Nové trendy ve výuce technických předmětů

VYSOKÁ ŠKOLA EVROPSKÝCH A REGIONÁLNÍCH STUDIÍ, O. P. S., ČESKÉ BUDĚJOVICE

ZÁVĚREČNÁ PRÁCE

Nové trendy ve výuce technických předmětů

Autor práce:

Ing. Miloslav Šír, CSc.

Vzdělávací program:

Učitelství odborných předmětů

Vedoucí práce:

doc. Dr. Mgr. Lubomír Pána, Ph.D.

2014

Prohlašuji, že jsem závěrečnou práci vypracoval samostatně s využitím uvedených pramenů a literatury. Souhlasím, aby závěrečná práce byla uložena v knihovně Vysoké školy evropských a regionálních studií, o. p. s., v Českých Budějovicích a zpřístupněna ke studijním účelům.

................................................ (vlastnoruční podpis autora závěrečné práce)

2

Děkuji vedoucímu závěrečné práce doc. Dr. Mgr. Lubomíru Pánovi, Ph.D. za cenné rady, připomínky a metodické vedení práce.

3

ABSTRAKT ŠÍR, M. Nové trendy ve výuce technických předmětů: závěrečná práce. České Budějovice: Vysoká škola evropských a regionálních studií, o. p. s., 2014. 48 s. Vedoucí závěrečné práce: doc. Dr. Mgr. Lubomír Pána, Ph.D.

Klíčová slova: technické vzdělávání, badatelská výuka, interaktivní výuka, technické stavebnice, interaktivní výukové panely, interaktivní tabule, multimediální učebnice, počítačové modelování

Práce se zabývá novými trendy ve výuce technických předmětů v podmínkách ČR. Diskutují se metodická východiska výuky vedoucí k rozvoji technické gramotnosti a technického myšlení. Z výukových metod se podrobněji rozebírají výhody a úskalí badatelské a interaktivní výuky. Metody a prostředky interaktivní výuky jsou analyzovány z hlediska efektivnosti, zajímavosti a náročnosti. Především se diskutují moderní prostředky, jako jsou technické stavebnice, interaktivní výukové panely, interaktivní tabule a počítačové modelování. Práce dovozuje, že moderní výuka technických oborů je zajímavá a vysoce tvůrčí činnost pro učitele i žáky. Podíl tvůrčí práce při výuce mnohonásobně převyšuje objem rutinních činností. Je ukázáno, že vývoj moderních metod výuky technických předmětů má velkou budoucnost.

4

ABSTRACT ŠÍR, M. New trends in technical education: Final thesis. České Budějovice: The College of European and Regional Studies, 2014. 48 p. Supervisor: doc. Dr. Mgr. Lubomír Pána, Ph.D.

Key words: technical education, inquiry based education, interactive teaching, technical kits, interactive educational panels, interactive whiteboards, multimedia textbooks, computer modeling

The final thesis deals with new trends in technical education in the Czech Republic. Methodological issues of education leading to the development of technical literacy and technical thinking are discussed. The advantages and pitfalls of inquiry based and interactive teaching are analyzed in detail. Methods of interactive teaching are analyzed in terms of efficiency, performance and attractions. Modern methods are primarily discussed, such as technical kits, interactive educational panels, interactive whiteboards, and computer models. The work concludes that modern technical education consists of interesting and highly creative activities for teachers and pupils. The proportion of creative work in the classroom is much bigger than the volume of routine activities. It is shown that the development of modern methods of technical education has a great future.

5

Obsah 1.

Obsah a cíle práce ............................................................................................................... 7

2.

Úvod...................................................................................................................................... 8

3.

Technické vzdělávání v západním světě .......................................................................... 11

4.

Společenské souvislosti technického vzdělávání ............................................................. 13 4.1. Moudrost v pojetí Komenského ............................................................................... 13 4.2. Přírodní vědy, vědecké časopisy, průmyslové školy a muzea ............................... 14 4.3. Požadavky na vzdělávání v současné době ............................................................. 15 4.4. Kritické myšlení ........................................................................................................ 18 4.5. Technické myšlení a vzdělávání ............................................................................... 20

5.

Rozvíjení technické gramotnosti a technického myšlení ............................................... 21 5.1. Metodický základ ...................................................................................................... 21 5.2. Ucelenost a systematičnost výuky ............................................................................ 25 5.3. Výukové metody ........................................................................................................ 26 5.4. Badatelská výuka ...................................................................................................... 27 5.5. Interaktivní výuka .................................................................................................... 29

6.

Interaktivní výuka technických předmětů ...................................................................... 30 6.1. Metody a prostředky interaktivní výuky ................................................................ 30 6.2. Technické stavebnice ................................................................................................ 31 6.3. Interaktivní výukové panely .................................................................................... 32 6.4. Výukové laboratoře, dílny a provozy ...................................................................... 33 6.5. Interaktivní tabule .................................................................................................... 34 6.6. Multimediální učebnice ............................................................................................ 35 6.7. Počítačové modelování.............................................................................................. 36

7.

Požadavky na učitele technických oborů ........................................................................ 38

8.

Náměty pro další rozvoj výuky technických předmětů ................................................. 39

9.

Závěr................................................................................................................................... 41

Literární zdroje ......................................................................................................................... 42 Elektronické zdroje ................................................................................................................... 46 Seznam zkratek ......................................................................................................................... 48

6

1. Obsah a cíle práce Práce se zabývá novými trendy ve výuce technických předmětů v podmínkách ČR. Reaguje na znepokojivý nezájem studentů všech stupňů škol o přírodovědné a technické obory.

Cílem práce je ukázat, že: •

moderní výuka technických oborů je zajímavá a vysoce tvůrčí činnost pro učitele i žáky,

•

podíl tvůrčí práce při výuce mnohonásobně převyšuje objem rutinních činností (numerické výpočty, grafické znázornění konstrukcí atd.),

•

vývoj moderních metod výuky technických předmětů má velkou budoucnost.

V úvodu je podána stručná analýza současného stavu zájmu o studium přírodovědných a technických oborů v ČR. Je zmíněna situace v technicky vyspělých západních zemích. Společenské souvislosti technického vzdělávání jsou ilustrovány dílem Komenského a Purkyně. Na jejich základě jsou formulovány požadavky na vzdělávání v současné době. Ozřejmují se souvislosti mezi kritickým myšlením, technickou gramotností a technickým myšlením.

Diskutují se metodická východiska výuky vedoucí k rozvoji technické gramotnosti a technického myšlení. Ukazuje se, jak je důležitá ucelenost a systematičnost výuky technických oborů. Z výukových metod se podrobněji rozebírají výhody a úskalí badatelské a interaktivní výuky.

Metody a prostředky interaktivní výuky jsou analyzovány z hlediska efektivnosti, zajímavosti a náročnosti. Především se diskutují moderní prostředky, jako jsou technické stavebnice, interaktivní výukové panely, interaktivní tabule a počítačové modelování. Pro úplnost jsou zmíněny tradiční laboratoře, dílny a výukové provozy.

Ukazuje se, jaké moderní výuka technických oborů klade na osobnost učitelů. Práce přináší náměty pro další rozvoj pedagogiky technických předmětů. V závěru je ukázáno, jak lze dosáhnout modernizací výuky technických oborů splnění cílů vytčených v úvodu. 7

2. Úvod Západní civilizace je životně závislá na fungování techniky. To zajišťují pracovníci všech stupňů od vědců, kteří techniku vymýšlejí, až po obsluhu běžných zařízení, jako jsou elektronické registrační pokladny v obchodech.

Technickým zařízením je třeba rozumět alespoň do takové míry, aby je bylo možné bezpečně a efektivně používat. Tomu napomáhá technické vzdělávání veškeré populace západních zemí. Je založeno na poznatcích přírodních a aplikovaných technických věd za respektování poznatků věd společenských.

Zdárný rozvoj a další existenci technické civilizace západního typu ohrožuje nedostatečný zájem mladých lidí v západních zemích o přírodovědné a technické obory. V ČR to potvrzují slabé výsledky žáků základních škol v matematice, fyzice a chemii, jak ukazuje HÖFER a SVOBODA1. Podobně nepříznivé výsledky přináší HRABAL a PAVELKOVÁ2. Pouze informatika je žáky hodnocena jako jednodušší, proto je pokládána za vcelku oblíbený předmět.

V mezinárodním srovnávání žáků PISA od roku 2003 setrvale čeští žáci propadají na nižší pozice, což dokumentuje PALEČKOVÁ a kol.3 I když podle výsledků výzkumu PISA 2006 patřili čeští žáci mezi žáky dvaceti zemí s nadprůměrným výsledkem v přírodovědném testu. Přitom podle výzkumné zprávy MŠMT4 pouze devět zemí mělo statisticky významně lepší výsledky než výsledek českých žáků. V matematice se v roce 2012 čeští žáci zhoršili nejvíce ze všech zemí, v přírodovědě se jedná o druhý největší propad.

1

HÖFER, G., SVOBODA, E. Některé výsledky celostátního výzkumu „Vztah žáků ZŠ a SŠ k výuce obecně a zvláště pak k výuce fyziky“. In RAUNER, K. Moderní trendy v přípravě učitelů fyziky 2. Plzeň: Západočeská Univerzita, 2005, s. 52-70. 2 HRABAL, V., PAVELKOVÁ, I. Jaký jsem učitel. Portál: Praha, 2010. 240 s. 3 PALEČKOVÁ, J. a kol. Hlavní zjištění výzkumu PISA 2006 : Poradí si žáci s přírodními vědami? Praha: Ústav pro informace ve vzdělávání, 2007. 24 s. 4 MŠMT Důvody nezájmu žáků o přírodovědné a technické obory. Výzkumná zpráva [online]. 2008 [cit. 3. listopadu 2014]. 62 s. Dostupný z WWW:

8

V citované výzkumné zprávě MŠMT se znepokojivě konstatuje, že: „Čeští žáci bodují v testech přírodovědných znalostí poměrně dobře, nicméně tyto předměty je nebaví, nemají je rádi. Z hlediska potenciálu přírodovědných a technických oborů je to dvojznačná zpráva. Alespoň podle mezinárodních srovnání se zdá, že žáci jsou pro další studium solidně vybaveni. Na druhé straně zejména fyzika má negativní konotace a přírodovědné předměty jako celek jsou relativně neoblíbené. Je možné, že právě z vysokých nároků a množství osvojených znalostí pramení negativní postoje žáků a studentů. “ Výstižně dnešní stav charakterizuje PIŤHA5 ve stati Velká iluze českého školství: „Problém upadající rozumnosti a těžký pokles kvality myšlení je zastírán jednak dostatečným počtem mimořádných výkonů a hlavně triumfálním postupem vědy. V celku však zvláště evropská společnost degeneruje, což je ještě podepřeno nechutí inteligence k potřebné reprodukci. Každý demograf poctivě přizná, že Evropa stárne a blbne. “

MČMT ČR chápe zásadní důležitost přírodovědných a technických předmětů a matematiky. V rámci projektu Podpora technických a přírodovědných předmětů financovaného evropskými fondy vznikla studie MŠMT6 v roce 2008 a dvě studie MŠMT7 a MŠMT8 v roce 2010.

