To je ale SÍLA. (aneb zábavná fyzika pro 1. stupeň ZŠ)

Univerzita Hradec Králové Pedagogická fakulta Ústav primární a preprimární edukace

To je ale SÍLA (aneb zábavná fyzika pro 1. stupeň ZŠ)

Diplomová práce

Autor:

Iva Čapounová

Studijní program:

M 7503 Učitelství pro základní školy

Studijní obor:

Učitelství pro 1. stupeň ZŠ

Vedoucí práce:

RNDr. Michaela Křížová, PhD.

Hradec Králové

2016

UNIVERZITA HRADEC KRÁLOVÉ Pedagogická fakulta Akademický rok 2015/2016

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Jméno a příjmení: Osobní číslo: Studijní program:

Iva Čapounová P11771 M7503 Učitelství pro základní školy (1. stupeň) Učitelství pro 1. stupeň základní školy To je ale SÍLA aneb zábavná fyzika pro 1. stupeň ZŠ Ústav primární a preprimární edukace

Studijní obor: Název tématu: Zadávající katedra:

Z á s a d y p r o v y p r a c o v á n í: Téma SÍLA je významné a široké fyzikální téma, které se dá velmi vhodně zařadit již do výuky přírodovědy na 1. stupni ZŠ, neboť silové účinky můžeme pozorovat kolem nás v každodenním životě. V teoretické části diplomové práce bude zmapován výskyt učiva o silách v různých učebnicích prvouky a přírodovědy na 1. stupni ZŠ. Zaměříme se zejména na sílu gravitační, tahovou, magnetickou a třecí. Hlavním cílem práce bude vypracovat zajímavé a motivační materiály, které pomohou žákům s pochopením daného tématu a učitelům umožní procvičení i ověření požadovaných znalostí a dovedností. Budou vypracovány pracovní listy a podrobné návody k jednoduchým školním i domácím experimentům, které budou doplněny o metodické materiály. Vhodnost a užitečnost vypracovaných materiálů autorka ověří při své pedagogické praxi. Učebnice prvouky a přírodovědy pro 1. stupeň ZŠ Učebnice fyziky pro 6.-9. ročník ZŠ RVP Vedoucí diplomové práce: Oponent diplomové práce: Datum zadání diplomové práce:

RNDr. Michaela Křížová, Ph.D. Katedra fyziky doc. PeadDr. Martina Maněnová, Ph.D. 27.11.2014

Termín odevzdání diplomové práce:

doc. PhDr. František Vaníček, Ph.D. děkan

PhDr. Pavel Zikl, Ph.D. vedoucí katedry

Prohlášení

Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracovala (pod vedením vedoucí diplomové práce) samostatně a uvedla jsem všechny použité prameny a literaturu. V Hradci Králové dne

Anotace

ČAPOUNOVÁ, Iva. To je ale SÍLA aneb zábavná fyzika pro 1. stupeň ZŠ. Hradec Králové: Pedagogická fakulta Univerzity Hradec Králové, 2016. 114 s. Diplomová práce.

Téma síla je významným a širokým předmětem fyzikálního zkoumání, které se dá velmi vhodně zařadit již do výuky přírodovědy na 1. stupni ZŠ, neboť silové účinky můžeme pozorovat kolem nás v každodenním životě. V teoretické části diplomové práce bude zmapován výskyt učiva o silách v různých učebnicích prvouky a přírodovědy na 1. stupni ZŠ. Zaměříme se zejména na sílu gravitační, třecí, magnetickou a elektrickou. Hlavním cílem práce je vypracovat zajímavé a motivační materiály, které pomohou žákům s pochopením daného tématu a učitelům umožní procvičení i ověření požadovaných znalostí a dovedností. Součástí práce jsou pracovní listy a podrobné návody k jednoduchým školním i domácím experimentům, doplněné o metodické materiály. Vhodnost a užitečnost vypracovaných materiálů autorka sama ověřila při své pedagogické praxi.

Klíčová slova: síla, činnostní vyučování, pracovní list, experiment.

Annotation

ČAPOUNOVÁ, Iva. What´s the POWER (Funny Physics for First Grade of Elementary School) Hradec Králové: Pedagogická fakulta Univerzity Hradec Králové, 2016. 114 pp. Diploma Degree Thesis.

The theme of power is an important and broad physical subject of interest which is very suitable to be included already into the science lessons of the first grade of the basic school as the power effects we can watch around us in everyday life. In the theoretical part of the thesis, the existence of powers education in various basic school first grade science textbooks will be mapped. We will focus mostly at the gravitational power, friction, magnetic and electric power. The main goal of the work is to create interesting and motivating materials which will help the pupils to understand the given theme and the teachers will allow to exercise and proove the required knowledge and capabilities. Part of the thesis there are also worksheets and detailed guides to particular school as well as home experiments completed by methodical materials. The suitability and usefulness of the prepared material have been proved by the author herself during her own pedagogcial work experience.

Key words: power, learning by doing, worksheet, experiment

Obsah Úvod .............................................................................................................................................. 7 1 Teoretická část ........................................................................................................................... 9 1.1 Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání ....................................................... 9 1.2 Klíčové kompetence .......................................................................................................... 11 1.3 Průřezová témata .............................................................................................................. 11 1.4 Činnostní učení .................................................................................................................. 12 2 Vliv činnostního učení na všestranný rozvoj osobnosti žáka ................................................... 13 3 Současná situace na školách .................................................................................................... 17 4 Analýza vybraných učebnic prvouky a přírodovědy s akcentem na zkoumanou problematiku ..................................................................................................................................................... 18 4.1 Učebnice pro 3. ročník ...................................................................................................... 18 4.2 Učebnice pro 4. ročník ...................................................................................................... 19 4.3 Učebnice pro 5. ročník ...................................................................................................... 23 5 Zábavná věda ........................................................................................................................... 30 5.1 Inspirace ............................................................................................................................ 31 5.2 Používané metody a formy práce ..................................................................................... 32 5.3 Cíle práce kroužku “Zábavná věda“ .................................................................................. 35 5.4 Tematické okruhy zpracované v této DP .......................................................................... 37 6 Analýza výsledků činnosti kroužku, srovnání s inspiračními zdroji ........................................ 103 6.1 Reflexe z jiných ročníků ................................................................................................... 107 Závěr.......................................................................................................................................... 109 Seznam použité literatury ......................................................................................................... 111 Přílohy ....................................................................................................................................... 115

Úvod Současná rychle se měnící a vyvíjející společnost nutně potřebuje reformy na mnoha úrovních, v mnoha oblastech. Jednou z těchto oblastí je bezesporu oblast vzdělávání, v prvé řadě vzdělávání primárního, neboť právě jím prochází takřka 100% celé české populace. Konceptuální změny ale přicházejí pomalu, s obtížemi, a vždy bohužel …trochu opožděně. Jako učitelka na prvním stupni základní školy cítím ale osobně povinnost a především nutnost velice často aktualizovat a zvažovat účinnost vyučovacích metod a využívaných výukových postupů. Zatímco před čtvrtstoletím převládal na stupíncích ve třídách na prvním stupni výklad z úst téměř vševědoucího učitele, dnes bychom s takovým přístupem těžko obstáli. Změnila se doba, změnili se lidé, jiní jsou tedy rodiče, nebylo by něco v pořádku, kdyby se nezměnily i děti. Jsou jiné - jsou moderní. Pominu slangové dělení žáků z poslední doby na “papírové“ a “nepapírové“ (rozuměj s individuálním vzdělávacím plánem a bez něj), nechci žáky dělit ani škatulkovat. Ráda bych jim vyšla vstříc se všemi jejich normalitami i abnormalitami, se všemi individuálními rozdíly, které s sebou nesou životem vinou či zásluhou genetických dispozic, sociálního zázemí či takzvaně vinou doby, ať už tím rozumíme cokoli. Současná koncepce primárního vzdělávání má pro učitele jednu nespornou výhodu v možnosti přizpůsobit si v rámci možností objem, obsah i posloupnost učiva tak, jak to odpovídá jeho přesvědčení, ale hlavně, jak to nejlépe vyhovuje jeho žákům. To samozřejmě vyžaduje, aby učitel své žáky znal, sledoval jejich vývoj, změny zájmů a konstelace třídních vztahů a klimatu třídy. V reakci na to pak učitel volí metody a formy výuky a celkovou výstavbu vyučovacích hodin či lekcí. K volbě tématu své diplomové práce (dále DP) jsem dospěla s přihlédnutím k vlastnímu zájmu o “činnostní učení“ (Křováčková, Skutil, 2014) a o problematiku environmentální výchovy na prvním stupni základní školy. Jsem osobně přesvědčená, a každodenní praxe mi to opakovaně potvrzuje, že prakticky pojatá výuka a propojení učiva s životními zkušenostmi a praxí žáků jsou tou nejlepší motivací pro to, aby se žáci vyučování účastnili rádi, aktivně a s vysokým nasazením. Zároveň v nich získané zkušenosti zanechávají silnou stopu a informace dlouho přetrvávají. Tématem mé diplomové práce je možnost začlenění zkoumání a jednoduchého vysvětlení některých fyzikálních jevů žákům prvního stupně základní školy na základě jejich 7

vlastního pozorování, provádění pokusů a porovnávání těchto zkušeností s jejich vlastními prekoncepty, se kterými už do školy vstupují. Díky aktivitám popsaným v této diplomové práci může být pro učitele snazší vysvětlit žákům některé fyzikální jevy, se kterými se žáci odmala běžně setkávají, ale o jejichž existenci ani principu zatím ve většině případů vůbec neuvažují. Cílem práce je sestavení a praktické ověření metodicky propracovaného postupu žákovských aktivit zaměřených na zkoumání různých druhů síly, které budou moci být s drobnými úpravami použity ve výuce téměř všech ročníků prvního stupně základní školy, samozřejmě s pochopitelnou výjimkou v prvním ročníku. Společně s těmito postupy budou vytvořeny i pracovní listy, které umožní žákům získané informace zaznamenat a tím si je lépe utřídit a upevnit. Zaměřit se chci především na třecí a tahovou sílu, valivý odpor a na sílu gravitační, magnetickou a elektrickou. Východiskem mé diplomové práce a současně obsahem její teoretické části je analýza dostupných učebnic a cvičebnic prvouky a přírodovědy pro různé ročníky prvního stupně základní školy a zjištění, v jakém rozsahu a jakými metodami je v nich problematika různých druhů síly zpracována a pojata. V návaznosti na toto šetření budou v praktické části vypracovány metodické postupy a pracovní listy (dále PL), které budou využitelné ve výuce na prvním stupni základní školy a které učivo žákům zprostředkují zábavnou, hravou a především aktivní formou.

