strona mogła się wtedy swobodnie przesuwać na kółkach. Przesuwające się ściany zmieniały w niewyobrażalny sposób wnętrze tak, aby wyobraźnia dzieci była cały czas pobudzana. Na ruchomych ścianach umieszone zostały ponadto tablice, półki oraz okienka dla teatrzyku kukiełkowego. Pomieszczenia są formowane w zależności od potrzeb wynikających z zajęć. Pozostałe części przedszkola wypełnione są leżakami, pokoikami wyłożonymi w całości poduszkami, na których bawią się dzieci. Przykłady takich pomieszczeń można zobaczyć na zdjęciach umieszonych poniżej.

Zdjęcie 4,5. Przedszkole w Troms (Norwegia) i przypadkowo rozmieszczone okna oraz „wspinaczkowe” ściany [10]. Ta nietypowa realizacja projektu z pewnością daje świetny przykład architektury dla (małych) ludzi, a nie ludzi dla architektury [11]. Ilość rozwiązań przestrzennych, kolorystyka, ruchome ściany, przeróżne otwory oraz skrytki na pewno pobudzają percepcję dziecka oraz motywują małych ludzi do odszukiwania nowych zmiennych pomieszczeń. W przedszkolach nauka nie toczy się tylko w murach, ale dzięki murom [8]. Zakończenie W artykule opisano zagadnienia obejmujące niewielką cząstkę zjawiska, jakim jest kreowanie architektonicznej przestrzeni w edukacji przedszkolnej. Zastanawiający jest także

399

fakt, że architektoniczna przestrzeń edukacyjna istnieje sama w sobie niezależnie czy nauczyciele ja wykorzystują, czy nie. Warto więc zwrócić na to zjawisko pedagogiczne szczególną uwagę, gdyż postrzeganie otaczającego dziecko świata potencjalnie jest podstawą postrzegania świata już przez dorosłego człowieka. Bibliografia [1] Bańka. A, Społeczna psychologia środowiskowa, Scholar, Warszawa 2002. [2] French. H, Architektura, Muza Sa, Warszawa 1999. [3] Nalaskowski A., Przestrzenie i miejsca szkoły, IMPULS, Kraków 2002. [4] Włodarczyk. J, Architektura szkoły, Arkady, Warszawa 1992. [5] Walat W., Edukacja architektoniczna w przedszkolu – zarys problematyki [w:] Edukacja – Technika – Informatyka. Rocznik naukowy nr 3/2012/Część 1. Wyd. Oświatowe i ZDTiI UR, Rzeszów 2012, s. 248 – 265. [6] Waszak-Nowak. J, Przedszkole Integracyjne. (http://www.edukacja.edux.pl/p-7789zagospodarowanie-i-wyposazenie-sali-przedszkolnej.php 06.2015). [7] http://www.kavakava.ee/ (06.2015). [8] http://bryla.gazetadom.pl/bryla/1,85298,7438048,Tam_gdzie_dorastaja_nowoczesne_przedsz kolaki.html (06.2015). [9] http://bryla.gazetadom.pl/bryla/51,85298,7438048.html?i=13 (06.2015) [10] www.70n.no (06.2015). [11] http://www.domosfera.pl/wnetrza/1,94387,5752927.html (06.2015). Adres kontaktowy: Wojciech Walat, dr hab. prof. UR, Wydział Pedagogiczny, Zakład Dydaktyki Ogólnej i Systemów Edukacyjnych, Ul. Jałowego 24, 35-010 Rzeszów, PL, tel.: +48 17 872 1816, fax ++48 17 872 1265, e-mail: [email protected]