Tyto studie analyzují: •

důvody nezájmu studentů o obory přírodovědné a technické obory,

•

požadavky zaměstnavatelů na kompetence zaměstnanců v technických oborech,

•

přehled projektů a programů, které jsou zaměřeny na řešení problémů výuky technických oborů v zahraničí.

5

PIŤHA, P. Velká iluze českého školství [online]. 2008 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 6 MŠMT Důvody nezájmu žáků o přírodovědné a technické obory. Výzkumná zpráva [online]. 2008 [cit. 3. listopadu 2014]. 62 s. Dostupný z WWW: 7 MŠMT Průzkum požadavků zaměstnavatelů na absolventy technických a přírodovědných oborů. Výzkumná zpráva [online]. 2010 [cit. 3. listopadu 2014]. 87 s. Dostupný z WWW: 8 MŠMT Studie zahraničních zkušeností s podporou zájmu o technické a přírodovědné obory. Výzkumná zpráva [online]. 2010 [cit. 3. listopadu 2014]. 325 s. Dostupný z WWW:

9

Jejich souhrnné výsledky ukazují, že volba studijního oboru je dána silněji studijními výsledky žáků, než případným motivačním či demotivačním působením pedagogů. Přesto nelze vliv učitelů na další orientaci žáků považovat za zanedbatelný, neboť se ukázalo, že i subjektivní hodnocení kvality učitelů souvisí s volbou oboru dalšího studia.

Příznivé je zjištění, že žáci přikládají nejvyšší míru kreativity právě technickým oborům. Ty tedy nemají mezi studenty tak špatný obraz, jak by se zdálo. Ačkoli jsou vnímány jaké obtížné, studenti je považují za užitečnější a perspektivnější pro další život než humanitní obory. Podobně kladně hodnoceny jsou také přírodovědné obory. Naproti tomu mnohé humanitní obory studenti vnímají jako únikové a náhražkové, často jimi přímo pohrdají. Tento dualismus vnímání technických a humanitních oborů je nutno překonat. Životní praxe ukazuje, že jsou to právě technicky vzdělaní lidé, kteří své nadání věnují v neztenčené míře uměleckým oborům. Tímto způsobem se zamezuje dominanci bezduché technokratické elity v západních zemích.

V jednotlivých krajích ČR proběhly pilotní projekty zaměřené na popularizaci technických a přírodovědných oborů. Výsledkem těchto zjišťovacích a pilotních projektů je závěr, že nezájmu o technické a přírodovědné obory je třeba aktivně čelit. Závěry těchto projektů vymezují aktivity, kterým je třeba věnovat zvýšenou pozornost. MIKLOŠÍKOVÁ9 je shrnuje takto: •

atraktivnější výuka,

•

práce s talenty,

•

pořádání motivačních jednorázových akcí.

Cestou do pekel by bylo snižování nároků na vědomosti a dovednosti žáka. V technických oborech jsou vědomosti a dovednosti nerozborně spjaty. Nelze preferovat jedny na úkor druhých. Je však třeba rozumně redukovat množství informací, které žákům předává školní výuka, a objem rutinních činností při výuce, jako jsou výpočty a výkresy konstrukcí. Žáci jsou sice schopni se mnoho naučit, avšak neumí pak 9

MIKLOŠÍKOVÁ, M. Zatraktivnění výuky technických předmětů na středních odborných školách technického směru. In Technické vzdelávanie ako súčasť všeobecného vzdelávania. 1 diel. Banská Bystrica: Univerzita Mateja Bela, 2008, s. 204-209.

10

naučené znalosti řádně používat, případně jim nerozumí ve vší komplexnosti. A právě komplexnost a ucelenost výuky je základem úspěchu výuky technických oborů.

Ke zlepšení nepříznivé situace je nutno změnit metody výuky přírodovědných a technických předmětů tak, aby odpovídaly současné emoční a inteligenční vyspělosti žáků. Inteligenční vyspělost žáků je mnohem vyšší, než byla před třiceti lety. Naproti tomu emoční vyspělost žáků stagnuje. Tedy nůžky ve vyspělosti obou složek osobnosti se více rozevírají.

Přitom je důležité respektovat, že: •

Pro rozvoj technického vzdělávání je zásadní vnitřní motivace žáků.

•

Zvýšení vnitřní motivace žáků vyžaduje změnu metod výuky.

•

Výuka musí odrážet reálný život, musí být více praktická a méně teoretická.

•

Se základními koncepty poznání světa z hlediska přírodních věd, techniky a technologie a matematiky je třeba děti seznamovat od raného věku.

•

Součástí přírodovědného a technického vzdělání je zvládnutí odborného jazyka v ústní a písemné formě.

Nedostatečné komunikační schopnosti žáků se projevují nejen v neschopnosti se odborně vyjadřovat, ale také v neschopnosti vést lidi a motivovat je k překonávání překážek, které tvorbu technosféry nutně provázejí. Historie techniky ukazuje, že to byla právě nedostatečná komunikace, co způsobilo neúspěch mnoha jinak nadějných projektů.

3. Technické vzdělávání v západním světě Nedostatek technicky vzdělaných pracovníků byl již zcela zřetelný v technologicky vůdčích zemích OECD v 90. letech minulého století. Některé evropské univerzity uvádějí, že počet studentů hlásících se ke studiu fyziky poklesl od roku 1995 na polovinu. TRNKA10 konstatuje, že jedním z faktorů, který k tomuto stavu vede, může být způsob výuky fyziky a přírodních věd vůbec.

10

TRNKA, J. Využití IBSE při výuce fyziky [online]. 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

11

Jako reakce na nepříznivou situaci v technickém a přírodovědném vzdělávání se došlo v USA k názoru, že je třeba propojit vzdělávání v oborech přírodních věd (Science),

techniky

a

technologie

(Technology,

Engineering)

a

matematiky

(Mathematic). Pro toto propojení se vžila zkratka STEM education, jak uvádí publikace SCIO11. OECD zveřejnilo v roce 2011 v publikaci OECD12 koncept studia přírodovědných a technických předmětů od nejmladšího věku.

Od té doby se hledají cesty, jak posílit motivaci studentů ke studiu STEM oborů. Doporučení odborníků je, aby se výuka přiblížila reálnému životu a nahradilo se příliš teoretické a izolované pojetí výuky větším propojením předmětů. Byly vypracovány nové postupy ve vzdělávání STEM oborů, pro něž se vžilo označení badatelské postupy ve výuce IBSE (Inquiry Based Science Education), jak uvádí např. LEVY a kol.13

V další etapě se zjistilo, že badatelskou výuku STEM oborů je vhodné rozšířit o výuku uměleckých oborů, tradičně označovaných v anglicky mluvících zemích jako arts. Takto rozšířené vzdělávání se označuje zkratkou STEAM. Začlenění arts do výuky zvyšuje kreativitu studentů a zabraňuje tomu, aby se z nich stali nadměrně jednostranně zaměření odborníci bez vztahu k dalším oblastem života. Do arts se v širším smyslu zařazuje také průmyslový a umělecký design, rétorika a spisovatelství, tedy schopnost formulovat myšlenky a přesvědčivě je prezentovat, což jsou dovednosti podstatné pro kvalitní mezilidskou komunikaci.

Nadměrné užívání technických komunikačních prostředků vede k nedostatečnému zvládnutí jazyka, proto se přistoupilo k dalšímu rozšíření technicky orientované výuky o výuku běžného a odborného jazyka. Pro takto rozšířené vzdělávání se vžila zkratka STREAM.

11 SCIO Vzdělávání STEM? Anebo STEAM, STREAM či STEAMIE [online]? 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 12 OECD Education for innovation: the role of arts and STEM education. Workshop Summary Report OECD/France Workshop, 23–24 May 2011 [online]. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 13 LEVY, P., LAMERAS, P., MCKINNEY, P., FORD, N. The Pathway to Inquiry Based Science Teaching [online]. 96 s. 2011 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

12

Explozivní rozvoj nezájmu mládeže o studium technických oborů v západních zemích je v prudkém kontrastu s rostoucí závislostí celé společnosti na fungování technosféry. Reakcí je snaha zahrnout do technického vzdělávání celou mladou populaci bez ohledu na nadání nebo záliby nebo pohlaví. Takto koncipovaná příprava mládeže na život je označována zkratkou STREAMIE, kde IE znamená include everyone. Podstatnou roli v STREAMIE mají sehrát mimoškolní aktivity. Jimi se rozumí technické kroužky, modelářství, výuka programování atd.

Seznamování s koncepty vědecké, technické a matematické výchovy v co nejmladším věku je jedním z doporučení konference OECD14. Široká integrace technického vzdělávání do celkového vzdělávání, jako je STREAMIE, však vyžaduje rozdílný přístup podle věku žáků: •

pro nejmladší žáky je vhodné využití kreativních uměleckých postupů,

•

pro starší žáky se doporučují badatelské postupy ve výuce IBSE.

4. Společenské souvislosti technického vzdělávání 4.1. Moudrost v pojetí Komenského Technické vzdělávání je nedílnou součástí vzdělávání všeobecného. Na důležité souvislosti

mezi

technickým

vzděláváním

a

životní

moudrostí

upozorňují

SEMRÁDOVÁ a BÍLEK15 na příkladu Komenského (1592–1670). KOMENSKÝ16 v Obecné poradě o nápravě věcí lidských zaujal jasné stanovisko k poznávání světa. Říká, že člověk je nedílnou součástí přírody, tedy není nikdy v pozici nezávislého pozorovatele. Tento názor je v rozporu s dodnes vládnoucím karteziánstvím, které za nejvyšší metu poznání považuje tzv. objektivní realitu. Tedy realitu nezávislou na člověku – pozorovateli. 14

OECD Education for innovation: the role of arts and STEM education. Workshop Summary Report OECD/France Workshop, 23–24 May 2011 [online]. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 15 SEMRÁDOVÁ, I., BÍLEK, M. Širší společenské souvislosti přírodovědného a technického vzdělávání. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 320-328. 16 KOMENSKÝ, J. A. Obecná porada o nápravě věcí lidských. 1. vyd. Praha: Svoboda, 1992. 595 s.

13

Komenský v Panergesii zaujal stanovisko, že „vznešenou lidskou přirozenost vytváří rozum, který věci zkoumá, vůle, která v nich hledá prospěch a puzení k činům, vyzbrojené a vymezené našimi schopnostmi … Z dychtivosti po pravdě pochází filosofie, což je úsilí o moudrost.“ (Panergesia, 4. kap., cit. dle PEŠKOVÁ a kol.17). Dospěl tedy k názoru, že zkoumání světa nelze konat bez přihlédnutí k lidské přirozenosti. Snaha o pominutí lidských hledisek vede pak k mravnímu úpadku, pocitu prázdnosti života a porušování harmonie.

Jako lék proti porušování harmonie světa Komenský navrhuje univerzální vzdělávání: „Pampaedia (čili vševýchova) je universální zušlechťování celého lidského pokolení“ (cit. dle PEŠKOVÁ a KOŽÍK18). Při pampaedii se uplatňuje princip nenásilnosti. Z rozumové podstaty člověka plyne jeho přirozené právo na vzdělání a na svobodu. Rozumný tvor má být přesvědčován, nikoli znásilňován. Východiskem Komenského pampaedie je požadavek, aby se „všichni učili všemu“, tj. celku lidského vědění, samozřejmě adekvátně svému věku.