8

1 Teoretická část Moderní doba a technologie přináší množství nových metod a postupů, jak žákům zprostředkovat školní učivo. Zároveň se ale stále častěji setkáváme s faktem, že žák, který snadno a s přehledem ovládá nejmodernější techniku, nechápe základní principy existence a fungování věcí na Zemi a nedovede správně a bezpečně manipulovat s předměty denní potřeby. Je to dáno především tím, že se žáci čím dál méně často dostanou do přímého kontaktu se skutečnými věcmi, výrobními nástroji, měřicími přístroji, omezuje se čas, který tráví vlastnoručním konstruováním nebo pokusničením. Projekční technika umožňuje všechny tyto zkušenosti žákům zprostředkovat přes promítací plátno nebo přes interaktivní tabuli, což ovšem, jak všichni uznáme, není totéž. Pro další práci je na tomto místě důležité vysvětlit některé stěžejní pojmy, které se v následujícím textu objeví, a sjednotit tak vnímání jejich důležitosti a vlivu na základní vzdělávání.

1.1 Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávaní (dále jen RVP ZV) je kurikulární dokument vymezující základní rámec pro tvorbu všech školních vzdělávacích programů a tím pro vzdělávání všech žáků základních škol v České republice. Vychází se zde z nové strategie vzdělávání podporující celoživotní učení a zdůrazňující propojenost klíčových kompetencí žáků se vzdělávacím obsahem a především praktickou uplatnitelnost získaných vědomostí a dovedností v životě (RVP ZV, 2016). RVP ZV principiálně 

„vymezuje vše, co je společné a nezbytné v povinném základním vzdělávání žáků, včetně vzdělávání v odpovídajících ročnících víceletých středních škol,



specifikuje úroveň klíčových kompetencí, jíž by měli žáci dosáhnout na konci základního vzdělávání,



vymezuje vzdělávací obsah – očekávané výstupy a učivo,



zařazuje jako závaznou součást základního vzdělávání průřezová témata s výrazně formativními funkcemi,



stanovuje standardy pro základní vzdělávání, jejichž smyslem je účinně napomáhat při dosahování cílů stanovených v RVP ZV,

9



podporuje komplexní přístup k realizaci vzdělávacího obsahu, včetně možnosti jeho vhodného propojování, a předpokládá volbu různých vzdělávacích postupů, odlišných metod, forem výuky a využití všech podpůrných opatření ve shodě s individuálními potřebami žáků,



umožňuje modifikaci vzdělávacího obsahu, rozsahu a zaměření výuky, metod práce a zařazení dalších podpůrných opatření pro vzdělávání žáků se speciálními vzdělávacími potřebami, žáků nadaných a mimořádně nadaných,



je podkladem pro všechny střední školy při stanovování požadavků přijímacího řízení pro vstup do středního vzdělávání.“ (RVP ZV, 2016, s. 6).

Dle tohoto dokumentu má základní vzdělávání několik zásadních cílů, které by měla škola různými metodami a formami vzdělávání naplňovat. „Základní vzdělávání má žákům pomoci utvářet a postupně rozvíjet klíčové kompetence a poskytnout spolehlivý základ všeobecného vzdělání orientovaného zejména na situace blízké životu a na praktické jednání.

V základním vzdělávání se proto usiluje o

naplňování těchto cílů: 

umožnit žákům osvojit si strategie učení a motivovat je pro celoživotní učení,



podněcovat žáky k tvořivému myšlení, logickému uvažování a k řešení problémů,



vést žáky k všestranné, účinné a otevřené komunikaci,



rozvíjet u žáků schopnost spolupracovat a respektovat práci a úspěchy vlastní i druhých,



připravovat žáky k tomu, aby se projevovali jako svébytné, svobodné a zodpovědné osobnosti, uplatňovali svá práva a naplňovali své povinnosti,



vytvářet u žáků potřebu projevovat pozitivní city v chování, jednání a v prožívání životních situací; rozvíjet vnímavost a citlivé vztahy k lidem, prostředí i k přírodě,



učit žáky aktivně rozvíjet a chránit fyzické, duševní a sociální zdraví a být za ně odpovědný,



vést žáky k toleranci a ohleduplnosti k jiným lidem, jejich kulturám a duchovním hodnotám, učit je žít společně s ostatními lidmi,



pomáhat žákům poznávat a rozvíjet vlastní schopnosti v souladu s reálnými možnosti a uplatňovat je spolu s osvojenými vědomostmi a dovednostmi při rozhodování o vlastní životní a profesní orientaci.“ (RVP ZV, 2016, s. 8-9).

10

„Vzdělávací obsah základního vzdělávání je v RVP ZV orientačně rozdělen do devíti vzdělávacích oblastí“ (RVP ZV, 2016, s. 14), z nichž prvního stupně základní školy se týkají jen některé oblasti, které jsou tvořeny jedním nebo více vzdělávacími obory, které uvádím v závorkách. Jsou to: 

Jazyk a jazyková komunikace (Český jazyk, Cizí jazyk)



Matematika a její aplikace



Informační a komunikační technologie



Člověk a jeho svět



Umění a kultura (Hudební výchova, Výtvarná výchova)



Člověk a zdraví (Tělesná výchova)



Člověk a svět práce (RVP ZV, 2016).

1.2 Klíčové kompetence „Klíčové kompetence představují souhrn vědomostí, dovedností, schopností, postojů a hodnot důležitých pro osobní rozvoj a uplatnění každého člena společnosti.“ (RVP ZV, 2016, s. 10). RVP ZV definuje následujících šest klíčových kompetencí: 

kompetence k učení,



kompetence k řešení problémů,



kompetence komunikativní,



kompetence sociální a personální,



kompetence občanské,



kompetence pracovní (RVP ZV, 2016).

1.3 Průřezová témata Průřezová témata se podle RVP ZV zabývají aktuálními tématy dneška, čímž se stávají nepostradatelnou součástí základního vzdělání moderního člověka. Mají výrazně formativní funkci v oblasti postojů a hodnot žáků především tím, že rozvíjejí osobnosti žáků pobídkou ke vzájemné spolupráci mezi sebou, ale též příležitostí k individuálnímu uplatnění. Průřezová témata svým komplexním charakterem umožňují propojení vzdělávacích obsahů všech oborů. Systematicky v žácích vytváří propojený, ucelený

11

pohled na danou problematiku a umožňuje jim lepší a všestrannější rozvoj. Průřezová témata jsou nedílnou součástí základního vzdělávání. (RVP ZV, 2016). „V etapě základního vzdělávání jsou vymezena tato průřezová témata: 

Osobnostní a sociální výchova



Výchova demokratického občana



Výchova k myšlení v evropských a globálních souvislostech



Multikulturní výchova



Environmentální výchova



Mediální výchova (RVP ZV, 2016, s. 125).

Jejich zaměření je blíže specifikováno ve výše zmíněném dokumentu a vyplývá i z jejich názvu.

1.4 Činnostní učení Jak píše Křováčková, „činnostní učení lze charakterizovat jako objevování nových poznatků cestou samostatného uvažování, při kterém žák získává nové vědomosti a dovednosti vlastní činností a aktivně se podílí na vlastním vzdělávání. Žák projevuje vlastní iniciativu, využívá svých zkušeností, samostatně vymýšlí nové úkoly, provádí pokusy, tvoří, diskutuje a vyvozuje závěry. Činnostní učení podporuje komunikaci, zapojení všech žáků do výuky, rozvíjí pracovní činnosti, motivaci, chuť a schopnost učit se. … Vede přirozenou cestou k rozvoji tvořivosti, aktivity a logického myšlení.“ (Křováčková, Skutil & kol., 2014, s. 113). Právě vlastní činnost a aktivita žáků je tím, co jim přináší poznání nejpřirozenější formou, na úrovni vlastního fyzického prožitku či zážitku, často humorného. S činnostním učením tedy úzce souvisí i učení prožitkové, s nímž má mnohé shodné aspekty. Je to především vlastní iniciativa žáků, jejich vlastní zážitky a prožitky. Žák svým aktivním přístupem k činnostem postupně rozkrývá problém, proniká do jeho podstaty podle svých schopností a rozvíjí nové dovednosti při hledání a nacházení řešení objevujících se otázek svým vlastním tempem. To mu přináší uspokojení a pozitivní sebehodnocení. Pro svou spontánnost a přirozenost je tento způsob učení vlastní právě dětem předškolního a mladšího školního věku. (Křováčková, Skutil & kol., 2014).