400


CLIL A MODERNÍ TECHNOLOGIE VE VÝUCE WOSSALA Jan, CZ Resumé Přístup CLIL a moderní technologie jsou trendy v současném vzdělávání. Jsou využitelné jak samostatně, tak i paralelně, kdy moderní technologie mohou podpořit integraci cizího jazyka do výuky nejazykového předmětu a současně CLIL obohatit využití ICT. Klíčová slova: CLIL, ICT, vzdělávání. CLIL AND MODERN TECHNOLOGIES IN EDUCATION Abstract Approach CLIL and modern technologies are trends in currently education. They are independently usable, or in parallel, when modern technology can support the integration of foreign language to non-language subject teaching and at the same time enhance CLIL by ICT using. Key words: CLIL, technology, education. Úvod Vzdělávání by vždy mělo reflektovat aktuální trendy ve společnosti, požadavky trhu práce i rozvoj společnosti a techniky. Podíváme-li se na současnost, žijeme v době informačních technologií, informační exploze a migrace za zaměstnáním. S tímto vzrůstají požadavky na některé základní dovednosti současné společnosti. Zvyšuje se potřeba umět kriticky přistupovat k informacím, vzrůstá požadavek na jazykové schopnosti osob a samozřejmě neodmyslitelně k mnoha zaměstnáním patří i alespoň základní znalost práce s počítačem. Ke zlepšení lingvistických dovedností žáků může přispět právě přístup CLIL. 1

Přístup CLIL Zkratka CLIL byla poprvé použita v roce 1994 Davidem Marshem. Jedná se o zkratku z anglického Content and Language Integrated Learning. Volně přeloženo do češtiny se jedná o integraci obsahového a jazykového vzdělávání. Autor tohoto pojmu, David Marsh, definuje CLIL v jedné ze svých posledních publikací takto: „Content and Language Integrated Learning (CLIL) is a dual-focused educational approach in which an additional language is used for the learning and teaching of content and language with the objective of promoting both content and language mastery to pre-defined levels.“ (Marsh, 2012) Definuje ho tedy jako duálně zaměřený vzdělávací přístup, v němž je cizí jazyk využit pro výuku nejazykového předmětu. Při takovéto výuce zůstávají zachovány cíle jak cizího jazyka, tak i nejazykového předmětu. Nejčastěji používané jazyky v rámci České republiky jsou samozřejmě angličtina, němčina a francouzština, můžeme ale narazit i na jazyky jiné, např. ruština. Dominantní však zůstává zejména anglický jazyk. CLIL nám tedy může přinášet mnoho výhod. Jednou z nich je např. rozšíření slovní zásoby žáků v rámci odborné terminologie. V rámci výuky cizích jazyků bývá často jen málo prostoru pro odborná témata z oblasti např. přírodovědných předmětů, zejména matematiky, fyziky, chemie apod. Žákům pak tato slovní zásoba chybí a v mnoha případech jim může bránit ve studiu či práci v zahraničí. Často to může také souviset s jejich nedostatečnou sebedůvěrou ve schopnost komunikovat o odborné problematice v cizím jazyce. Je-li do výuky zakomponován CLIL, může

401


vést právě k procvičení a tedy i získání větší sebedůvěry žáků pro diskuse či studium v cizím jazyce. Za výhodu pak lze považovat i zpestření výuky, kdy některé aktivity vedené v cizím jazyce mohou nabourat stereotyp vyučování. CLIL samozřejmě přináší i určité nevýhody. Jednou z nich může být riziko demotivace žáků. Ta může nastat zejména ve dvou případech. Prvním z nich je situace, kdy žáci mají problémy s odborným nejazykovým předmětem a integrace cizího jazyka pro ně může znamenat předem rezignaci – „Jak mám zvládnout tuto slovní úlohu v angličtině, když si s ní nevím rady ani v češtině.“. Druhá situace může nastat u žáků nadaných pro studium nejazykových předmětů, ale s problémy právě při studiu cizích jazyků – „V češtině bych asi věděl, ale v angličtině si s tím nevím rady.“. Oba tyto případy lze řešit zejména pozitivní motivací žáků k řešení úkolů a zapojování se do aktivit. Dalším, a zřejmě podle následujících výzkumů nejpodstatnějším, záporem je pro mnoho učitelů vyšší náročnost na přípravu nebo na jazykové dovednosti přímo vyučujícího. Nedostatečnou jazykovou vybavenost vyučujícího lze zřejmě řešit jedině dalším sebevzděláváním a zlepšováním svých komunikačních dovedností v rámci cizího jazyka. Vyšší nároky na přípravu lze však v současné době velmi jednoduše eliminovat. Podrobněji se těmto možnostem budu věnovat v poslední kapitole. 2