4.2. Přírodní vědy, vědecké časopisy, průmyslové školy a muzea V našich zemích na myšlenky Komenského plodně navázal Jan Evangelista Purkyně (1787–1869). Vydával popularizační technické a přírodovědné publikace. Purkyňův časopis Živa, který začal vycházet nákladem Matice české roku 1853, vychází dodnes. Purkyňova snaha o popularizaci vědy se uplatnila v jeho činnosti v Jednotě pro povzbuzení průmyslu v Čechách. Také i jeho zásluhou byla roku 1857 v Praze otevřena první česká průmyslová škola. Purkyně zdůraznil, že v průmyslové škole vidí přechod vědy na činnost průmyslovou.

Jako vysokoškolský učitel od roku 1824/25 doplňoval přednášky experimentální výukou. Kladl vysoký důraz na odborné a pedagogické kompetence učitelů. PURKYNĚ19 již v letech 1861–1863 navrhoval ve svém spise Academia vytvoření samosprávné mimouniverzitní vědecké instituce, která by sdružovala vědecké ústavy 17

PEŠKOVÁ, J., CACH, J., SVATOŠ, M. (editoři). Pocta Univerzity Karlovy J. A. Komenskému. Vyd. 1. Praha: Karolinum, 1991. s. 19. 18 PEŠKOVÁ, J., KOŽÍK, F. (editoři). Všichni na jednom jevišti světa. Praha: Svoboda, 1991. s. 71. 19 PURKYNĚ, J. E. Útržky z deníku zemřelého přírodovědce. Praha: Academia, 2010. 332 s.

14

reprezentující hlavní obory tehdejší vědy. V činnosti Muzea Království českého spatřoval velkou naději pro budoucí rozvoj české vědy, vzdělanosti a kultury. Intenzívně pracoval ve Sboru pro vzdělávání řeči a literatury a v letech 1852–1858 vykonával funkci kurátora Matice české (SEMRÁDOVÁ a BÍLEK20).

Purkyně jako filosof, přírodovědec a technik svým celoživotním dílem představuje vzor všestranně vzdělaného člověka s renesančním rozhledem a s velkým vlivem na praktickou organizaci školství a vzdělávání v 19. století. Stejně jako názory Komenského jsou i jeho myšlenky v mnohém platné dodnes.

4.3. Požadavky na vzdělávání v současné době Sociokulturní změny přelomu tisíciletí se vyznačují mj. bezradností v oblasti výchovy a vzdělávání. Nepanuje většinová shoda v tom, co má být obsahem vzdělání a jakými metodami vzdělávání provozovat.

Informační exploze, umožněná internetem, přináší vedle pozitivních přínosů také výrazná negativa, jako je masově užívané myšlení: •

trivializované,

•

ritualizované,

•

nekritické,

•

tradicionalistické,

•

stereotypní,

•

konvenční,

•

naivní,

•

fragmentované,

•

úzce scientistické.

Výchova a vzdělávání požaduje příkře odlišný typ myšlení transversálního – tvořivého. Přitom v běžném školním vyučování i nadále převládá scientistické myšlení, 20

SEMRÁDOVÁ, I., BÍLEK, M. Širší společenské souvislosti přírodovědného a technického vzdělávání. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 320-328.

15

v němž nezřídka dominuje faktografie, která je žákům předestírána jako data, jež je třeba si osvojit a umět je v příslušné chvíli reprodukovat.

Na úskalí přebujelé faktografie ve výuce ukazoval již Komenský (cit. dle CHLUP21): „Nikdy žáci nebuďtež přetěžováni spoustou učiva, nebo sice ničeho sobě neuhoní mimo nechutenstvo a vtipu nezažitosť. Jako zajisté ne ti, kdo mnoho hltají, zdravější jsou nad ty, kteří toliko jedí, co mohou převařiti. Tak ne ti, kdo mnoho čtou, kdo slýchají i v paměť vkládají, to spolu s rozumem právě vpíjejí, převařují, zažívají i hbitě vydávají za všelikou potřebou.“

Paradoxem informační exploze je i to, že objem tohoto balastního vědění, kterého škola poskytuje už tak nadbytek, mladí lidé dobrovolně zvětšují surfováním na internetu. Výsledkem je informační zahlcení, což má za následek další fragmentaci a trivializaci myšlení. Projevuje se také tendencí nahrazovat pracné vzdělávání dynamickými debatami. Za vše hovoří citát z projevu PIŤHY22: „Vzpomínám si, že Bernard Shaw jednou řekl, že debata vždycky nabyde na dynamice, když alespoň jeden zúčastněný o věci vůbec nic neví.“

K trivializaci myšlení přispívá také virtuální komunikace, zprostředkovaná technickými pojítky, bez lidské účasti komunikujících. Komunikace, ochuzená o emoční složku vyplývající z mezilidského kontaktu, vede k celkovému zploštění myšlení. Nejedná se vlastně o komunikaci jako dialog, ale jde o soustavu mimoběžných monologů. Čímž dochází ke ztrátě pocitu lidského spolubytí, které je vždycky sférou rady, radění se, porady a naslouchání, nikoli pouze sférou poskytování a získávání informací.

Technické náhražky lidského kontaktu, zánik zájmu o mezilidskou komunikaci, zabořenost

do

komunikace

s

počítačem

jsou

průvodními

znaky

využívání

trivializovaného vědění. Proto nemůže být výchova a vzdělávání koncipována tak, že jejím základem bude elektronická komunikace bez lidské účasti.

21

CHLUP, O. Výchova v zrcadle pramenů I. Praha: Dědictví Komenského za účasti Pedagogické fakulty v Praze, 1984. s. 184. 22 PIŤHA, P. Velká iluze českého školství [online]. 2008 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

16

V současně době je technicky možné přesunout vzdělávání z učebny na internet. V nejjednodušším případě učitel mluví do mikrofonu a je snímán kamerou. Zvukový a obrazový záznam je simultánně přenášen pomocí internetu na PC nebo mobilní komunikační zařízení studentů (m-learning). Takto lze mechanizovat i zkoušení studentů a vytvořit celou virtuální univerzitu (ŠEDIVÝ a HUBÁLOVSKÝ23).

Výhodou virtuální univerzity je snadná dostupnost výuky nejen doma, ale i v práci a na cestách. Virtuální univerzita se neomezuje na pouhou výuku, ale je komplexním systémem sdílení a předávání informací mezi učiteli a studenty. Respektuje přitom technologické a komunikační zvyklosti cílové skupiny studentů. Nevýhodou virtuální univerzity je absence osobního kontaktu studentů s učitelem a studentů navzájem. Učitel proto nemůže reagovat změnou nebo doplněním výkladu na situaci, kdy studenti nechápou přednášenou látku.

Současná podoba virtuální univerzity proto umožňuje osobní, byť vzdálený, kontakt studenta s učitelem. Osobnost vyučujícího může působit na studenta. Student je v sociální interakci s učitelem a ostatními studenty, může tedy reagovat na výuku a může zkoušet svůj logický úsudek. Přes všechna technologická a konstruktivistická zlepšení je virtuální univerzita pouze jednou z forem technologické podpory vzdělání a nemůže nahradit živý kontakt učitelů se studenty.

Zásadním nedostatkem výhradně elektronické komunikace při vzdělávání je: •

nedostatek pozitivních emocí,

•

nedostatek pocitu odpovědnosti ve vztahu k sobě i druhým,

•

vzrůstající podrážděnost, agresivita a brutalita.

Učitelé proto musí odmítat: •

prohlubující se technologizaci „provozu“ výchovy a vzdělání,

•

výkonový formalismus při hodnocení práce učitelů,

•

vytěsňování osobního styku s žáky při výuce,

•

útržkovitost a povrchnost dodávaných hotových informací žákům.

23

ŠEDIVÝ, J., HUBÁLOVSKÝ, Š. Současná digitální komunikace a koncept virtuální univerzity. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 354-357.

17

Učitelé musí prosazovat užívání transverzálního a tvořivého rozumu při výuce. I když vzdělávání a běžný život stále více ovlivňují informační technologie, není možné jimi ani přibližně nahradit osobnost učitele při výuce.

Vzdělávací koncepty na všech úrovních vzdělávací soustavy a v celoživotním vzdělávání je třeba budovat tak, aby vedly k dlouhodobému zájmu o poznání, k rozvoji kreativity a myšlení a k využívání všech dostupných zdrojů a metod poznání.

Zásadním požadavkem na vzdělávání v současné době je proto posílení osobního zaujetí učitele pro vyučovaný obor a posílení osobní komunikace učitele s žáky.

4.4. Kritické myšlení Pro toho, kdo neovládá kritické myšlení, je technické myšlení nepřístupné a technická gramotnost prakticky nedosažitelná. Kritické myšlení je schopnost vlastním rozumem a na základě vlastních zkušeností zkoumat možnosti, které před ním stojí. KREJČÍ24 uvádí, že ve společnosti informační a desinformační hojnosti, které se dosáhlo zejména díky rozmachu internetu, se schopnost kritického myšlení lidí snižuje.

ŠVARCOVÁ25 podává výstižnou definici kritického myšlení: „Kritické myšlení je proces analyzování a hodnocení myšlení s cílem zlepšit ho. Kritické myšlení předpokládá znalost základních struktur myšlení (elementů myšlenek) a základní intelektuální standardy pro myšlení (obecné intelektuální standardy). Klíč ke kreativní stránce kritického myšlení (skutečné zlepšení myšlenek) je v přeorganizování myšlení jako výsledku analyzování a jeho efektivního hodnocení.“ KLOOSTER26 přináší podrobný pohled na kritické myšlení, členěný do pěti okruhů:

24

KREJČÍ, A. Víra v internet a kritické myšlení [online]. 2011 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 25 ŠVARCOVÁ, E. Výchova ke kritickému myšlení [online]. 2010 [cit. 3. listopadu 2014]. s. 3. Dostupný z WWW: 26 KLOOSTER, D. Co je kritické myšlení [online]? 2000 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

18

1. Kritické myšlení je nezávislé myšlení. Nikdo nemůže kriticky myslet za vás. Proto je nevyhnutelnou podmínkou kritického myšlení vztah individuálního vlastnictví k myšlenkám. Kritické myšlení nemusí být nutně originální, protože člověk může přijmout myšlenku nebo přesvědčení od druhé osoby a přitom je pořád vnímat jako své vlastní. Je ovšem naprosto podstatné, že každý se rozhoduje za sebe, myslí za sebe. Nezávislost myšlení je tedy první a možná nejdůležitější vlastností kritického myšlení. 2. Získání informace je východiskem, a nikoli cílem kritického myšlení. Nelze kriticky myslet s prázdnou hlavou. Abychom mohli vést složité úvahy, potřebujeme docela hodně faktů, nápadů, textů, teorií či hypotéz, dat, pojmů. 3. Kritické myšlení začíná otázkami a problémy, které se mají řešit. Lidské bytosti mají jako svou základní životní orientaci zvídavost vůči okolnímu světu. Vidíme-li něco nového, chceme se o tom dozvědět víc. Zvědavost je totiž základní vlastnost života. 4. Kritické myšlení se pídí po rozumných argumentech. Kritičtí myslitelé si vytvářejí vlastní řešení problémů a snášejí pro tato řešení dobré argumenty a přesvědčivé důvody. Vědí, že existuje více než jedno řešení, a proto usilují, aby prokázali, jakou logičností a praktičností vyniká to jejich řešení. 5. Kritické myšlení je myšlením ve společnosti. Myšlenky jsou ověřovány a zdokonalovány tím, jak se o ně dělíme s ostatními. K dosažení výtečnosti je vždycky potřeba přítomnosti druhých lidí. Když diskutujeme, čteme, debatujeme, nesouhlasíme a také si užíváme předávání a přijímání myšlenek, zapojujeme se do procesu, který prohlubuje a propracovává naše vlastní postoje a názory.