12

2 Vliv činnostního učení na všestranný rozvoj osobnosti žáka Díky činnostem podrobně popsaným v praktické části této DP, které byly ve všech bodech se žáky i prováděny, rozvíjejí žáci klíčové kompetence jmenované v RVP ZV a naplňují cíle vzdělávání definované v RVP ZV. Navíc získávají další zkušenosti s činnostmi spojenými s praktickým životem. Komplexnost přírodovědného učiva velice dobře umožňuje experimentování a činnosti spojené se zkoumáním přírodních jevů použít jako jedny z nejdůležitějších a nejúčinnějších metod pro naplnění všech klíčových kompetencí, o kterých hovoří RVP ZV (2016): Kompetence k učení jsou při výše zmíněných činnostech naplňovány tím, že žák 

volí vhodné způsoby, metody a strategie své činnosti vedoucí k dosažení vytčeného cíle,



naplánuje si a zorganizuje experiment, který následně provede,



využívá svých znalostí při všech praktických činnostech, vyhledává nové informace a efektivně je využívá,



operuje s obecně užívanými termíny a symboly,



výsledky své práce porovnává, posuzuje,



vyvozuje závěry pro využití svých nově nabytých znalostí a dovedností do budoucna,



kriticky hodnotí svou práci, pracuje s chybou, uvědomuje si důležitost dalšího vzdělávání.

Kompetence k řešení problémů jsou rozvíjeny tím, že žák 

zkoumá problémovou situaci a vnímá ji jako výzvu k řešení,



přemýšlí o výskytu a příčinách nesrovnalostí v problémové situaci,



zapojením vlastní iniciativy, zkušeností, invence a úsudku naplánuje způsob řešení problémové situace,



vyhledává a porovnává nové informace potřebné k vyřešení problémové situace,



je schopen divergentního myšlení a uvažování při hledání variant řešení,



je schopen prakticky ověřit a dokázat správnost svého řešení, využívá k tomu nejrůznější postupy,



o výsledcích své práce dokáže diskutovat, obhajovat je a kriticky zhodnotit,

13



vytrvale hledá řešení i přes dílčí nezdary.

Komunikativní kompetence se daří naplňovat díky činnostem, při kterých se žák 

učí vyjadřovat výstižně, souvisle, věcně a kultivovaně v ústním i písemném projevu,



učí logicky formulovat své myšlenky a názory,

 učí být plnocenným účastníkem diskuse, zapojovat se do diskuse,  učí využívat svých komunikačních dovedností k vytváření a upevňování vztahů potřebných ke kvalitní spolupráci s ostatními. Kompetence sociální a personální jsou vrchovatou měrou při činnostním vyučování naplňovány tím, že žák 

chápe potřebu spolupráce při řešení problémů,



dokáže přijmout a ocenit radu a zkušenost jiných lidí,



učí se respektu k práci a názorům jiných lidí,



účinně spolupracuje v týmu, přispívá k úspěchu celé skupiny,



dodržuje dohodnutá pravidla práce,



celým svým přístupem, aktivitou a komunikací přispívá k utváření příjemné atmosféry ve třídě,



dokáže být nápomocen tam, kde to je třeba, a zároveň umí o pomoc požádat a přijmout ji,



je schopen sebereflexe, která podporuje jeho vlastní sebedůvěru a sebeúctu.

Kompetence občanské jsou rozvíjeny aktivitami, při nichž žák 

dokáže respektovat názor jiných lidí,



dokáže se přizpůsobit nové situace a zodpovědně se rozhodnout o jejím řešení,



učí se chápat propojenost všech jevů na zemi, vnímat komplexnost environmentálních problémů a aktivně respektovat požadavky na kvalitní životní prostředí.

Kompetence pracovní jsou poslední skupinou kompetencí definovanými v RVP ZV, které jsou díky činnostnímu učení přírodovědného učiva rozvíjeny. Očekávané výstupy úzce související s aktivitou žáků při tomto způsobu výuky jsou především tyto:

14

Žák  dodržuje pravidla práce, plní své povinnosti,  pracuje podle návodu, instrukcí,  rozvíjí manuální zručnost,  bezpečně a ohleduplně manipuluje s materiálem, nástroji a vybavením,  při všech činnostech dbá nejen o výsledky, ale též o hospodárnost, ochranu zdraví svého i zdraví jiných lidí a ochranu životního prostředí,  na základě svých znalostí a zkušeností se může lépe rozhodnout o svém dalším vzdělávání a profesním zaměření (RVP ZV, 2016). Problematika zpracovaná v této DP zasahuje z hlediska oblastí vzdělávání definovaných RVP ZV největší měrou do oblasti “Matematika a její aplikace“ a především pak do oblasti “Člověk a jeho svět“. Prolíná se průřezovým tématem “Environmentální výchova“, ale dotýká se i dalších průřezových témat definovaných v RVP ZV, především pak témat “Osobnostní a sociální výchova“ a “Výchova k myšlení v evropských a globálních souvislostech“. Cílem nabídnutých činností pro žáky není v žádném případě předčasné seznamování s učivem fyziky vyšších ročníků, ale rozvoj jejich aktivity směrem k poznání některých fyzikálních zákonitostí způsobem, který je jim přirozený – hrou a experimentováním. Zároveň se výstupy těchto činností opírají o očekávané výstupy v RVP ZV v 1. i 2. období především v tematickém okruhu “Rozmanitost přírody“, konkrétně v 1. období „provádí jednoduché pokusy u skupiny známých látek, určuje jejich společné a rozdílné vlastnosti a změří základní veličiny pomocí jednoduchých nástrojů a přístrojů“ (RVP ZV, 2016, s. 47) a pro 2. období „objevuje a zjišťuje propojenost prvků živé a neživé přírody, princip rovnováhy přírody a nachází souvislosti mezi konečným vzhledem přírody a činností člověka“ a „založí jednoduchý pokus, naplánuje a zdůvodní postup, vyhodnotí a vysvětlí výsledky pokusu“ (RVP ZV, 2016, s. 48). Vlastní aktivity žáků při experimentování a manipulaci s pomůckami také zjevně naplňují cíle vzdělávací oblasti “Člověk a svět práce“. „Žáci se učí pracovat s různými materiály a osvojují si základní pracovní dovednosti a návyky. Učí se plánovat, organizovat a hodnotit pracovní činnost samostatně i v týmu. Ve všech tematických okruzích jsou žáci soustavně vedeni k dodržování zásad bezpečnosti a hygieny při práci.“ (RVP ZV, 2016, s. 103). Při sledování žáků při jednotlivých činnostech popisovaných v praktické části 15

této DP je zřejmé, že ve vrchovaté míře dochází k naplňování většiny z cílů, které si vzdělávací oblast “Člověk a svět práce“ klade. Ať se jedná o osvojování základních pracovních dovedností a návyků, schopnost plánování práce, používání rozličných nástrojů, nářadí a pomůcek, rozvíjení vytrvalosti a cílevědomosti, ale především autentické a objektivní poznávání okolního světa a seznámení se s rozličnými aspekty lidské činnosti. Tím vším dochází k rozvoji žákovy vlastní sebedůvěry, k seberealizaci a k poznání a rozvoji vlastních schopností a možností (RVP ZV, 2016). Z výše uvedených faktů vyplývá, že jednou z nejvhodnějších výukových metod vedoucí k naplňování hlavních i dílčích cílů RVP ZV v přírodovědné oblasti je praktická činnost žáků, experimentování, pozorování, manipulace s modely a vlastní prožitkové učení. Proč se tedy s těmito metodami setkáváme na našich základních školách tak žalostně málo? Proč se žáci o gravitačním poli Země dozvídají z interaktivní tabule, proč je jim upírána zkušenost prožitku?

16

3 Současná situace na školách Výzkumy Tikalské (2008) jasně ukazují, že pro žáky je po soutěžích a hrách téměř na stejné úrovni s prací na počítači nejpřitažlivější právě pokusničení. Jako jednoznačně oblíbenou výukovou metodu ho uvedlo 87% z dotázaných žáků. Takřka celý výzkum mezi žáky vyznívá jasně pozitivně pro používání aktivizujících a činnostních metod vyučování – žáci rádi tvoří, jsou aktivní, spolupracují, objevují a komunikují o svých názorech. Mezi učiteli nejčastěji využívanými metodami jsou metody vyprávění a vysvětlování, společně s názorně demonstračními metodami. Na prvním stupni víc než na druhém učitelé využívají též didaktické hry a soutěže (Tikalská, 2008). Z tohoto výzkumu je jasně cítit mírný rozpor mezi zájmy žáků a jejich oblibou určitých vyučovacích metod a zaběhlou učitelskou praxí. Je ale povzbudivé, že učitelé na 1. stupni přiznávají, že se snaží neustále výuku obohacovat o nové, moderní a aktivizující výukové metody, které žákům umožňují stát se aktivními tvůrci vyučovací hodiny a tím i vlastního poznání (Tikalská, 2008). Suma těchto zjištění byla hlavním důvodem a mým hnacím motorem pro to, abych se pokusila určitou část přírodovědného učiva pro užitek obou stran, učitelů i jejich žáků, zpracovat v této DP způsobem maximálně využívajícím žákovský potenciál, jejich smysl pro hru, zájem o konstrukční činnosti, zvídavost a touhu po zkoumání neznámých či neobjasněných jevů. Pokouším se touto DP najít způsob, jak nechat žáky objevit fyziku kolem nás tak přirozeně a zábavně, jak to jen dokáží. Východiskem pro vypracování návodů k činnostem pro žáky a k sestavení pracovních listů je průřezová analýza učebnic prvouky a přírodovědy pro první stupeň základní školy pro porovnání učiva v nich předkládaného s očekávanými výstupy a požadavky vytyčenými v RVP ZV.