CLIL - výzkumy Ač je problematika CLILu relativně nová v českém prostředí, lze najít poměrně mnoho různě zaměřených výzkumů věnujících se integraci cizího jazyka do výuky nejazykových předmětů. Zmíním zde závěry některých z nich v rámci ČR i zahraničí. Marylin Hunt ze vzdělávacího institutu na University of Warwick, Coventry, UK se v roce 2011 zabývala oblíbeností lekcí, které byly vedeny za pomoci přístupu CLIL. 67 % studentů souhlasilo s tvrzením, že se jim lekce líbila, 66 % se líbily aktivity, 63 % studentů se těšilo na další lekci vedenou pomocí CLIL. (Hunt, 2011) Obdobně v rámci své disertační práce zjistila Pavlína Hořáková v roce 2012, že u žáků, kteří absolvovali výuku využívající CLIL, dochází k pozitivním změnám v jejich postojích k cizímu jazyku, oproti žákům, kteří tuto výuku neabsolvovali. (Hořáková, 2012) Výsledky výzkumů však často provází obava z vysoké náročnosti na přípravu ze strany vyučujících. Příkladem může být výzkum Josephine Marie Moate z University of Jyväskylä, která v roce 2011 uvedla, že pro většinu dotazovaných učitelů byly první dva roky výuky s CLIL obtížné a náročné. Většina si ji ale oblíbila a následně pro ně již nebyla zatěžující. (Moate, 2011) Podobné výsledky získala i Světlana Hanušová v rámci projektu „CLIL v české školní praxi“. V ní učitelé přiznali, že v integraci cizího jazyka do výuky nejazykových předmětů vidí přínos a výhody. Ale současně chyběla ochota zapojit se do projektu a začít aktivně využívat tento přístup. (Hanušová, 2012) V rámci svého předvýzkumu, kdy jsem se věnoval aktuálnímu stavu využívání CLILu na základních školách a nižším stupni gymnázií v Olomouckém kraji a Jihomoravském kraji, jsem dospěl ke zjištění, že v Olomouckém kraji využívá CLIL ve výuce jen 10 % škol, v Jihomoravském pak 13 % škol. Tyto údaje byly získány z obdržených odpovědí od vedení jednotlivých škol. V obou krajích dominoval anglický jazyk a vždy byl využíván v širokém spektru předmětů. V Jihomoravském kraji pak dominovala matematika, hudební a výtvarná výchova. Současně bylo zjištěno v rámci dotazníkového šetření, že vztah žáků k matematice s CLIL se mírně zlepšil oproti hodinám matematiky, kde CLIL nebyl využit. Nepotvrdilo se, že by žáci měli obavu z neporozumění zadání úkolů v anglickém jazyce. Zároveň žáci pociťovali, že jsou v těchto hodinách aktivnější, než když není užit CLIL. Většina žáků si také uvědomovala přínosy integrace anglického jazyka do matematiky pro jejich budoucnost. (Wossala, 2014) Jak je tedy vidět z vybraných výzkumů, žáci i učitelé považují integraci cizího jazyka do výuky nejazykových předmětů za přínosný, přesto však stále převládá obava a neochota vyučujících začlenit CLIL do své výuky.