Kritické myšlení je pro celou společnost životně důležité, protože umožňuje analyzovat, vyhodnocovat, vysvětlovat a modelovat lidské myšlení a chování, a snižovat tak riziko přijímání chybných rozhodnutí. V technické oblasti je kritické myšlení základním předpokladem bezpečnosti budované a provozované technosféry. Proto je předmětem systematické výuky na všech typech technických škol bez rozdílu obsahového zaměření a stupně pokročilosti. Základem výuky kritického myšlení je vzbuzování zvědavosti.

<www.p4c.cz/repository/co-je-kriticke-mysleni-_4c299bb13818a.doc>

19

4.5. Technické myšlení a vzdělávání Technické myšlení se zabývá vytvářením a užíváním umělého světa – technosféry. Tvorba technosféry je založena na užívání technických postupů, způsobů a metod myšlení. Technické myšlení je specifickou formou myšlení, neboť je vysoce abstraktní a přitom zároveň zcela konkrétní (DOSTÁL27,28). ŠKÁRA29 za charakteristické pro technické myšlení pokládá: •

technickou představivost – umění si představit dosud neexistující technický objekt v konečné podobě, funkci, v interakcích s uživatelem i prostředím,

•

souběžnost analytického a syntetického myšlení – představy technického objektu se dosahuje aktivováním dosavadních dílčích vědomostí o existujících objektech a jejich syntézou do představy nového objektu.

Technické myšlení tedy sestává: •

z poznávacího procesu, který má charakter převážně analytický,

•

z kreativního procesu, v němž převažuje syntéza.

Podstatnou dovedností, která charakterizuje technické myšlení, je schopnost plodného užívání obou myšlenkových procesů. Jen tak může dojít k přechodu od analýzy k syntéze, od kvantity ke kvalitě, od kognitivního ke kreativnímu procesu, od zjišťování k tvořivé akci (NOVOTNÝ a kol.30). Tato kreativní syntéza je jádrem vynalézání a vytváření struktury nových technických objektů. V technickém myšlení lze najít tři komponenty (KROPÁČ a kol.31): •

Technické vědomosti, které zahrnují technické pojmy, technické zákonitosti i souvislosti, podstatu a historii techniky.

27

DOSTÁL, J. Teoretické základy technických předmětů (přednášky). Olomouc: Univerzita Palackého, 2011. 69 s. 28 DOSTÁL, J. Teoretické základy technických předmětů (cvičení). Olomouc: Univerzita Palackého, 2011. 61 s. 29 ŠKÁRA, I. Úvod do teorie technického vzdělávání a technické výchovy žáků základní školy. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 1993. 69 s. 30 NOVOTNÝ, J., HONZÍKOVÁ, J., MACH, P. Alternativní přístupy k technické výchově. 1. vyd., Plzeň: ZČU, 2008. 264 s. 31 KROPÁČ, J., KUBÍČEK, Z., CHRÁSKA, M., HAVELKA, M. Didaktika technických předmětů: vybrané kapitoly. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 2004. 223 s.

20

•

Technické či technologické dovednosti, které jsou součástí většiny lidských aktivit a jsou nezbytné pro přežití lidstva. Vzhledem k jejich charakteru jsou označovány jako psychomotorické dovednosti.

•

Technologickou vůlí být aktivní a úspěšný. Technika a technologie jsou určovány a řízeny lidskými emocemi, pohnutkami, hodnotami a osobními kvalitami, jejich uplatnění je závislé na vůli zapojit se a mít vliv na příslušná rozhodnutí. To vše souvisí s emocionálním a volním aspektem technického myšlení.

Kvůli své komplexnosti je technické myšlení obtížně přístupné netechnicky vzdělaným lidem. Technické postupy myšlení se proto učí v technických školách a v technicky orientovaných předmětech v netechnických školách (KROPÁČ32). Smyslem veškerého technického vzdělávání je rozvoj technické gramotnosti a technického myšlení veškeré populace.

5. Rozvíjení technické gramotnosti a technického myšlení 5.1. Metodický základ Cílem výuky technických předmětů je dosáhnout technické gramotnosti žáků a naučit je technickému myšlení. Technickou gramotností se myslí technické vzdělanostní minimum, které by si měl osvojit každý jedinec. Technickou gramotností je označována způsobilost (KROPÁČ33): •

uvědomovat si klíčové procesy v technice (co to je a jak to funguje),

•

obsluhovat technické přístroje a zařízení,

•

aplikovat technické poznatky v nových situacích,

•

rozvíjet vlastní technické vědomosti, dovednosti a návyky,

•

využívat technické informace a hodnotit je.

32

KROPÁČ, J. K problému uceleného pojetí výuky obecně technických předmětů. e-Pedagogium [online]. 2004, roč. 4, č. 1, s. 63. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 33 Tamtéž, s. 65.

21

Znamená to, že pojem technická gramotnost zahrnuje: •

osvojení vědomostí o technice, technických materiálech a osvojení technologických dovedností na přiměřené úrovni,

•

způsobilost řešit technické problémy,

•

vytváření racionálního vztahu k technice,

•

poznání vztahu vědy a techniky a dovednost jej uplatnit,

•

rozvíjení technického tvořivého myšlení.

Technická gramotnost tak představuje určitou mez, minimum, hranici, jejíž překročení je nezbytné pro život v současné, technikou disponující společnosti. Naproti tomu pojem technické myšlení označuje především určitou kvalitu, zaměření či obsah myšlení jedince.

Pro účely výuky je vhodné rozlišovat čtyři základní typy technického myšlení (KROPÁČ34): Praktické myšlení: •

jednoduché rutinní aktivity řízené myšlením – manipulace s nářadím, jednoduchá výroba,

•

manipulativní myšlení – montáž a demontáž technických zařízení,

•

zjišťování – diagnostika, zkoumání nových výrobků.

Vizuální myšlení: •

reproduktivní myšlení – čtení technických nákresů,

•

tvořivé myšlení – plánování, konstruktivní práce od jednoduchého náčrtu k nákresům, modelům.

Intuitivní myšlení: •

vylepšení existujících nebo utvoření nových konstrukcí.

Koncepční myšlení: •

založeno převážně na myšlenkových operacích obsahujících slova a popisy,

•

postaveno na systémech pojmů nebo technických kategorií vyskytujících se ve vysvětleních, důkazech a v plánování.

34

KROPÁČ, J., HAVELKA, M. Poznámky k pojmu „Technické myšlení“ [online]. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

22

Nutno zdůraznit, že tyto typy myšlení nejsou při výuce rozvíjeny v chronologickém pořadí. Ale naopak, výuka je organizována tak, aby se souběžně rozvíjely všechny základní typy technického myšlení.

V užším významu má technické myšlení dvě podoby: •

Technické konstrukční myšlení, které je zaměřeno na přestavbu nebo zjednodušení již existujícího objektu nebo na vytvoření nového. Ve výuce je možno vyvářet objekt podle více či méně abstraktního vzoru, doplňovat chybějící prvek (agregát nebo součást), přestavět objekt nebo vytvořit pro žáka nový objekt. Žákovi má být poskytován široký prostor pro variování.

•

Technické funkční myšlení, které je zaměřeno buď na pochopení pohybového nebo jiného působení v objektu nebo jeho modelu, nebo na totéž u více či méně abstraktních obrazových nebo písemných záznamů. Zde se uplatňují pojmy jako způsob působení, místo působení, spolupůsobící členy, podmínky působení, princip funkce, chování.

Ve výuce technického myšlení má rozhodující význam metoda objevování řešení technických problémů. Existence nevyřešeného, neznámého má ve výuce podněcující, motivační náboj a naopak úspěšné řešení vede k radosti z učení (CHRZOVÁ35). Tu reproduktivní učení zaměřené na přebírání hotových fakt nemůže přinášet. Rozvoje technického myšlení prostřednictvím řešení problémových úloh lze dosáhnout ve všech stupních vzdělávání od mateřských škol až po školy vysoké.

Postup řešení technických problémů ve výuce má tyto fáze: •

identifikace problému,

•

zkoumání problému, hledání potřebných údajů,

•

návrh řešení, jak na to, co udělat,

•

realizace řešení,

•

zhodnocení řešení.

V případě úspěšného řešení si žák výsledné řešení zapamatuje a zafixuje jako správné. V případě neúspěchu žák postup opakuje od fáze zkoumání tak dlouho, dokud 35

CHRZOVÁ, M. Metoda projektové techniky. In Modernizace vysokoškolské výuky technických předmětů. Hradec Králové: Gaudeamus, 2000, s. 77-79.

23

nenalezne správné řešení. Úlohou učitele je podporovat žáka při hledání správného řešení a pomáhat mu při analýze řešení nesprávných s cílem dosáhnout pochopení, proč a kde se stala chyba.

Obsah výuky technického myšlení je ovlivněn požadavky, které klade podniková sféra na technickou vzdělanost zaměstnanců. Proto je povinností škol rozvíjet dovednosti studentů tak, aby mohli úspěšně zvládat budoucí technickou profesi.

Na podnikové úrovni se považuje za důležité rozvíjet u studentů: •

schopnost reflektovat vlastní zkušenosti a dojmy, vyvozovat závěry a konfrontovat je s praktickými pokusy,

•

důvěru ve vlastní myšlení, která dodává důvěru vlastním závěrům, a současně otevřenost jiným názorům a získávání poznatků z výzkumu, z různých zdrojů vědomostí a tradic,

•

schopnost komunikovat, vstřebat a analyzovat informace z různých zdrojů při použití různých způsobů jejich získávání,

•

schopnost pracovat ve skupinách,

•

schopnost komplexního řešení problémů, tj. identifikace, interpretace a řešení aktuálních problémů,

•

schopnost rozpoznat a přijmout vlastní způsob učení, rozpoznat své skutečné dovednosti a znalosti a mít z nich prospěch,

•

schopnost správně hodnotit dovednosti a znalosti spolupracovníků,

•

chuť k učení.

Poslední z uvedených bodů – chuť k učení – je podnikovou praxí pokládán za velice podstatnou součást technického myšlení. Proto musí být výuka technických oborů metodicky řízena tak, aby žáci tuto chuť získali během studia a v dalším životě ji neztratili.