17

4 Analýza vybraných učebnic prvouky a přírodovědy s akcentem na zkoumanou problematiku Důkladné analýze jsem podrobila učebnice i pracovní sešity prvouky a přírodovědy pro různé ročníky, které jsou dostupné v univerzitní knihovně UHK. Pokud vyjdeme z předpokladu, že první ani druhý ročník se problematikou síly, tření, magnetismu ani gravitace nebude explicitně zabývat, vzala jsem jako vzorek především učebnice pro třetí až pátý ročník. Pracovala jsem se vzorky učebnic nakladatelství Alter, Fraus, Portál, Scientia, Nová škola, Nakladatelství Nová škola Brno, Prodos, Prodos Modrá řada, Fortuna a SPN. S ohledem na rok vydání se některé učebnice rozcházely i o více než dvacet let! Co se týče grafického zpracování, kvality tisku i poutavosti podání učiva, tak učebnice nakladatelství SPN, které se mi dostaly do rukou, a které se ve svém 9. vydání v roce 1985 (1. vydání v roce 1978) snažily vyhovět požadavkům na výchovu správného socialistického občana, nemohou vůbec konkurovat učebnicím Duhové řady nakladatelství Nová škola Brno z roku 2015 zpracovaných v souladu s RVP ZV. Dalším zajímavým, i když pochopitelným jevem je, že se v učebnicích staršího data vydání mohou žáci o tématice síly, jejích druzích, projevech, možnostech měření a porovnávání dozvědět jinou formou a za pomoci jiných metod. Pozornost je zaměřena na výklad a ilustrační, spíše schématické obrázky a tabulky, zatímco v moderních učebnicích se setkáváme s množstvím obrazového materiálu, jak fotografického, tak různých nákresů a barevných obrázků.

4.1 Učebnice pro 3. ročník V učebnicích prvouky pro třetí ročník se, co se týče učiva nějak souvisejícího s fyzikálními jevy, nejčastěji setkáváme s měřením délky, teploty, hmotnosti, času, apod. Už při těchto činnostech jsou žáci postupně vedeni k experimentování, pozorování přírody a jevů v ní se odehrávajících. Týká se to zatím například pozorování měnících se teplot v průběhu dne i roku (Portál, Fraus), praktické měření hmotnosti, objemu a času za pomoci různých měřidel (Portál, SPN). Některé učebnice zařazují i pokusy se změnami skupenství, rozpouštěním či hořením látek (Alter, Nakladatelství Nová škola Brno, Prodos). Tématikou síly jako veličinou popisující „vzájemné působení mezi tělesy“ (Holubová a spol., 2006, s. 23) se však zabývá jen málo z nich. 18

Jednou takovou publikací je dnes již nevyužívaná učebnice “Přírodověda pro třetí ročník základní školy I. díl“ od nakladatelství SPN, která seznamuje žáky s pojmem síla, s její jednotkou a s fungováním siloměru (Nový a kol., 1988). Stejně tak staršího data vydání je i “Prvouka pro 3. ročník“ od nakladatelství Prodos (1999), která žákům na praktických příkladech připomíná a dokládá, že si člověk od nepaměti chtěl usnadnit těžkou práci, a proto se naučil využívat sílu větru, vody, zvířat a v neposlední řadě sílu elektrické energie, která nás dnes provází takřka na každém kroku a umožňuje nám pohodlný život (Šimíčková, 1999). V “Pracovním sešitě k učebnici Poznáváme přírodu a místo, kde žijeme“ od SPN (1997) je žákům v učivu o horninách a nerostech představen magnetovec a jeho využití v průmyslu. Samostatnou experimentátorskou činnost žáků však ani tato cvičebnice nenavrhuje, ačkoli se v tomto případě přímo nabízí (Mladá, Podroužek, 1997).

4.2 Učebnice pro 4. ročník V učebnicích pro čtvrtý ročník už je výběr aktivit zkoumajících fyzikální jevy pestřejší.

Alter Alter se zlehka věnuje magnetismu, nechá žáky vyzkoušet vzájemné působení dvou magnetů na sebe i magnetu na různé předměty, zdůrazní využití magnetu v běžném životě a zároveň propojí žákům učivo třetího ročníku o určování světových stran kompasem s novými poznatky o magnetické síle, která na střelku kompasu působí (Novotný a kol., 2002).

Fraus Učebnice nakladatelství Fraus “Příroda pro 4. ročník“ se v několika málo větách snaží seznámit žáky s podstatou gravitační síly. Strohá informace o existenci přitažlivé síly, která drží naši planetu v blízkosti Slunce a která se se vzdáleností zmenšuje a roste s rostoucí hmotností objektu, ve mně, a asi ani v žácích, nevzbudí patrně přílišný zájem o tuto problematiku. Magnetismus je v podání této učebnice také zmíněn pouze ve vztahu ke střelce buzoly a k určování světových stran (Frýzová, Dvořák, Jůzová, 2010a). Několik námětů k pokusům s magnety je popsáno v pracovním sešitě náležejícímu k této učebnici. Žáci zkoumají především, mezi jakými předměty působí magnetická síla, směr 19

této síly a jak působí magnet na střelku kompasu. Doprovodný text, ve kterém žáci pouze volí jednu ze dvou možností odpovědi, není příliš stimulující k tomu, aby žáci pátrali po souvislostech nebo dalších informacích (Frýzová, Dvořák, Jůzová, 2010b). Jsem si jistá, že magnetismus je možné žákům přiblížit mnohem poutavější formou, která v nich vzbudí hlubší zájem o přírodní vědy. Taktéž ke gravitaci má pracovní sešit pouze několik teoretických otázek, což bohužel vůbec nevyužívá potenciál skrývající se v tak bohatém tématu.

Nová škola a Nakladatelství Nová škola Brno Ani jedno z výše zmíněných brněnských nakladatelství se ve svých učebnicích přírodovědy pro čtvrtý ročník nezmiňuje o žádném pro tuto DP významném tématu. Věnují se spíše prohloubení učiva o měření důležitých veličin a převodu jednotek. Zajímavé je, že učebnice “Přírodověda 4. “ nakladatelství Nová škola v tématu o horninách a nerostech zmiňuje nerosty „kovové (např. zlato, železná ruda) a nekovové (např. křemen, diamant). O nich se budete učit ve vyšších ročnících“ (Štiková, 2003, s. 29), což považuji za připravenou půdu pro učivo o magnetické síle, a i když se může jevit spojitost mezi oběma brněnskými nakladatelstvími podle názvu zřejmá, Nakladatelství Nová škola Brno ve své učebnici přírodovědy pro čtvrtý ročník nepřináší žákům ani tuto informaci a učivo o nerostech a horninách prezentuje spíš bohatým obrazovým materiálem a menším objemem faktických informací (Andrýsková, Vieweghová, 2015).

SPN “Přírodověda pro 4. ročník“ od SPN z roku 1987 přímo navazuje na zmínku o síle a jejím měření za pomocí siloměru učivem o magnetech a magnetické síle, vede žáky k samostatnému zkoumání magnetické síly nabídkou několika experimentů a samostatných úkolů. Závěrem kapitola shrnuje, že „Známe již dva druhy sil podle původu: 

sílu, kterou působí na předměty naše svaly,



sílu, kterou působí na předměty ze železa magnet“ (Nový & kol., 1987, s. 11).

Gravitační sílu, stejně tak jako postavu Isaaca Newtona a jeho objev zákona gravitace, představuje tato učebnice žákům hned záhy, v kapitole “Země, Slunce a hvězdy ve vesmíru“. Návod na pokusné ověření působení gravitační síly spočívá v pouštění

20

předmětů k zemi volným pádem či zavěšených na pružině siloměru. Množstvím názorných příkladů a ilustračních obrázků učebnice žákům zprostředkovává informaci o směru působení gravitační síly a o pohybu těles při volném pádu v gravitačním poli Země, zabývá se zmenšováním velikosti gravitační síly v závislosti na vzdálenosti od středu Země. Vede žáky také k zamyšlení, jak by se změnil život na Zemi po zániku gravitačního pole. Magnetickou a gravitační sílu porovnává tabulka na konci celé kapitoly, která umožní žákům si probrané učivo shrnout a ujasnit rozdíly i shody vlastností jednotlivých sil i jejich polí (Nový & kol., 1987). Osobně si myslím, že to je pěkně a názorně vysvětlené učivo, které v rukou kvalitního pedagoga může žákům přinést hodně nových a zajímavých informací vycházejících a vztahujících se ke každodennímu životu. Tato učebnice je podle mého zjištění také jediná ze zkoumaného vzorku, která již žákům čtvrtého ročníku přináší učivo o třecí síle a valivém odporu. A dělá to, i přes nepopiratelnou zastaralost některých jiných informací, podle nejlepších didaktických zásad a pravidel – za aktivní účasti žáků, které krok za krokem přivádí k činnostem, díky kterým si mohou ověřovat nejdůležitější pohybové zákony. Žáci si při těchto činnostech ujasní, čím je způsobeno tření a jak ho při pohybu těles po rovné podložce zmenšit, případně které aspekty ho zvyšují. Jednoduchým pokusem je žákům doložen i fakt, že síla potřebná pro pohyb tělesa po nakloněné rovině tahem po podložce je menší než síla potřebná k vytažení téhož tělesa přímým pohybem vzhůru. Využití kladky pro další usnadnění práce je zde také zmíněno, ovšem pouze informačně, za použití nákresu (Nový & kol., 1987). Z dnešního pohledu jsou postupy až příliš návodné a až dogmaticky instruující, ale přihlédneme-li k faktu, že výuka podle těchto učebnic probíhala před více jak čtvrtstoletím, a ve třicetihlavých třídách, není se čemu divit. Ani na elektrickou energii, potažmo elektrickou sílu, tato učebnice nezapomíná. A jde na to opět přes zkušenosti žáků z praktického života. Po nezbytném poučení o nebezpečí, která hrozí při neodborném a neopatrném zacházení s elektrickými spotřebiči, přichází několik kapitol zaměřených na elektrickou energii, které žáky v krátkosti seznámí s nejzákladnějšími prvky elektrického obvodu sestavovaného ze školní soupravy, s důležitými pojmy, názvy a značkami využívaných součástek a s pojmem vodiče a nevodiče. Pokusy popsané na několika stranách a doplněné velmi zdařilými doprovodnými obrázky, mohly být ve své době pro kreativního učitele pouhým nástinem toho, co všechno je možné se žáky při výuce tohoto učiva podnikat (Nový & kol., 1987). Z dnešního pohledu se může zdát učivo příliš podrobné a náročné, 21

školní výuka

v předrevolučních letech, jak si sama pamatuji, ale probíhala z velké části frontálně a kladla velký důraz na pamětné memorování množství dat a informací, o kterých se dnešním čtvrťákům ani nezdá.