402


3

CLIL a ICT Jak bylo zmíněno v první kapitole, jedním z důvodů, proč učitelé nechtějí příliš začleňovat CLIL do své výuky, je vyšší náročnost přípravy na takovouto hodinu. Tato náročnost je jak časová, tak i obsahová. Při využití některých z aktivit, které integrují cizí jazyk, je třeba věnovat více času právě obsahové stránce, vytvoření slovníčku pojmů, které budou pro žáky nové, připravit aktivity tak, aby co nejvíce odpovídaly kognitivním dovednostem konkrétních žáků. To může mnoho vyučujících odradit, což naznačují i uvedené výzkumy v druhé kapitole. V současné době však existuje mnoho projektů, které mají za cíl nejen zkoumání vlivu integrace cizího jazyka do výuky nejazykových předmětů, ale také vytváření různých metodických materiálů, které mají vyučujícím usnadnit právě přípravu na takovéto lekce. V některých případech probíhá příprava budoucích učitelů již při jejich studiu na pedagogických fakultách. Jako příklad mohu uvést Katedru matematiky Pedagogické fakulty Univerzity Palackého v Olomouci, kde se vyučuje mimo jiné i předmět Anglická matematická terminologie. Při jeho výuce se využívá právě CLIL a studenti učitelských oborů si tak mohou nejen osvojit právě anglickou odbornou matematickou terminologii, ale také způsoby začlenění anglického jazyka do výuky matematiky. Učitelé však mají ještě další velmi účinný nástroj ve své pedagogické praxi, který jim může pomoci v přípravě a realizaci vyučovacích hodin. Tímto nástrojem jsou moderní technologie. Ty se staly nejen každodenní součástí života většiny z nás a tedy i současné mládeže, ale také součástí edukačního procesu. V dnešních školách většina učeben bývá vybavena datovým projektorem, případně i interaktivní tabulí, většina škol disponuje počítačovou učebnou. Poslední dobou se začínají na školách objevovat i tablety, které mají ještě více zefektivnit a zmodernizovat využívání ICT ve výuce. Reálný obraz přínosu či nevýhod tabletů ve výuce se ukáže zřejmě až časem, každopádně již teď můžou být tyto technologie přínosné učitelům, kteří chtějí integrovat cizí jazyk do svých hodin. Mnoho učitelů, kteří zvažují využití tabletů ve výuce, kritizují nedostatečné množství dostupných aplikací lokalizovaných do českého jazyka. To však ve většině případů nemusí být problém. Vezměme si např. výuku biologie – pro ni existuje mnoho kvalitních programů, které obsahují spousty obrázků, animací, 3D modelů apod. Příkladem může být třeba Corinth Micro, Know Your Body nebo My Incerdible Body. Vyučující tak mohou využívat minimálně grafickou stránku těchto aplikací. Ale samozřejmě mohou zakomponovat do své výuky i anglickou terminologii týkající se biologie. A co např. matematika? Zde máme také velmi široký výběr aplikací, které jsou velmi často v anglickém jazyce. Jednou z nich je např. Mathematics určená pro operační systém Android. Podíváme-li se na jeho prostředí, vidíme, že zde máme spoustu anglických slov, které se mohou žáci při využití takovéto aplikace naučit – např. functions, equations, linear function with point and slope, atd.

Obr. 1 – Uživatelské prostředí programu Mathematics (Google Play)

403


Obr. 2 – Uživatelské prostředí programu Mathematics (Google Play)

Obr. 3 – Uživatelské prostředí programu Mathematics (Google Play) Další aplikací, opět pro operační systém Android, je Formulas. Jak je vidět, tato aplikace nabízí nejen vzorce pro výpočty, ale opět širokou databázi anglické matematické terminologie – např. triangle, area, perimeter, square, atd. Žáci se tím mohou naučit nejen tyto pojmy, ale také rozdílné značení pro obvody, obsahy, povrchy atd.

404


Obr. 4 – Uživatelské prostředí programu Formulas (Google Play)

Obr. 5 – Uživatelské prostředí programu Formulas (Google Play) Samozřejmě i pro mladší žáky se najde velké množství aplikací, které slouží k procvičování základních matematických operací a přitom opět mohou posloužit i pro rozvíjení cizojazyčné slovní zásoby žáků. Příkladem může být třeba aplikace iMath určená pro operační systém Windows 8.