24

5.2. Ucelenost a systematičnost výuky Uceleností a systematičností výuky se rozumí uspořádání vzdělávacího procesu do uceleného cyklu tvořivého uplatnění techniky žákem (KROPÁČ36). Dochází tak k propojení vědomostí, duševních a manuálních dovedností s tvůrčí aktivitou a kritickým myšlením žáka. Výsledkem je rozvoj uceleného (komplexního) myšlení spolu s kognitivními, emotivními a konativními složkami osobnosti žáka. KROPÁČ37 popisuje hlavní přístupy k dosahování ucelenosti a systematičnosti a výuky: •

Propojování poznatků z různých technických oborů, využívání obecně technických zákonitostí, zařazování komplexních témat společných mnoha technickým vědním disciplínám.

•

Systematické uspořádání učiva podle tříd technických objektů, procesů či kompetencí žáka. Systém je tedy do obsahu vnášen stanovením tříd a optimálním výběrem konkrétního reprezentativního učiva.

•

Organizování výuky technických oborů na etapy podle vzniku a života techniky: rozpoznání potřeby, projektování, konstruování, programování, technologické zajištění výroby, výroba, využívání a likvidace.

Ucelená výuka technických předmětů klade tyto požadavky na organizaci a náplň výuky (KROPÁČ38): •

Ve výuce obecně technických předmětů nelze navazovat pouze na výsledky jiných vyučovacích předmětů. Výchozí technické a technologické poznatky je třeba učit v technických vyučovacích předmětech.

•

Ve výuce obecně technických předmětů musí mít dominantní význam průřezové, všeobecné, podstatné a významné poznatky.

•

Výuka spojená se zhotovováním výrobků musí probíhat komplexně tak, aby si žák na jednom výrobku osvojil plánování a provádění více pracovních operací včetně konstrukce, technologie a postupu výroby.

36

KROPÁČ, J. K problému uceleného pojetí výuky obecně technických předmětů. e-Pedagogium [online]. 2004, roč. 4, č. 1, s. 67. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 37 Tamtéž, s. 63-64. 38 Tamtéž, s. 67-68.

25

•

Výuka, která není bezprostředně spojená se zhotovením výrobku, se musí zaměřit na plánování, využívání, hodnocení, údržbu či obsluhu technických objektů.

•

Technická výuka musí vzbuzovat tvořivý zájem žáků. Proto je třeba volit takové metody výuky, které kromě rozvoje vědomostí zahrnují také rozvoj schopností, dovedností, myšlenkových operací, dále vytváření postojů, přesvědčení a sociálních kompetencí.

•

Technická výuka musí zahrnovat vyvážené zastoupení vědomostí, dovedností a návyků k řešení technických problémů, k rozvoji technické tvořivosti a technické gramotnosti a k vytváření vyvážených postojů k technice.

•

Výuka směřující k osvojení technického myšlení a technické gramotnosti musí zahrnovat také výchovu ke správnému životu.

5.3. Výukové metody Při výuce technických předmětů se uplatňuje mnoho vyučovacích metod. Lze je klasifikovat podle několika kritérií (INFOGRAM39):

Klasifikace dle zdroje a typu poznatků: •

metody slovní,

•

názorně demonstrační,

•

metody praktické.

Klasifikace dle přístupu studentů: •

metoda samostatné práce,

•

sdělovací metoda,

•

výzkumná nebo také problémová metoda.

Klasifikace dle fází vzdělávacího procesu: •

metody motivační,

•

expoziční,

•

fixační,

39

INFOGRAM – Portál pro podporu informační gramotnosti Klasifikace vyučovacích metod [online]. 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

26

•

diagnostické,

•

aplikační.

Klasifikace metod dle charakteru situace: •

diskusní metody,

•

situační metody,

•

inscenační metody,

•

didaktické hry,

•

specifické metody (kombinace metod).

Klasifikace metod dle obsahu vzdělávání: •

metody informačně receptivní (pasivní přijímání informací),

•

reproduktivní (opakování činnosti),

•

metoda problémového výkladu,

•

metody heuristické (hledání nových poznatků),

•

výzkumné metody.

Účinná výuka, směřující k získání technické gramotnosti a rozvoji technického myšlení žáků, přednostně užívá metody výzkumné (badatelská výuka), motivační (interaktivní výuka) a praktické (interaktivní výuka manipulace s hmotnými objekty) (DRAHOVZAL a kol.40).

5.4. Badatelská výuka Badatelská výuka je činnost učitele a žáka zaměřená na rozvoj znalostí, dovedností a postojů na základě aktivního a relativně samostatného poznávání skutečnosti žákem, kterou se sám učí objevovat a objevuje (DOSTÁL41). Někdy se označuje zkratkovým slovem IBSE (Inquiry based science education) (LEVY a kol.42). 40

DRAHOVZAL, J., KILIÁN, O., KOHOUTEK, R. Didaktika odborných předmětů. Brno: Paido, 1997. 156 s. 41 DOSTÁL, J. Experiment jako součást badatelsky orientované výuky. In HAVELKA, M., CHRÁSKA, M., KLEMENT, M., SERAFÍN, Č. Trendy ve vzdělávání. Olomouc: Univerzita Palackého, 2013, s. 9-19. ISSN 1805-8949. 42 LEVY, P., LAMERAS, P., MCKINNEY, P., FORD, N. The Pathway to Inquiry Based Science Teaching [online]. 96 s. 2011 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

27

Podstatou IBSE je (TRNKA43): •

zapojení žáků a studentů do objevování přírodovědných a technických zákonitostí,

•

propojování informací do smysluplného kontextu,

•

rozvíjení kritického myšlení,

•

podpora pozitivního postoje k přírodním a technickým vědám.

IBSE klade důraz (TRNKA44): •

na výuku jako bádání, ne jako memorování faktů.

•

na koncepční porozumění a logický proces osvojování dovedností.

Badatelská výuka je účinnou aktivizující metodou vyučování, neboť staví na přirozené zvídavosti. Při badatelské výuce se využívají tyto aktivizující postupy: •

heuristicka metoda,

•

kritické myšlení,

•

problémové vyučování,

•

zkušenostní učení,

•

projektová výuka,

•

učení v životních situacích.

Badatelská výuka vychází z konstruktivistického přístupu ke vzdělávání. Jeho podstatou je, že učitel nepředává učivo výkladem v hotové podobě, ale motivuje žáky k samostatnému vytváření poznatků při řešení problémů. Učitel zastává tedy spíše funkci zasvěceného průvodce žáka během řešení problému. Přitom se používají pracovní postupy analogické těm, jaké se užívají v reálném výzkumu (DOSTÁL45).

43 TRNKA, J. Využití IBSE při výuce fyziky [online]. 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 44 Tamtéž. 45 DOSTÁL, J. Badatelsky orientovaná výuka jako trend soudobého vzdělávání. e-Pedagogium, 2013, roč. 13, č. 3, s. 81-93.

28

Badatelská výuka probíhá v několika krocích, kdy žáci: •

kladou otázky,

•

formulují hypotézy,

•

plánují postup jejich ověření,

•

provádějí pokusy,

•

vyhledávají a třídí informace,

•

vyhodnocují výsledky,

•

formulují závěry,

•

závěry prezentují před oponenty (spolužáky).

Výsledkem badatelské výuky jsou pro žáka nové objevy. Badatelskou výuku je možné používat ve většině vyučovacích předmětů přírodovědného a technického zaměření a na všech úrovních vzdělávání.

5.5. Interaktivní výuka Při interaktivní výuce dochází k aktivní účasti žáků v procesu výuky. Interaktivní výuka se řadí mezi hlavní didaktické principy technického vzdělávání (KROTKÝ46). Je pro ni charakteristické, že: •

učitel a žáci provádějí cílené manipulace s technickými a výpočetními zařízeními,

•

okamžitá odezva zařízení na manipulace umožňuje vyhodnocovat jejich správnost,

•

nesprávné manipulace lze snadno modifikovat a celý proces opakovat, dokud se nedosáhne správné manipulace.

Interaktivní výuka významně podporujíce flexibilitu a kreativitu žáků při řešení technických problémů. Žák je při interaktivní výuce do celého procesu vzdělávání aktivně zapojen. Okamžitě vidí důsledky svých chyb a má možnost je ihned napravit. Interaktivní výuka odstraňuje stereotypní a nudné postupy, umožňuje osvojování nových znalostí a dovedností záživnou formou, podporuje seberealizaci žáků

46

KROTKÝ, J. Interaktivní výuka v kontextu nových zařízení a pomůcek [online]. 2012 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

29

a získávání praktických zkušeností. U žáků se pak projevuje zvýšený zájem o učení a ochota se dále vzdělávat (GRECMANOVÁ a URBANOVSKÁ47).

Učitel je při výuce partnerem, který navádí žáka ke vhodným řešením a provází ho při objevování nového řešení problému. Role učitele zůstává při interaktivní výuce stále nezastupitelná, učitel se mění na průvodce a rádce na cestě žáka za věděním. Příprava na interaktivní výuku je pro učitele výrazně náročnější než v případě klasické frontální výuky. Při interaktivní výuce má učitel více možností, jak ověřit, že žáci dosáhli požadovaného stupně znalosti a dovedností. Není nutno se spoléhat jen na ústní či písemné zkoušení.

Interaktivní výuka vede ke kvalitnímu vzdělání a perspektivnímu uplatnění žáků v budoucím

zaměstnání,

protože

splňuje

klíčové

požadavky,

které

kladou

zaměstnavatelé na zaměstnance v technických profesích – tvůrčí přístup, chuť k celoživotnímu učení, samostatnost a zodpovědnost.

6. Interaktivní výuka technických předmětů 6.1. Metody a prostředky interaktivní výuky Interaktivní výuka technických oborů spočívá v bezprostřední manipulaci žáka a učitele s hmotnými objekty nebo s abstraktními pojmy, které je zastupují.

Cíle interaktivní výuky z hlediska žáka jsou: •

Vzbudit aktivní zájem o technické obory.

•

Dosáhnout kreativity při manipulaci s abstraktními pojmy.

•

Získání praktických dovedností při manipulaci s hmotnými objekty.

47

GRECMANOVÁ, H., URBANOVSKÁ, E. Aktivizační metody ve výuce, prostředek ŠVP. 1.vyd. Olomouc: Hanex, 2007. 178 s.

30

Interaktivní výuka z hlediska učitele: •

Umožňuje snadné doplňování nových poznatků do výuky.

•

Klade vysoké nároky na přípravu výuky oproti klasickému vyučování.

K interaktivní manipulaci s hmotnými objekty slouží: •

technické stavebnice,

•

interaktivní výukové panely,

•

výukové laboratoře,

•

dílny a pokusné provozy.

Interaktivní manipulaci s abstraktními pojmy umožňují: •

interaktivní tabule,

•

multimediální učebnice,

•

počítačové modelování.

6.2. Technické stavebnice V mnoha případech brání pochopení techniky přílišná míra abstrakce při výkladu. K překonání této překážky slouží materiální didaktické prostředky ve formě technických stavebnic. Stavebnice jsou značně rozšířené při výuce elektrotechniky, strojnictví a stavebnictví (HAVELKA a SERAFÍN48).

Při využití technických stavebnic při výuce je třeba dbát: •

uplatnění zásad didaktiky technických předmětů,

•

začlenění stavebnic do kontextu celého vyučování,

•

technického a konstrukčního hlediska (spolehlivost, bezpečnost, odolnost, snadná oprava i obsluha stavebnic),

•

věkové přiměřenosti žákům,

•

zdravotních handicapů žáků.