Prodos Učebnice “Přírodověda 4“ od nakladatelství Prodos přináší učivo o gravitaci v přehledně zpracované a ucelené formě, leč bez návodu či výzvy k vlastní aktivitě žáků – všechny informace jsou doloženy okamžitým vysvětlením a názorným obrázkem. Prostor na vlastní objevování pro žáky žádný nenacházíme. Vcelku bez vztahu k předchozí kapitole o vesmíru jsou v bloku pokusů na konci kapitoly “Vesmír a sluneční soustava“ shrnuty návody na jednoduché experimenty a pozorování na gravitační, odstředivou, magnetickou sílu a na ilustrační pokus pro představu fungování raketového motoru. Krátká věta na konci stránky žáky chtivé většího množství prožitků a informací odkazuje na učivo vyšších ročníků (Baťková, 1993). Kapitola “Člověk a technika“ přináší žákům učivo o tření a využití jednoduchých strojů a elektrické energie ve prospěch člověka (Baťková a kol., 1993). Opět je tu ale drobný nedostatek z hlediska dnešního přístupu k výkladu. Moderní pedagogové se snaží učivo, pokud to jde, zprostředkovat metodou problémového učení, aby žáky co nejvíc zainteresovali k hledání a objevování cest a řešení zadaných úkolů, které před ně život může postavit (Křováčková, Skutil, 2014). Myslím, že právě tato témata, především pohyb těles a využití jednoduchých strojů, se pro řízené experimentování se žáky přímo nabízí. Ze získaných informací a zkušeností z aktivní činnosti jsou ve většině případů žáci schopni vyvodit a formulovat závěry sami. Proto bych z pohledu moderní pedagogiky byla pro to nechat žákům nejprve čas a prostor pro badatelskou činnost a teprve posléze jejich zjištění doplnila o důležité teoretické informace.

Taktik “Hravá přírodověda Pracovní sešit pro 4. ročník ZŠ“ od nakladatelství Taktik se orientuje především na živou přírodu. Učivo o neživé přírodě se soustředí na změny skupenství vody a základy mineralogie, kde se jen lehce zmíní o magnetovci jako hornině s jedinečnými vlastnostmi. Následně se už zaměřuje jen na procvičení základních fyzikálních veličin, jako je délka, hmotnost, teplota, čas, a jejich měřidel a jednotek (Binková, Buriánková & kol., 2015a). 22

Mühlhauserová Paradoxně ani “Soubor námětů, úkolů a zajímavostí k přírodovědnému učivu pro 4. ročník“ nepřináší ani jediný námět na pokus, který by se vztahoval k jakémukoli tématu o síle. Jinak skutečně na nápady bohatá publikace se tomuto tématu naprosto vyhýbá a zaměřuje pozornost žáků především na zkoumání živé přírody, což ale ubírá pestrost možných aktivit a to je, myslím, škoda (Mühlhauserová, 2004).

4.3 Učebnice pro 5. ročník Učebnice pro pátý ročník zcela přirozeně vycházely z učiva předešlých ročníků, které přiměřeně vyspělosti žáků rozvíjely, přičemž připojovaly nová témata. Pojetím se učivo v jednotlivých učebnicích velmi lišilo především v souvislosti s rokem vydání, protože, jak jsem zjistila, učebnice dřívějšího data vydání jsou mnohem náročnější na obsah informací, na druhou stranu nově zpracované učebnice oplývají bohatým fotografickým i počítačově zpracovaným obrazovým materiálem, který žákům jednotlivé jevy přibližuje především vizuálně.

Alter “Přírodověda pro 5. ročník, 2. díl“ od nakladatelství Alter s podtitulem “Země ve vesmíru“ hned na počátku velice pěkně a názorně seznamuje žáky s problematikou magnetické síly. Srdce moderního pedagoga zaplesá, když si přečte hned první větu: „S magnetickými jevy se budete seznamovat při řadě pokusů.“ (Holovská, Rukl, 1996, s. 3). Načež skutečně následuje několik souborů jednoduchých pokusů, po kterých následuje krátké shrnutí zjištěných faktů. Obrázky sice nejsou tak poutavé a barevné jako v některých jiných analyzovaných učebnicích, ale nápaditost přiblížení působení magnetické síly žákům je dle mého soudu bezkonkurenční. Následuje celkem logicky téma gravitační síly a gravitačního pole Země. Zde nenacházím velké odlišnosti od výkladu v jiných učebnicích ostatních nakladatelství. Jako účelné a vhodné v tuto chvíli vnímám seznámení žáků s měřením gravitační síly a s použitím siloměru. I s ním se žáci podle této knihy seznamují aktivní činností a vlastnoručním měřením tíhy těles (Holovská, Rukl, 1996). Závěr kapitoly o gravitaci přináší krátké srovnání vlastností gravitační a magnetické síly a jejich polí. Žákům ale nejsou závěry předešlých hodin předloženy vypracované, ale 23

formou tabulky a několika nedoplněných vět jako krátký pracovní list (Holovská, Rukl, 1996). Takto zpracované a podané učivo se mi opravdu líbí. Třetí díl učebnice “Přírodověda“ od stejného nakladatelství, s podtitulem “Člověk a technika“, se vcelku podle předpokladu vyplývajícího z názvu zaměřuje právě na námi sledovanou problematiku. Žáci se seznámí s fungováním nakloněné roviny s různými úhly naklonění, s výhodami jednoramenné i dvouramenné páky, kladky volné, pevné i kladkostroje a nezastupitelnou funkcí kola a jeho přínosu pro rozvoj celé lidské civilizace. Z pohledu dnešního objemu učiva je tato kniha skutečně, i přes svou útlost, velice objemná a v určitých oblastech až předimenzovaná. Učivo je ale vysvětleno srozumitelně a přehledně, ani zde nechybí množství nápadů, jak si ověřit fungování jednotlivých strojů pokusně ve školním prostředí (Bradáč, Kolář & kol., 1996). V oddíle o energii se po probrání druhů a zdrojů energie ocitáme hned v problematice energie elektrické. Po krátkém obrazově názorném seznámení s vedením elektřiny od výrobce ke spotřebiteli a ujasnění si pojmu elektrické spotřebiče je žákům jednoduchou formou vysvětlen pojem elektrický proud jako „proudění obrovského množství maličkých částeček – elektronů, které se pohybují od zdroje po celé délce vodiče ke spotřebiči a zase zpět do zdroje“ (Bradáč, Kolář & kol., 1996, s. 22). Díky této informaci je žákům také otevřena cesta k pochopení rozdílů mezi vodiči a nevodiči. Následuje několik stran s praktickými pokyny a návody pro práci se žákovskými soupravami na sestavování elektrických obvodů. Žáci se podle nich mohou řídit a vyzkoušet si praktické důsledky různých zapojení jednotlivých elementů elektrického obvodu (Bradáč, Kolář & kol., 1996). Opět musím konstatovat, že je mi tato učebnice, i přes starší datum vydání, způsobem, jakým přibližuje žákům danou problematiku, velice blízká.

Fraus Učebnice “Příroda 5“ postupně seznamuje žáky s elektrickou silou. Začíná připomenutím toho, kde všude se s elektrickou energií setkáváme a následuje praktický návod na vytvoření elektrického náboje v různých předmětech a vysvětlení vzniku statické elektřiny. Několika jednoduchými postupy si mohou žáci ověřit a dokázat existenci a fungování statické elektřiny v každodenním životě. Elektrický obvod i elektrický proud a napětí jsou v této učebnici vysvětleny krok za krokem a každou informaci je pokaždé možno demonstrovat vlastními aktivitami žáků, které si podle návodných úkolů či otázek sami informace ověřují a zjišťují podrobnosti k nabytým znalostem. V závěru kapitoly o 24

elektrické energii jsou žáci seznámeni se zjednodušeným principem výroby a vedení elektrické energie ke spotřebiteli a s ekologickým a šetrným zacházením s energetickými zdroji (Frýzová, Dvořák, Jůzlová, 2011a). Pracovní sešit k učebnici zprostředkovává zážitek s elektrickým nábojem pro žáky manipulací s listy papíru (fólie), kde žáci pozorují, jak na sebe působí souhlasně a nesouhlasně zelektrovaná tělesa. Zkoumání vnitřní stavby elektrického kabelu a dělení materiálu na vodiče a izolanty nehodnotím jako znalosti nejdůležitější pro pochopení vzniku a přenosu elektrického náboje, stejně jako tyto činnosti jistě v žácích nevzbudí příliš zájmu o praktické vyzkoušení si svých znalostí a dovedností, které v pátém ročníku již jistě nebudou zanedbatelné. Větší pozornost pracovní sešit věnuje bezpečnému a šetrnému zacházení s elektrickými spotřebiči, činí to však dle mého soudu zbytečně jednoduchým a na vlastní aktivní činnost žáků nenáročným způsobem. Úkoly jsou pojaté především jako luštění z obrázků a práce s textem než jako prakticky pojatá výuka. Opět ke škodě žáků, bohužel (Frýzlová, Dvořák, Jůzlová, 2011b).