405


Obr. 6 – Uživatelské prostředí programu iMath (Windows Store) Výše uvedené programy jsou pouze malou částí toho, co mají učitelé k dispozici pro svou výuku nejazykových předmětů. Samozřejmě by se našly obdobné aplikace i pro ostatní předměty – fyziku, chemii, zeměpis, výchovné předměty apod. Při účelném využití moderních technologií, vybraných kvalitních programů a vhodně zvolených výukových metod, lze získat velmi dobrý nástroj vedoucí nejen k zatraktivnění výuky, ale také usnadnění práce pedagoga. Závěr Jak je zřejmé z uvedených výzkumů, CLIL je poměrně oblíbený přístup v edukačním procesu, ale pravděpodobně zejména díky svým vyšším nárokům na přípravu zatím málo využívaný. Moderní technika a vhodně zvolené programy však mohou být jedním ze způsobů, jak tyto zvýšené nároky eliminovat a využít současně více aktuálních trendů ve vzdělávání – CLIL a ICT. V cizích jazycích je velké množství kvalitně zpracovaných výukových aplikací, které mohou využít vyučující celého spektra nejazykových předmětů a rozšířit tím svou výuku. Tento příspěvek vznikl za podpory projektu Studentské grantové soutěže IGA_PdF_2015_034 „Vliv integrace cizího jazyka do výuky přírodovědných předmětů“. Literatura 1. Formulas - Aplikace pro Android ve službě Google Play. Google Play [online]. [cit. 2015-0415]. Dostupné z: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.nsc.mathformulas.lite 2. HANUŠOVÁ, Světlana a Naděžda VOJTKOVÁ. CLIL v české praxi. In Odborná regionální konference CLIL v ČR a zahraničí. 2012. 3. HOŘÁKOVÁ, Pavlína. Integrování obsahu nejazykového předmětu a cizího jazyka. Olomouc, 2012. Disertační práce. Univerzita Palackého v Olomouci. Vedoucí práce Doc. PhDr. Alena Lenochová, CSc. 4. HUNT, Marilyn. Learners’ perceptions of their experiences of learning subject content through a foreign language. In: Educational Review. 2011, 365–378. DOI: 10.1080/00131911.2011.571765. 5. IMath. Windows Store [online]. [cit. 2015-04-15]. Dostupné z: http://apps.microsoft.com/windows/app/imath-free/2c234114-edc4-43b0-befa-25888032b29c

406


6.

MARSH, David. Content and Language Integrated Learning (CLIL) A Development Trajectory. University of Córdoba, 2012, 552 s. 7. Mathematics - Aplikace pro Android ve službě Google Play. Google Play [online]. [cit. 201504-11]. Dostupné z: https://play.google.com/store/apps/details?id=de.daboapps.mathematics 8. MOATE, Josephine Marie. The impact of foreign language mediated teaching on teachers’ sense of professional integrity in the CLIL classroom. In: European Journal of Teacher Education. 2011, 333–346. DOI: 10.1080/02619768.2011.585023. 9. NOCAR, D. Inovovaný koncept matematické složky profesní přípravy učitelů primární školy na Pedagogické fakultě Univerzity Palackého v Olomouci. In Acta Universitatis Palackianae Olomucensis, Facultas Paedagogica, Mathematica VII. Olomouc: Univerzita Palackého, 2010. ISSN 0862-9765. 10. WOSSALA, Jan. CLIL a klima výuky. In: Mezinárodní Masarykova konference pro doktorandy a mladé vědecké pracovníky 2014. Hradec Králové: Magnanimitas, 2014, s. 25672570. ISBN 978-80-87952-07-8. Kontaktní adresa: Jan Wossala, Mgr. Katedra matematiky, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, 771 40 Olomouc, ČR, tel.: +420 585 635 714, e-mail: [email protected]

407

Trendy ve vzdělávání. Trends in Education

Recommend Documents