48

HAVELKA, M., SERAFÍN, Č. Konstrukční a elektrotechnické stavebnice ve výuce obecně technického předmětu. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 2003. 170 s.

31

Správně zvolené a užívané technické stavebnice rozvíjí tvůrčí schopnosti žáků, vedou k prohlubování zájmu o technickou tématiku a ovlivňují žáky při volbě budoucího povolání.

6.3. Interaktivní výukové panely Interaktivní výukové panely jsou samostatně fungující sestavy vzájemně provázaných technických prvků. Jejich smyslem je ukázat, jak se z jednoduchých prvků vytváří složité soustavy.

V oblasti technických zařízení budov je to např. regulace vytápění a klimatizace budov, příprava teplé vody, řízení výtahů apod. Takové soustavy jsou vybaveny měřícími a regulačními prvky s inteligentním řízením a archivací naměřených údajů. Součástí výukového panelu může také být komplexní vizualizace systému (ESL49).

Žáci při výuce manipulují regulačními prvky a ověřují si, k jaké odezvě v soustavě dojde. Touto interakcí získávají žáci v reálném čase vhled do fungování i velice složitých soustav. Záznam jejich akcí umožňuje zpětnou analýzu úspěšných i chybných manipulací. Tato zpětná vazba vede k posilování správných názorů na funkci soustavy. Případné chyby v manipulaci se soustavou nezpůsobují reálné provozní poruchy.

Součástí interaktivního systému výuky na výukových panelech je: •

kompletní dokumentace včetně výkresů,

•

návrh metodiky výuky,

•

sada vzorových úloh, obvykle členěná do dvou úrovní – základní a pokročilé,

•

nabídka školení pro učitele.

49

ESL a.s. Interaktivní výukový systém [online]. 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

32

6.4. Výukové laboratoře, dílny a provozy Ve výukových laboratořích probíhá praktické vyučování (ČADÍLEK50). Výukové laboratoře seznamují žáky s technickými a technologickými aplikacemi fyzikálních, chemických a dalších poznatků. Výukové laboratoře slouží žákům k nabytí manuální zručnosti a experimentálních zkušeností.

Ve výukových laboratořích žáci získávají potřebné dovednosti včetně argumentace a správné interpretace získaných výsledků. Těžištěm činnosti žáků v laboratoři jsou praktické úkony (ČADÍLEK a STEJSKALOVÁ51). Žáci prezentují výsledky práce v laboratoři ve formě laboratorního protokolu.

Ve výukových provozech se žáci zapojují do veškeré činnosti v podmínkách, které odpovídají reálné pracovní praxi. Praktická příprava ve výukových provozech poskytuje žákům možnost vyzkoušet své znalosti a schopnosti při řešení každodenních úloh v běžných pracovních podmínkách. Během praktické přípravy na žáky dohlíží instruktor, který jim pomáhá zvládnout přechod od školních podmínek do podmínek životní praxe.

Výuka v laboratořích, dílnách a provozech má dlouhou tradici, její pedagogika je proto dobře propracována. V dnešní době prochází rozsáhlou obměnou vybavení laboratoří i dílen. Zavádějí se počítačem řízené měřicí přístroje a obráběcí stroje. Pokusně se ověřuje výuka počítačového modelování pomocí systémů CAD/CAM/CAE (NÁPRSTKOVÁ52).

50

ČADÍLEK, M. Didaktika praktického vyučování I. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s. r. o., 2003. 104 s. 51 ČADÍLEK, M., STEJSKALOVÁ, P. Didaktika praktického vyučování II. Brno: Masarykova univerzita, 2005. 69 s. 52 NÁPRSTKOVÁ, N. Catia V5 a její výuka na FVTM UJEP. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 237-240.

33

6.5. Interaktivní tabule Interaktivní tabule je zobrazovací plocha reagující na dotyk. Je softwarově ovládaná pomocí připojeného počítače. Obraz, generovaný počítačem, je přenášen na tabuli. Dotykem na povrch tabule lze interaktivně ovládat počítačové aplikace, psát poznámky, kreslit a ovlivňovat další události (DOSTÁL53,54).

Učitel může s interaktivní tabulí pracovat ve třech základních režimech: •

prezentovat libovolný výukový program, který učitel neovládá klávesnicí nebo myší, ale před tabulí přímo dotykem odpovídajícího místa na ploše tabule,

•

dopisovat a kreslit do promítaného textu nebo vyobrazení (doplňovat údaje, dokreslovat obrázky nebo schematické náčrtky, zvýrazňovat vybrané části textu apod.), popř. používat tabuli klasickým způsobem, tzn. psát a kreslit přímo na plochu tabule,

•

používat předem připravený výukový materiál v podobě předváděcího sešitu tvořeného jednotlivými listy, jejichž obsah koresponduje s jednou vyučovací hodinou nebo tematickým celkem učiva.

Během výuky a interaktivních prezentací demonstrují žáci své vědomosti a dovednosti. Učitel tak má ihned zpětnou vazbu, která je nutná k efektivní výuce. A pokud je učitel dostatečně kreativní při tvorbě materiálů, je jeho výuka pestrá, originální, a tudíž i motivující (BEDNÁROVÁ a DUFEK55). Při práci s interaktivní tabulí jsou žáci vedeni k tomu, aby informace třídili, vybírali a vyhledávali tak, aby je uměli použít v běžném životě (HELLER56).

53

DOSTÁL, J. Interaktivní tabule ve výuce. Journal of Technology and Information Education (on-line), 2009, roč. 1, č. 3, s. 11-16. ISSN 1803-537X (print). ISSN 1803-6805 (on-line). 54 DOSTÁL, J. Interaktivní tabule – významný přínos pro vzdělávání. Česká škola [online]. 2009 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 55 BEDNÁROVÁ, R., DUFEK, O. Didaktické hry ve fyzice s využitím interaktivní tabule. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 6-9. 56 HELLER, V. Interaktivní tabule v přípravě budoucích učitelů fyziky [online]. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

34

Výhody interaktivní tabule: •

účinná koncentrace pozornosti žáka,

•

názornost výuky,

•

rychlá reakce na podněty žáků.

Nevýhody interaktivní tabule: •

není vhodná pro větší kolektivy,

•

způsobuje únavu a vyčerpání pozornosti při delší souvislé výuce.

6.6. Multimediální učebnice Multimediální učebnice je komplexním spojením textové, obrazové a zvukové složky. Obsahuje tyto komponenty (KROTKÝ57): •

aparát prezentace učiva (text, fotografie),

•

aparát řízení učení (otázky, úkoly),

•

aparát orientace v učebnici (obsah, rejstřík).

S multimediální učebnicí lze pracovat pomocí interaktivní tabule, kdy zobrazování učebnice na interaktivní tabuli ovládá učitel. Také lze učebnici zobrazovat na technickém zařízení (tabletu), které ovládá žák (KROTKÝ a KOCUR58). Vysoce specializovanou formou multimediálních učebnic jsou výukové programy (DOSTÁL59).

Výhodou multimediálních učebnic je, že umožňují: •

učiteli reagovat na názory a myšlenky studentů,

•

studentům zapojit se do demonstrace učiva.

57

KROTKÝ, J. Výzkum v oblasti struktury a forem multimediálních učebnic. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 193-196. 58 KROTKÝ, J., KOCUR, P. Současné trendy v tvorbě multimediálních učebnic. In Technické vzdelávanie ako súčasť všeobecného vzdelávania. 1 diel. Banská Bystrica: Univerzita Mateja Bela, 2009, s. 253-257. 59 DOSTÁL, J. Výukové programy. Olomouc: Univerzita Palackého, 2011. 67 s.

35

Relativní nevýhodou multimediálních učebnic jsou vysoké nároky, které jejich užívání

klade

na

soustředěnou

pozornost

učitele

i

žáka

(SEDLÁČEK

a ZAHUMENSKÁ60).

6.7. Počítačové modelování Počítačové modelování umožňuje vytvářet virtuální objekty, které v určitém smyslu zastupují hmotné objekty. S virtuálními objekty lze manipulovat tak, jako by to byly objekty hmotné. Virtuální objekty se tradičně nazývají modely. Pokud jsou vytvářeny pomocí počítače, pak se mluví o počítačových modelech (DOSTÁL61).

Počítačové modelování se užívá: •

k návrhu hmotných objektů (počítačová podpora konstruování CAD),

•

k řízení výroby hmotných objektů (počítačová podpora výroby CAM),

•

k simulaci manipulace s hmotnými objekty (počítačová simulace CAE),

•

ke správě hmotných objektů po celou dobu jejich životnosti (správa životního cyklu výrobku PLM).

Počítačová podpora konstruování CAD se využívá při návrhové činnosti v převážné většině inženýrských oblastí. Tradičním výstupem CAD je 2D a 3D geometrie hmotného objektu, která jej přesně definuje (MATĚJUS a ŠEDIVÝ62). Primárně vzniká v datové formě, sekundárně se může vytisknout ve formě konstrukčních výkresů.

Data, získaná pomocí CAD, lze dále využít pro počítačovou podporu výroby CAM. Výsledkem jsou řídící programy pro automatické stroje, kterými se výroba realizuje. Dalším stupněm integrace je využití CAD a případně i CAM dat pro simulaci manipulací s objektem. Simulační systémy CAE umožňují tvorbu simulátorů, na kterých se prověřuje funkce složitých technických zařízení. Speciálním případem CAE 60

SEDLÁČEK, M., ZAHUMENSKÁ, J. Úvaha nad využitím multimediálních výukových programů s ohledem na motivační činitele žáka. In Modernizace vysokoškolské výuky technických předmětů. Hradec Králové: Gaudeamus, 2003, s. 152-155. 61 DOSTÁL, J. Multimediální, hypertextové a hypermediální učební pomůcky – trend soudobého vzdělávání. Časopis pro technickou a informační výchovu, 2009, roč. 1, č. 2, s. 18-23. 62 MATĚJUS, J., ŠEDIVÝ, J. Tvorba multimediálních opor výuky parametrického a volného modelování. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 223-226.

36

systémů jsou výukové simulátory, jako je např. letecký simulátor, na němž se učí piloti ovládat letadlo.

Sloučení návrhových CAD, výrobních CAM a simulačních CAE systémů do jednoho celku se označuje jako CAx systém. Komplexní CAx systémy umožňují vytvářet plně funkční virtuální prototypy hmotných objektů (NÁPRSTKOVÁ63).

Do CAx systémů jsou zabudovávány systémy, které sledují a provázejí daný produkt od jeho vzniku až po ukončení jeho životnosti. Jde o tzv. PLM systémy, jejichž účelem je koordinovat a řídit toky dat mezi výrobci, zákazníky a dalšími složkami tak, aby produkt plnil uspokojivě svou funkci během celé životnosti. Správa životního cyklu výrobku PLM je informační platforma, která v sobě zahrnuje technické, výrobní a marketingové údaje o daném výrobku.