Nová škola a Nakladatelství Nová škola Brno Nová škola přináší v učebnici “Přírodověda 5“ učivo o magnetické síle zahrnuté v kapitole o nerostech a horninách, a to v podkapitole o rudách, kde zmiňuje magnetit, který „ze všech železných rud obsahuje největší množství železa.“ (Matyášek, Štiková, Trna, 2004, s. 13). Následuje krátká kapitolka soustředící se právě na zkoumání magnetické síly – žáci jsou vybízeni k hrátkám s kovovými předměty, pozorování působících sil mezi dvěma magnety i na sledování vlastností magnetického pole (Matyášek, Štiková, Trna, 2004). Z mého pohledu je kapitola pro žáky pátého ročníku zbytečně málo obsáhlá a podrobná. Například při činnosti s železnými hřebíčky nasypanými na plastovou podložku a zespoda ovládanými silným tyčovým magnetem není žákům jasně vysvětleno, že se jedná o praktické znázornění magnetických siločar, které se stejným způsobem vytváří kolem každého magnetu. Pravdou je, že učebnice odkazuje na více informací k magnetickým silám v pracovním sešitě, který jsem ke svému malému průzkumu bohužel nesehnala. Téma elektrické energie je v této učebnici poněkud jinak pojato a i kvůli tomu není pro samostatné činnosti žáků vyhrazen takřka žádný prostor. Seznamování s elektřinou začíná na úrovni výroby elektrické energie v elektrárnách různého typu, přes domácí elektrické spotřebiče až k zdrojům elektrické energie pro tyto spotřebiče. Veškerá nabízená aktivita 25

pro žáky je pak zredukována na propojení ploché baterie se žárovičkou pomocí vodičů (Matyášek, Štiková, Trna, 2004). Stejně tak učivo o síle gravitační, začleněné do kapitoly “Člověk a vesmír“, je žákům vysvětleno bez nabídky jakýchkoli praktických činností a experimentů (Matyášek, Štiková, Trna, 2004). O síle, uvádějící do pohybu předměty, se učebnice zmiňuje v jediné větě v podkapitole “Člověk si dokáže svou práci usnadnit“. V návaznosti na zmínku o starých civilizacích, které dokázaly bez pomoci techniky a složitých strojů vybudovat velkolepé stavby, pokračuje věta: „Museli překonávat především přitažlivou sílu Země při zvedání kamenů a třecí sílu při přesouvání stavebního materiálu.“ (Matyášek, Štiková, Trna, 2004, s. 77). Tím se s pojmem třecí síla loučíme a pokračuje výklad o nakloněné rovině, kladce, páce a kole. V tomto posledním odstavci se žáci dozvědí, že kolo „snížilo tření“ (Matyášek, Štiková, Trna, 2004, s. 78). Pro život možná dostatečná informace, pro motivaci žáků ke vzbuzení zájmu o praktické zkoumání fyzikálních zákonů v praxi, bohužel žalostně málo. V pracovním sešitě pro 5. ročník základní školy k “Přírodovědě 5“ z Nakladatelství Nová škola Brno nacházím pouze krátkou zmínku o gravitaci, a to pouze ve vztahu k pohybu planet ve vesmíru (Vieweghová, 2015).

SPN SPN ve svém novém vydání učebnice “Přírodověda 5“ a v návaznosti na ni i ve cvičebnici “Přírodověda 5 pro 5. ročník základní školy – Pracovní sešit“ v kapitole “Země přitažlivá“ popisuje přitažlivost Země a její působení na všechny předměty i organismy na svém povrchu i v dosahu gravitačního pole. Zdůrazňuje vzájemnost působení gravitačních sil mezi Zemí a předměty i mezi dalšími vesmírnými tělesy. Větou „Gravitační síla Země nám připomíná působení magnetu.“ (Čechurová, Havlíčková, Podroužek, 2011, s. 38) se kapitola elegantně přesune k problematice magnetismu. Zcela základní informace o přitažlivých a odpudivých silách mezi magnety a o existenci magnetického pole v okolí každého magnetu mě učebnice ani pracovní sešit nepřesvědčily o tom, že autoři udělali vše pro to, aby žákům učivo zprostředkovali skutečně aktivizujícím způsobem. Oddíl “Člověk a technika“ je o poznání bohatší na náměty na praktické činnosti pro žáky. Experiment popsaný v učebnici přesvědčí žáky o tom, že valivý odpor je při přesouvání 26

hranolu menší než smykové tření a zároveň žáky seznámí s využitím siloměru. Učebnice i pracovní sešit na ukázkách z praktického života a na dalších pokusech dovedou žáky k uvědomění si přínosu jednoduchých strojů, jako je nakloněná rovina, kolo, páka či kladka. I když se i zde dozvíme něco málo o elektrické energii, toto téma není zpracováno příliš obsáhle, žákům je pouze připomenuto pár bezpečnostních pravidel a obecné využití elektrické energie v praktickém životě (Čechurová, Havlíčková, Podroužek, 2011, Čechurová, Podroužek, 2011).

Prodos Prodos se v učebnici “Přírodověda 5. ročník“ soustředí spíše na výklad nových informací a jejich zapojení do předchozích zkušeností a znalostí žáků. Zabývá se používáním síly, možnostmi jejího měření a usnadnění práce za využití jednoduchých strojů. Vysvětleno pěkně, ale aktivita žáků veškerá žádná. Otázky před každou podkapitolou těžko zastanou dostatečně motivační funkci, pokud učitel při jejich zodpovídání nevyužije alespoň názorný příklad za využití ve škole dostupných pomůcek (Jurčák a kol., 1996). Bohužel i v kapitole o elektrické energii shledávám stejný nedostatek – takřka žádný prostor pro činnost žáků (Jurčák a kol., 1996).

Taktik “Hravá přírodověda Pracovní sešit pro 5. ročník ZŠ“ se k tématu o magnetické síle pouze blíží zmínkou o magnetovci. Hovoří o něm jako o silně magnetické hornině bez jakéhokoli bližšího vysvětlení jeho vlastností, ba dokonce bez jakékoli nabídnuté aktivity pro žáky, jak si jeho magnetickou sílu ověřit v praxi. V učivu o vesmíru a Zemi je zcela bez jakéhokoli uvedení do problematiky gravitační síly a jejího působení, předložen žákům početní úkol na přepočet síly působící na kufr na Zemi a na Měsíci. Situace nesmyslně vytržená jak z posloupnosti učiva, tak z žákům blízké reality. V kapitole “Člověk a lidské výtvory“ jsou žáci na příkladech z denního života seznámeni s významem kola, nakloněné roviny, kladky, páky, atp., ale kromě zajímavých, barevných fotografií a křížovek tu nenacházíme žádný podnět k vlastní žákovské aktivitě či pokusu. Žáci vyplňují, kroužkují, vyhledávají, luští, škoda, že nemohou také něco skutečně tvořit (Binková, Buriánková & kol., 2015b). 27

Fortuna Zemi jako magnet žákům představuje “Přírodověda pro 5. ročník základní školy“ s podtitulem “Od vesmíru k člověku“. Znalosti z předchozího ročníku využívá ke zdůvodnění stáčení střelky kompasu k severu a hned přikládá návod na vytvoření vlastního kompasu ze zmagnetované jehly položené zlehka na vodní hladinu a vybízí žáky k pozorování, kam dosahuje magnetické pole magnetu (Kvasničková, Froněk, Šolc, 1997). Zemská přitažlivost čili gravitace je hned následujícím tématem. Její působení je žákům vysvětleno a demonstrováno na roztáčení kuliček přivázaných na provázku kolem pevného bodu, kde provázky představují gravitační sílu Země. Co se stane, když provázky pustíme, zjednodušeně žákům ukazuje, co by se stalo s naším Měsícem v případě, že by přestala působit zemská přitažlivost (Kvasničková, Froněk, Šolc, 1997). Shrnutí učiva a zároveň porovnání obou druhů sil a jejich polí je zde provedeno v několika bodech systémem otázka – odpověď (Kvasničková, Froněk, Šolc, 1997). Bez aktivního vstupu učitele bohužel učebnice nemotivuje žáky k samostatnému bádání a objevování. Téma síly je v této učebnici oproti jiným zkoumaným učebnicím vyvozeno dle mého názoru velmi příjemně, postupně a logicky. Ať se jedná o přetahování mezi chlapci, zvedání břemen či posunování předmětů, vždy je žákům nabídnuta možnost, aby si sami účinky působících sil ověřili a vyzkoušeli. Poté je žákům vyložen princip fungování a používání siloměru a jednotky síly. Následuje výklad o fungování a používání jednoduchých strojů, kde se poprvé u nakloněné roviny setkáváme s pojmem tření, „které působí proti směru pohybu předmětu.“ (Kvasničková, Froněk, Šolc, 1997, s. 71). Názorné obrázkové srovnání velikosti třecí síly a valivého odporu při pohybování tělesem po podložce najdeme o stránku dále. O elektrické energii hovoří tato kniha nejprve z ryze praktického hlediska – výroba, využití, zdroje, a teprve nakonec se žáci praktickými cvičeními seznámí s fungováním jednoduchého elektrického obvodu a experimentálně vyzkouší vodivost či nevodivost některých materiálů. Jedinečným způsobem jsou tu také žáci varování před manipulací s nechráněnými vodiči. Jako v jedné z mála učebnic tu najdeme termíny jako zkrat nebo pojistky či jističe, což si myslím jsou výrazy, se kterými se mnozí žáci tohoto věku již setkali. Proto je dobré, když si mohou ujasnit jejich přesný význam (Kvasničková, Froněk, Šolc, 1997). 28

Všechny použité učebnice mi byly inspirací i výchozím a zároveň vztažným bodem, kolem kterého jsem postupně stavěla metodiku logického vyvozování učiva o síle pro žáky prvního stupně, kterou se zabývám v další části této DP.