Výuka CAx systémů na technických školách má několik zásadních výhod oproti tradiční výuce konstruování, technologické přípravy výroby a obsluhy: •

ucelenost a systematičnost myšlení – CAx systémy nedovolují studentům postupovat nelogicky a chaoticky,

•

interaktivní výuka – student má možnost v krátké době navrhnout a vyzkoušet mnoho variant konstrukce, výrobních postupů atd.,

•

badatelská výuka – student může objevit nejlepší řešení výběrem z mnoha variant,

•

kritické myšlení – student má možnost kriticky hodnotit přednosti a nedostatky jednotlivých řešení, a tak si udělat samostatný úsudek,

•

tvůrčí charakter výuky – odpadá veškerá netvůrčí mechanická práce spojená s konstrukčními výpočty a s pořizováním výkresové a textové dokumentace,

•

praktičnost výuky – student může jednodušší hmotný objekt vyrobit na 3D tiskárně a v realitě posoudit jeho přednosti a nedostatky,

•

motivační charakter výuky – příležitost vidět v krátké době výsledek práce v podobě hmotného výrobku představuje nejsilnější motivační motor pro studenty.

63

NÁPRSTKOVÁ, N. Catia V5 a její výuka na FVTM UJEP. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 237-240.

37

Počítačové modelování pomocí CAx systémů proto představuje v současné době nejlepší výukovou metodu technického myšlení. Slučuje výhody více výukových metod a integruje je do plně funkčního celku. Současně je pro studenty vysoce motivační.

7. Požadavky na učitele technických oborů Výuka odborných předmětů se v mnoha oblastech liší od výuky předmětů všeobecně vzdělávacích, proto musí učitel ovládat netradiční formy výuky, které nejlépe slouží k předání vědomostí a dovedností žákům.

Učitel technických předmětů: •

plní funkci výchovně vzdělávací a současně organizátorskou,

•

musí být pedagogicky způsobilý a současně odborně na výši,

•

musí ovládat obor teoreticky i prakticky,

•

udržovat své znalosti a dovednosti v souladu s novými poznatky.

Učitelé technických oborů ovládají mnoho dovedností, které se v průběhu let výrazně mění. Proto je potřebné naučené a zažité pedagogické schopnosti, dovednosti a kompetence neustále rozvíjet, tedy se celoživotně vzdělávat. Součástí tohoto vzdělávání je i projasňování a přehodnocování výukových metod a celková kultivace osobnosti učitele. Kdo toho není schopen, neměl by nejenom o učitelské dráze uvažovat, ale ani na ni vstupovat. Rozvoj pedagogických dovedností závisí na motivaci učitele (MIKLOŠÍKOVÁ64). Bylo zjištěno, že učitelé dávají výrazně přednost kompetencím osobnostním před kompetencemi odbornými a pedagogickými. Tento nežádoucí stav je třeba napravit prostřednictvím vyšší motivace učitelů k rozvoji odborných a pedagogických kompetencí (MIKLOŠÍKOVÁ65, PELCEROVÁ66).

64

MIKLOŠÍKOVÁ, M. Motivace a demotivace středoškolských učitelů. In Novotný, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 110-115. 65 MIKLOŠÍKOVÁ, M. 2009. Kreativita a učitelství odborných předmětů. Ostrava, 183 s. ISBN 978-80248-1952-5.

38

Výuka technických oborů vyžaduje neustálé inovace obsahu i forem. Tyto inovace znamenají úplnou změny celkové strategie výuky. Pro učitele jsou vysoce pracné a časově náročné. Musí se při nich dosáhnout tvořivého uplatnění techniky vedoucí k rozvoji technického myšlení, propojení technických vědomostí, dovedností, postojů, zvýšení samostatnosti a aktivity žáků.

Učitel nemůže pasivně vykládat učivo, ale musí aktivně učit a poznatky postupně předávat žákům tak, aby je byli schopni rozvíjet a osvojovat. Platí, že „Činnost žáka ve vyučovacím procesu je chápána jako systém jejich aktivních a cílevědomých úkonů, během nichž prostřednictvím učiva tvůrčím způsobem poznávají předměty a jevy objektivní skutečnosti“ (cit. dle ČADÍLEK a LOVEČEK67).

Úspěšný učitel se snaží o ucelenost výuky tím, že zařazuje témata, která jsou pro žáky významná, souvisejí s jejich zkušenostmi, jsou pro ně přitažlivá a mohou je proto motivovat (KROPÁČ68).

8. Náměty pro další rozvoj výuky technických předmětů Vzdělávací koncepty na všech úrovních vzdělávací soustavy a v celoživotním vzdělávání je třeba budovat tak, aby vedly k dlouhodobému zájmu o poznání, k rozvoji kreativity a myšlení a k využívání všech dostupných zdrojů a metod poznání. Je žádoucí široká integrace technického vzdělávání do celkového vzdělávání,

Nutno započít studium přírodovědných a technických předmětů od nejmladšího věku s uvážením rozdílných přístupů podle věku žáků: pro nejmladší žáky je vhodné

66

PELCEROVÁ, L.: Rozvoj pedagogických schopností, dovedností a kompetencí učitelů odborných předmětů. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 275-278. 67 ČADÍLEK, M., LOVEČEK, A. Didaktika odborných předmětů. Brno: Masarykova univerzita, 2005. s. 20. 68 KROPÁČ, J. K problému uceleného pojetí výuky obecně technických předmětů. e-Pedagogium [online]. 2004, roč. 4, č. 1. ISSN 1213-7499. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

39

využití kreativních uměleckých postupů, pro starší žáky se doporučují badatelské postupy ve výuce.

Je nutné přeměnit výuku dříve zaměřenou na provádění reproduktivní práce a získávání rutinních dovedností na výuku založenou na tvořivé technické činnosti, která směřuje k rozvíjení osobnosti žáků. Činnost žáků musí být věnována všem fázím tvorby a užívání technosféry. Tím se podněcuje rozvoj uceleného a kritického technického myšlení a tvořivosti žáků (PECINA69). Komplexnost a ucelenost výuky je základem úspěchu výuky technických oborů.

V technických oborech jsou vědomosti a dovednosti nerozborně spjaty. Nelze preferovat jedny na úkor druhých. Je však třeba rozumně redukovat množství informací, které žákům předává školní výuka, a objem rutinních činností při výuce, jako jsou výpočty a výkresy konstrukcí.

Významnou měrou se na koncepci technického vzdělávání budou podílet nové výsledky vědeckého poznání a nově utvářené pedagogické koncepty. Je třeba soustředit pozornost na zformulování nových vzdělávacích programů a zavádění nových metod a postupů do vzdělávacího procesu. Interaktivní a badatelská výuka je v ČR na samém počátku. Rozvoji těchto výukových metod se věnuje stále více škol. Proto lze očekávat, že se během příštích let stanou běžnou rutinou. Širší výuka počítačového modelování je záležitostí nedaleké budoucnosti.

Zásadním požadavkem na učitele je posílení jeho osobního zaujetí pro vyučovaný obor a posílení osobní komunikace s žáky. Ta není ani přibližně nahraditelná elektronickou komunikací. Navíc nadměrné užívání technických komunikačních prostředků vede k nedostatečnému zvládnutí jazyka, citové otupělosti a emoční vyprahlosti. Proto je žádoucí posilovat kontakty žáků a učitelů i mimo školní prostředí tak, aby se zvýšila jejich vzájemná důvěra.

69

PECINA, P. Tvořivost ve vzdělávání žáků. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2008. 99 s.

40

9. Závěr Obsah práce lze shrnout do několika závěrečných tvrzení: •

Příčinou nezájmu o studium technických oborů je jejich obtížnost. Studenti je však považují za užitečnější a perspektivnější pro další život než humanitní obory. Nezájmu o studium technických oborů nutno aktivně čelit pomocí atraktivnější výuky, práce s talenty a pořádáním motivačních jednorázových akcí.

•

Nezbytná je široká integrace technického vzdělávání do celkového vzdělávání. To vyžaduje rozdílný přístup podle věku žáků. Pro nejmladší žáky je vhodné využití kreativních uměleckých postupů, pro starší žáky se doporučují badatelské postupy ve výuce.

•

Základem technického myšlení je myšlení kritické. Pro toho, kdo neovládá kritické myšlení, je technické myšlení nepřístupné a technická gramotnost prakticky nedosažitelná. Proto je kritické myšlení předmětem výuky na všech typech škol bez rozdílu obsahového zaměření a stupně pokročilosti.

•

Technické myšlení je specifickou formou myšlení, neboť je vysoce abstraktní a přitom zároveň zcela konkrétní. Kvůli své komplexnosti je technické myšlení obtížně přístupné netechnicky vzdělaným lidem. Technické postupy myšlení se proto učí v technických školách a v technicky orientovaných předmětech v netechnických školách

•

Výuka technického myšlení musí být ucelená a systematická. Tím se rozumí uspořádání vzdělávacího procesu do uceleného cyklu tvořivého uplatnění techniky žákem.

•

Účinná výuka, směřující k získání technické gramotnosti a rozvoji technického myšlení žáků, přednostně užívá metody výzkumné (badatelská výuka), motivační (interaktivní výuka) a praktické

•

Výuka směřující k osvojení technického myšlení a technické gramotnosti musí zahrnovat také výchovu ke správnému životu. Musí vzbuzovat zvědavost a chuť k učení.

•

Zásadním požadavkem na technické vzdělávání je posílení osobního zaujetí učitele pro vyučovaný obor a posílení osobní komunikace učitele s žáky. Výchova a vzdělávání nemůže být proto koncipována tak, že jejím základem bude elektronická komunikace bez lidské účasti. 41

Práce dovozuje, že interaktivní a badatelská výuka technických oborů je zajímavá a vysoce tvůrčí činnost pro učitele i pro žáky. Podíl tvůrčí práce při takové výuce mnohonásobně převyšuje objem rutinních činností. Interaktivní a badatelská výuka je vysoce efektivní, zajímavá, tvůrčí a náročná. Moderní prostředky, jako jsou technické stavebnice, interaktivní výukové panely, interaktivní tabule a počítačové modelování, umožňují zapojení všech věkových kategorií do výuky. Tradiční laboratoře, dílny a výukové provozy jsou pro žáky mnohem zajímavější, pokud se kombinují s moderními výukovými prostředky.

Vývoj moderních metod výuky technických předmětů, jako je počítačové modelování, má velkou budoucnost. Představuje vysoce motivující výzvu pro učitele, neboť slibuje přinést zásadní zlom do zatím nepříznivého trendu, kdy klesá zájem žáků o technické obory. Úplné spojení výpočetní techniky, komunikační techniky a technologie projektování, výroby a simulace užívání technosféry je zásadně novým civilizačním prvkem západní společnosti.

Literární zdroje 1.

BEDNÁROVÁ, R., DUFEK, O. Didaktické hry ve fyzice s využitím interaktivní tabule. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 6-9. ISBN 978-80-7414-353-3.

2.

ČADÍLEK,

M.

Didaktika

praktického

vyučování

I.

Brno:

Akademické

nakladatelství CERM, s. r. o., 2003. 104 s. 3.

ČADÍLEK, M., LOVEČEK, A. Didaktika odborných předmětů. Brno: Masarykova univerzita, 2005. 175 s.

4.

ČADÍLEK, M., STEJSKALOVÁ, P. Didaktika praktického vyučování II. Brno: Masarykova univerzita, 2005. 69 s.

5.

DOSTÁL, J. Efektivnost výuky s využitím elektrotechnických stavebnic. In PAVLOVKIN, J. Technické vzdelávanie ako súčasť všeobecného vzdelávania 42

2005. 1. vyd. Banská Bystrica: Univerzita Mateja Bela, 2005, s. 97-99. ISBN 808083-151-3. 6.

DOSTÁL, J. Interaktivní tabule ve výuce. Journal of Technology and Information Education (on-line), 2009, roč. 1, č. 3, s. 11-16. ISSN 1803-537X (print). ISSN 1803-6805 (on-line).

7.

DOSTÁL, J. Multimediální, hypertextové a hypermediální učební pomůcky – trend soudobého vzdělávání. Časopis pro technickou a informační výchovu, 2009, roč. 1, č. 2, s. 18-23. ISSN 1803-537X (print). ISSN 1803-6805 (on-line).

8.

DOSTÁL, J. Výukové programy. Olomouc: Univerzita Palackého, 2011. 67 s. ISBN 978-80-244-2782-9.

9.

DOSTÁL, J. Teoretické základy technických předmětů (přednášky). Olomouc: Univerzita Palackého, 2011. 69 s. ISBN 978-80-244-2826-0.

10. DOSTÁL, J. Teoretické základy technických předmětů (cvičení). Olomouc: Univerzita Palackého, 2011. 61 s. ISBN 978-80-244-2825-3. 11. DOSTÁL, J. Experiment jako součást badatelsky orientované výuky. In HAVELKA, M., CHRÁSKA, M., KLEMENT, M., SERAFÍN, Č. Trendy ve vzdělávání. Olomouc: Univerzita Palackého, 2013, s. 9-19. ISSN 1805-8949. 12. DOSTÁL, J. Badatelsky orientovaná výuka jako trend soudobého vzdělávání. ePedagogium, 2013, roč. 13, č. 3, s. 81-93. ISSN 1213-749. 13. DRAHOVZAL, J., KILIÁN, O., KOHOUTEK, R. Didaktika odborných předmětů. Brno: Paido, 1997. 156 s. ISBN 80-85931-35-4. 14. HAVELKA, M., SERAFÍN, Č. Konstrukční a elektrotechnické stavebnice ve výuce obecně technického předmětu. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 2003. 170 s. ISBN 80-244-0647-0. 15. HÖFER, G., SVOBODA, E. Některé výsledky celostátního výzkumu „Vztah žáků ZŠ a SŠ k výuce obecně a zvláště pak k výuce fyziky“. In RAUNER, K. Moderní trendy v přípravě učitelů fyziky 2. Plzeň: Západočeská Univerzita, 2005, s. 52-70. ISBN 80-7043-418-X. 16. HRABAL, V., PAVELKOVÁ, I. Jaký jsem učitel. Portál: Praha, 2010. 240 s. ISBN 978-80-7367-755-8.

43

17. CHRZOVÁ, M. Metoda projektové techniky. In Modernizace vysokoškolské výuky technických předmětů. Hradec Králové: Gaudeamus, 2000, s. 77-79. ISBN 807041-723-4. 18. GRECMANOVÁ, H., URBANOVSKÁ, E. Aktivizační metody ve výuce, prostředek ŠVP. 1.vyd. Olomouc: Hanex, 2007. 178 s. ISBN 978-8085783-73-5. 19. CHLUP, O. Výchova v zrcadle pramenů I. Praha: Dědictví Komenského za účasti Pedagogické fakulty v Praze, 1984. 408 s. 20. KOMENSKÝ, J. A. Obecná porada o nápravě věcí lidských. 1. vyd. Praha: Svoboda, 1992. 595 s. ISBN 80-205-0224. 21. KROPÁČ, J., KUBÍČEK, Z., CHRÁSKA, M., HAVELKA, M. Didaktika technických předmětů: vybrané kapitoly. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 2004. 223 s. ISBN 80-244-0848-1. 22. KROTKÝ, J. Výzkum v oblasti struktury a forem multimediálních učebnic. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 193-196. ISBN 978-80-7414-353-3. 23. KROTKÝ, J., KOCUR, P. Současné trendy v tvorbě multimediálních učebnic. In Technické vzdelávanie ako súčasť všeobecného vzdelávania. 1 diel. Banská Bystrica: Univerzita Mateja Bela, 2009, s. 253-257. ISBN: 978-80-8083-878-2. 24. MATĚJUS, J., ŠEDIVÝ, J. Tvorba multimediálních opor výuky parametrického a volného modelování. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 223-226. ISBN 978-80-7414-353-3. 25. MIKLOŠÍKOVÁ, M. Zatraktivnění výuky technických předmětů na středních odborných školách technického směru. In Technické vzdelávanie ako súčasť všeobecného vzdelávania. 1 diel. Banská Bystrica: Univerzita Mateja Bela, 2008, s. 204-209. ISBN: 978-80-8083-721-1. 26. MIKLOŠÍKOVÁ, M. Kreativita a učitelství odborných předmětů. Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita, 2009. 183 s. ISBN: 978-80-248-1952-5. 27. MIKLOŠÍKOVÁ, M. Motivace a demotivace středoškolských učitelů. In Novotný, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad 44

Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 110-115. ISBN 978-807414-353-3. 28. NÁPRSTKOVÁ, N. Catia V5 a její výuka na FVTM UJEP. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 237-240. ISBN 978-80-7414-353-3. 29. NOVOTNÝ, J., HONZÍKOVÁ, J., MACH, P. Alternativní přístupy k technické výchově. 1. vyd., Plzeň: ZČU, 2008. 264 s. CD ISBN 978-80-7043-626-4. 30. PALEČKOVÁ, J. a kol. Hlavní zjištění výzkumu PISA 2006 : Poradí si žáci s přírodními vědami? Praha: Ústav pro informace ve vzdělávání, 2007. 24 s. ISBN 978-80-211-0541-6. 31. PECINA, P. Tvořivost ve vzdělávání žáků. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2008. 99 s. ISBN 978-80-210-4551-4. 32. PELCEROVÁ, L.: Rozvoj pedagogických schopností, dovedností a kompetencí učitelů odborných předmětů. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 275-278. ISBN 978-80-7414-353-3. 33. PEŠKOVÁ, J., CACH, J., SVATOŠ, M. (editoři). Pocta Univerzity Karlovy J. A. Komenskému. Vyd. 1. Praha: Karolinum, 1991. 422 s. 34. PEŠKOVÁ, J., KOŽÍK, F. (editoři). Všichni na jednom jevišti světa. Praha: Svoboda, 1991. 96 s. 35. PURKYNĚ, J. E. Útržky z deníku zemřelého přírodovědce. Praha: Academia, 2010. 332 s. 36. SEDLÁČEK, M., ZAHUMENSKÁ, J. Úvaha nad využitím multimediálních výukových programů s ohledem na motivační činitele žáka. In Modernizace vysokoškolské výuky technických předmětů. Hradec Králové: Gaudeamus, 2003, s. 152-155. ISBN 80-7041-545-2. 37. SEMRÁDOVÁ, I., BÍLEK, M. Širší společenské souvislosti přírodovědného a technického vzdělávání. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického vzdělávání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 320-328. 38. ŠEDIVÝ, J., HUBÁLOVSKÝ, Š. Současná digitální komunikace a koncept virtuální univerzity. In NOVOTNÝ, J., ZUKERSTEIN, J. Strategie technického 45

vzdělání v reflexi doby. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011, s. 354-357. 39. ŠKÁRA, I. Úvod do teorie technického vzdělávání a technické výchovy žáků základní školy. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 1993. 69 s. ISBN 80-2100743-5.

Elektronické zdroje 1.

DOSTÁL, J. Interaktivní tabule – významný přínos pro vzdělávání. Česká škola [online]. 2009 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

2.

ESL a.s. Interaktivní výukový systém [online]. 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

3.

HELLER, V. Interaktivní tabule v přípravě budoucích učitelů fyziky [online]. Ústí nad Labem: Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, 2011 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:


priprave-budoucich-ucitelu-fyziky> 4.

INFOGRAM – Portál pro podporu informační gramotnosti Klasifikace vyučovacích metod [online]. 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

5.

KLOOSTER, D. Co je kritické myšlení [online]? 2000 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: <www.p4c.cz/repository/co-je-kriticke-mysleni_4c299bb13818a.doc>

6.

KREJČÍ, A. Víra v internet a kritické myšlení [online]. 2011 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

7.

KROPÁČ, J. K problému uceleného pojetí výuky obecně technických předmětů. ePedagogium [online]. 2004, roč. 4, č. 1. ISSN 1213-7499. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

8.

KROPÁČ, J., HAVELKA, M. Poznámky k pojmu „Technické myšlení“ [online]. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

46

9.

KROTKÝ, J. Interaktivní výuka v kontextu nových zařízení a pomůcek [online]. 2012 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: http://www.cdmvt.cz/node/306>

10. LEVY, P., LAMERAS, P., MCKINNEY, P., FORD, N. The Pathway to Inquiry Based Science Teaching [online]. 96 s. 2011 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 11. MŠMT Důvody nezájmu žáků o přírodovědné a technické obory. Výzkumná zpráva [online].

2008

[cit.

3.

listopadu

2014].

62

s.

Dostupný z WWW:

12. MŠMT Průzkum požadavků zaměstnavatelů na absolventy technických a přírodovědných oborů. Výzkumná zpráva [online]. 2010 [cit. 3. listopadu 2014]. 87 s. Dostupný z WWW: 13. MŠMT Studie zahraničních zkučeností s podporou zájmu o technické a přírodovědné obory. Výzkumná zpráva [online]. 2010 [cit. 3. listopadu 2014]. 325 s. Dostupný z WWW: http://www.generacey.cz/uploads/ke_stazeni/Studie_zahranicnich_zkusenosti.pdf> 14. OECD Education for innovation: the role of arts and STEM education. Workshop Summary Report OECD/France Workshop, 23–24 May 2011 [online]. [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 15. PIŤHA, P. Velká iluze českého školství [online]. 2008 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 16. SCIO Vzdělávání STEM? Anebo STEAM, STREAM či STEAMIE [online]? 2014 [cit.

3.

listopadu

2014].

Dostupný z WWW:


vzdelavani/trendy-ve-vzdelavani/stem.asp> 17. ŠVARCOVÁ, E. Výchova ke kritickému myšlení [online]. 2010 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW: 47

18. TRNKA, J. Využití IBSE při výuce fyziky [online]. 2014 [cit. 3. listopadu 2014]. Dostupný z WWW:

Seznam zkratek CAD

Computer Aided Design

CAE

Computer Aided Engineering

CAM

Computer Aided Manufacturing

CAx

Computer Aided Design, Engineering, and Manufacturing

IBSE

Inquiry Based Science Education

MŠMT

Ministerstvi školství mládeže a tělovýchovy

OECD

Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj

PISA

Programme for International Student Assessment

PLM

Product Lifecycle Management

STEM

Science, Technology, Engineering, Mathematics

STEAM

Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics

STEAMIE Science, Technology, Engineering, Arts, Mathematics include everyone STREAM Science, Technology, Reading, Engineering, Arts, Mathematics

48