29

Jediná cesta k vědění je činnost. George Bernard Shaw

5 Zábavná věda Jelikož je jedním z cílů této závěrečné práce sestavení pracovních listů a jejich praktické ověření na žácích ve vyučování, nechala jsem se inspirovat činností kolegů z vyšších ročníků, zkušenostmi z jiných škol i ze zahraničí, a založila na škole klub “Zábavná věda“, který je zaměřen právě na praktické zkoumání přírodních jevů. Kroužek je otevřen žákům od třetího do pátého ročníku. Věkové omezení je zřejmé, neboť žáci prvních dvou ročníků (v závislosti na stáří a zralosti) jsou ještě příliš hraví a dovedou se na jednu činnost soustředit jen poměrně krátkou dobu (Langmeier, Krejčířová, 1998 In Skorunková, 2013). Stejně tak si v mnoha případech dítě mladšího školního věku neumí dobře představit jiné varianty určité situace, má omezené možnosti poznávání a hodnocení reality. Nemá zatím vlastní kritický názor, snadno přejímá názory autorit, teprve se učí vyjadřovat a obhajovat názor vlastní (Vágnerová, 2000 In Skorunková, 2013). Na druhou stranu pro starší žáky, od šestého ročníku výše, nabízí naše škola zájemcům o hlubší studium přírodních věd “Klub debrujárů“. Pro skupinovou práci žáků, spolupracujících při činnostech v kroužku, je také výhodné, když jsou skupiny věkově co nejkoherentnější, což by větší věkový rozptyl přijímaných zájemců neumožňoval. Přihlásilo se nad očekávání vysoké množství žáků, takže se naplnily kapacity obou kroužků, které se střídají po týdnu v dvouhodinových blocích. Zájem byl hlavně u žáků třetích a čtvrtých ročníků. Jejich zájem byl motivovaný především zvědavostí a touhou po praktických experimentech, jak dokazují i závěry malého dotazníkového šetření, které jsem na začátku školního roku provedla. Z něj vyplývá několik zajímavých faktů. 

Do kroužku se přihlásilo víc než dvojnásobné množství chlapců než dívek.



V kroužku mají největší zastoupení žáci čtvrtého ročníku, v těsném závěsu za nimi jsou žáci třetího ročníku, žáci pátého ročníku mají celkově nejslabší zastoupení.



Na dotaz “Proč ses do kroužku Zábavné vědy přihlásil/a? “ zněla nejčastější odpověď, že to žáky baví a že mají zájem o pokusy.

30



“Pokusy“ byly i nejčastější odpovědí na otázky “Co si myslíš, že budeme v kroužku dělat? “ a zároveň “Na co se v kroužku nejvíc těšíš? “, shodná byla v těchto otázkách i druhá nejčastější odpověď – “chemie“.



Na otázku “Na co bys rád/a našel/la v kroužku Zábavné vědy odpověď?“ mnozí neodpověděli, pokud ale ano, pak je zajímá magnetismus, míchání chemikálií a výbuchy.



Zda má kroužek přinášet spíše poznání a nové informace, nebo zábavu, byly odpovědi velmi vyrovnané.



Vlastnosti, které by žáci přiřkli dobrému vědci, byly nejčastěji chytrost, šikovnost, být dobrý chemik, být hodný, opatrný a všímavý.

V dotaznících, ale především díky osobním rozhovorům, se ukázalo, že čím jsou žáci starší, tím konkrétnější představy o očekávaných činnostech a průběhu lekcí mají a hlásí se do kroužku motivováni skutečným zájmem o přírodní vědy, především pak o chemii.

5.1 Inspirace V kroužku žáky vedu k poznání a vnímání přírody a přírodních jevů jako propojeného systému, kde platí zákony a zákonitosti, které jsou ověřitelné a vysvětlitelné na základě důkazů a pozorování.

Asociace malých debrujárů Při zamýšlení se nad koncepcí celého kroužku jsem se nechala inspirovat několika již zdárně fungujícími subjekty. Jedním z nich je “Asociace malých debrujárů“. Tato organizace vznikla v Kanadě a ve Francii na podporu zájmu dětí školního věku o přírodní vědy. Tuto koncepci přijala za svou i Česká republika a v roce 1992 založila dceřinou “Asociaci malých debrujárů ČR“ (dále AMD ČR) (Pechlová, 2012). Na jejích internetových stránkách jsem se nechala často inspirovat při přípravě na činnost v kroužku “Zábavné vědy“.

Žilinská dětská univerzita Dalším následováníhodným projektem, který pomohl utvářet strukturu a směřování kroužku, je “Žilinská dětská univerzita“ (dále ŽDU) zřízená při Elektrotechnické fakultě Žilinské univerzity. Funguje již od roku 2005 a je stále oblíbenější. Jeden týden o letních

31

prázdninách nabízí tento projekt žákům s ukončeným alespoň druhým ročníkem základní školy celodenní program, kde se žáci seznamují s tématy jako je pohyb, vlnění, vesmír, lidské tělo, atd. (O projekte, 2009). Organizátoři tohoto zdařilého projektu byli taktéž motivováni snahou o zvýšení zájmu mladé generace už v nejnižším věku o přírodní vědy a o výzkumnou činnost. „Je nezbytné učit mladé lidi myslet a ne jen vstřebávat předkládané vědomosti. Je nutné redukovat objem encyklopedických znalostí a zdůraznit požadavek hlubokých znalost stejně jako kreativity mysli.“ (Hockicko, Tarjányiová & Mullerová, 2009, s. 394).

Badatelé.cz Projekt sdružení TEREZA nazvaný “Badatelé.cz“ byl dalším z těch, jehož činnost mě motivovala a navnadila k práci za využití právě zde prezentovaného badatelsky orientovaného vyučování (dále BOV). Na jejich internetových stránkách jsem se seznámila s principy a možnostmi, které tato metoda přináší. Výsledkem tohoto stylu řízení vyučování je to, „že žáci kladou otázky, formulují hypotézy, plánují postup jejich ověření, provádějí pokusy, vyhledávají a třídí informace, vyhodnocují výsledky a formulují závěry, které nakonec prezentují před ostatními.“ (O metodě, 2016). Děje se tak díky tomu, že se zde využívá a uplatňuje především konstruktivistický styl výuky. Žáci jsou sami původci svého poznání. Při tomto stylu výuky jsou využívány hojnou měrou moderní aktivizující metody, jako např. heuristická metoda, kritické myšlení, problémové vyučování, zkušenostní učení, atp. (O metodě, 2016).

5.2 Používané metody a formy práce Pryč jsou snad doby, kdy bylo přírodovědné vzdělávání v primární škole chápáno jen jako „doplněk trivia a jeho základní přínos byl spatřován zejména v tom, že bylo vhodným prostředkem rozvoje řeči, osvojování představ, pojmů a rozvoje souvislého čtení. Téměř vůbec se neuvažovalo o tom, že plní důležité úkoly v kognitivní, psychomotorické s afektivní oblasti při rozvoji osobnosti dítěte.“ (Podroužek, 2009, s. 41-42). Autor dále uvádí, že výuka přírodovědných předmětů by v žácích měla vzbuzovat aktivní zájem, měla by jim umožňovat být strůjcem jejich vlastních znalostí a dovedností, což se daří právě např. experimentováním a zapojováním se do vlastní tvorby výuky formou projektů, atp. Nejen tyto změny v přístupu k žákům při výuce přírodovědných předmětů může zájem žáků o tyto předměty zvýšit (Podroužek, 2009). 32

Následuje výčet a vysvětlení nejdůležitějších a nejčastěji využívaných výukových metod a postupů, které byly ve výuce se žáky využívány.

Pokusy Hlavním pramenem praktického poznání jsou pro žáky v kroužku Zábavná věda frontální pokusy neboli experimenty. Slovo experiment pochází z latiny a znamená pokus nebo zkoušku, což je „soubor jednání a pozorování, jehož účelem je ověřit (verifikovat) nebo vyvrátit (falzifikovat) hypotézu nebo poznatek, které něco tvrdí o příčinných vztazích určitých fenoménů.“ (Křováčková, Skutil, 2014, s. 31). V případě žáků prvního stupně se samozřejmě nejedná o přísně vědecké pokusy, které vyžadují existenci slepého vzorku a vyloučení vnějších vlivů, jde spíš o nácvik promyšlené, soustředěné a logicky uspořádané činnosti, která má přinést odpověď na určitou otázku. Ve své monografii Podroužek upozorňuje na problémy, které se pojí s organizováním frontálních pokusů, jako jsou vysoké nároky na ukázněnost a disciplinovanost žáků, organizaci činností a materiální zabezpečení. Je také třeba činnosti žákům rozdělit na jednotlivé fáze, kroky, po kterých žáci pokus vykonávají a které pedagog stihne kontrolovat, hodnotit a komentovat. Je totiž důležité, aby si žáci neustále uvědomovali přínos experimentování a jeho přesah do praktického života. To si uvědomí také zapisováním pozorování, výsledků a závěrů (Podroužek, 1998) např. do pracovního listu. „Při pokusech je důležité, aby žáci uplatňovali myšlenkové a senzomotorické činnosti. Žáci tedy poznávají podstatu pokusu a současně si osvojují základní laboratorní dovednosti, seznamují se s laboratorními postupy a laboratorními pomůckami, učí se organizovat svoji činnost, dodržovat vytčené zásady, např. hygieny a bezpečnosti, a zároveň si prohlubují své sociální cítění, tj. pracují v kolektivu, diskutují, vzájemně si pomáhají, apod.“ (Podroužek, 2003, str. 78).

Pozorování Tato metoda je velice užitečná a přínosná nejen pro samotné zkoumání jevů žáky, ale i pro jejich rozvoj soustředění, pozornosti a vnímavosti. Patří do skupiny výukových metod názorně demonstračních a úzce souvisí na jedné straně se slovními metodami (vysvětlování, rozhovor) a na druhé straně s praktickými metodami (pokus) (Zormanová, 2012).

33

Pracovní listy „Jejich podstata spočívá v tom, že neobsahují rozsáhlejší výkladové texty jako učebnice, ale jsou to v podstatě soubory úloh, které má žák ….. řešit.“ (Maněnová, 2014, s. 8). Při sestavování pracovních listů (dále PL) jsem se řídila obecnými zásadami pro tvorbu pracovních listů, především jsem musela zohlednit věkové spektrum žáků ve formulaci vět tak, aby tyto byly srozumitelné i nejmladším členům kroužku, aby byl PL dostatečně působivý, graficky přitažlivý a doplněný ilustračními fotografiemi, a především, aby neustále motivoval žáky k praktickým činnostem, které jsou nezbytné k jeho vyplnění (Maněnová, 2014). Patrně nejdůležitější bylo dobře a podrobně promyslet logické řazení jednotlivých úkolů a informací v PL tak, aby postupovaly od jednoduššího ke složitějšímu, od známého k nově objevenému (Petty 1996 in Maněnová, 2014). Práce s PL nebyla pro žáky nijak namáhavá či náročná - vypracovávali jsme je většinou společně, zároveň se vzájemnými konzultacemi a prezentacemi závěrů pokusů či pozorování, přesto se k ní stavěli nejméně nadšeně a někteří dokonce odmítavě. Z hlediska upevnění nabytých znalostí či zafixování a zverbalizování zjištěných skutečností, je ale práce s PL nedílnou a neoddělitelnou součástí dětské badatelské činnosti. I z hlediska zaznamenání a využití zjištěných závěrů do budoucna žáky k vyplňování a uchovávání PL vedu.

Dialogické metody Metoda dialogická, neboli metoda otázek a odpovědí patří k jedněm z nejstarších výukových metod (Křováčková, Skutil, 2014). Už v antickém Řecku vedl Sokrates se svými žáky rozhovory, díky nimž jim pomáhal odhalovat správné poznání stavu věcí. S využitím této metody žáci za podpory svého pedagoga dokázali odhalit svou chybu v úsudku a následně i přijít na jiné, správné řešení. Tuto metodu dnes nazýváme sokratovský rozhovor a je jednou z klasických vyučovacích metod (Zormanová, 2012). Se svými žáky využívám též metodu heuristického rozhovoru, který „spočívá v kladení otázek, které postupně vedou k samostatnému odhalování nových vztahů, příčin jevů.“ (Zormanová, 2012, s. 48). Tímto způsobem se mi i u mladších dětí dařilo přivést je k poznání podstaty některých pozorovaných jevů takřka samostatně. Vzájemnou diskusí mezi sebou pak žáci své názory tříbí a zpřesňují. Vyměňují si mezi sebou zkušenosti z pozorování, které prováděli, hodnotí své závěry ve světle dalších informací a učí se smysluplně argumentovat (Zormanová, 2012). 34

Vysvětlování V odůvodněných případech je potřeba žákům některé pozorované jevy vysvětlit, resp. sumarizovat jejich vlastní pozorování. Soustředím se vždy především na to, aby žáci principiálně pochopili pozorovaný jev nebo experiment na základě argumentů, které se odvíjejí od přírodních zákonitostí (Zormanová, 2012) a aby bylo vysvětlení postaveno na jejich dříve pozorovaných jevech, či na jejich dřívějších znalostech a zkušenostech.

5.3 Cíle práce kroužku “Zábavná věda“ Především pomocí těchto metod je žákům umožněno seznámit se s fungováním některých fyzikálních jevů, všechno si na vlastní ruce i oči vyzkoušet a zároveň zjistit, že fyzika je skutečně všude kolem nás, není to žádná od života odtržená věda, kterou budou až za několik let muset povinně studovat ve školní lavici na druhém stupni. Že pozorování, experimentování a odhalování nových souvislostí jsou nanejvýš zajímavé a vzrušující činnosti, při kterých se občas člověku nedostává odpověď na to, na co odpověď hledá, ale přichází na jiné odpovědi a nezřídka i na nové otázky. Mým záměrem není, jak jsem již jednou zdůraznila, v předstihu žáky učit fyziku ve významu, jak je definována v RVP ZV. Chci žákům nabídnout pohled na svět kolem nich jako na ucelený systém fungujících přírodních vztahů, které jsou z velké části popsány a známy, a na které se tedy můžeme spolehnout a vycházet z nich při svých pokusech a pozorováních. Právě těmito aktivizujícími metodami se snažím žáky přitáhnout k praktickému ověřování jejich hypotéz, nalézání cest a možností, jak své domněnky prokázat či vyvrátit. Neustále pracuji na tom, aby si žáci uvědomovali, že některé činnosti je možné provádět pouze ve skupině, za aktivní participace všech členů týmu. Větší množství skupin pracujících na stejném úkolu pak přináší možnost srovnání výsledků experimentu či pozorování a vyvození závěrů, které jsou tím validnější, čím více skupin k těmto závěrům dospělo. Při tom dochází k rozvoji komunikačních dovedností jak na verbální, tak na neverbální úrovni. Žáci se učí formulovat své myšlenky, ať to jsou dotazy, připomínky, nápady či prostě jen komentáře pozorovaných jevů. Díky příjemné a uvolněné atmosféře a dostatku času si žáci mohou dovolit zeptat se na cokoli, co je k tématu napadne, rozvíjet svou imaginaci a zkoumat nejprve úvahami, posléze i experimentálně, co se stane, když se změní některé podmínky pokusu. Komunikace a spolupráce mezi žáky ve skupině i mezi skupinami vzájemně přináší množství nových poznatků, ze kterých se všichni 35

mohou učit jak na osobní, tak na interpersonální úrovni. Proto podporuji tvoření skupin napříč ročníky, kdy každý člen přináší skupině jinou kvalitu a všichni se mohou něco naučit. Teoretické, školní znalosti totiž při fyzické manipulaci s pomůckami a měřicími přístroji nejsou vždy tím nejdůležitějším. Trpělivost, přesnost či pečlivost, nebo kreativní mysl nemusí být vždy doménou těch nejstarších. Dlužno dodat, že i tato zjištění jsou vítanou součástí komplexního přínosu společných činností pro všechny žáky. Opakovanou snahou bezpečně a ohleduplně pracovat s pomůckami, přesně měřit, postupovat v krocích podle instrukcí, zaznamenávat pozorované jevy či výsledky experimentu se žáci postupně učí všem těmto dovednostem stále lépe, rozvíjí svoje schopnosti a učí se dovednosti nové, objevují postupy, které dříve nepoužívali a obohacují svůj život na mnoha úrovních. Manuální zručnost není jen otázka schopnosti tvoření uměleckých předmětů či výroby praktických výrobků, jde i o to, umět bez problémů manipulovat s předměty denní potřeby, např. se skleněnými nádobami, umět bezpečně a jistě odměřit určené množství suroviny bez zbytečného plýtvání, zajistit si před prací dostatečné, vhodné podmínky pro činnost a po práci naopak uvést pracovní místo do původního stavu. Součástí některých úloh pro žáky je skutečně samostatný problémový úkol, na jehož řešení se musí nejprve žáci ve skupině shodnout a teprve potom vypracovat strategii spolupráce a společně mířit k vyřešení, resp. splnění úkolu. Tímto způsobem se trénují ve schopnosti přijímat a respektovat cizí názory, diskutovat o možnostech, výhodách a nevýhodách jednotlivých řešení, hledat koncensus na principu hledání nejlepšího řešení nebo činění ústupků. Výstupy skupinové práce, ať úspěchy či nezdary, jsou potom neoddiskutovatelně společně dosaženým cílem, na kterém se podíleli všichni, kteří měli zájem přispět svým nápadem, a vedou k lepšímu sebepoznávání a ke zlepšování sebeúcty a sebehodnocení všech zúčastněných. Závěr dvouhodinovky (přibližně 10 minut) vždy patří uvedení učebny a pracovního místa každého žáka do původního stavu. Nezřídka se stane, že se v průběhu hodiny manipuluje s nábytkem, dochází k rozmísťování věcí na různá místa učebny, atd. Proto je nutné, aby se všichni žáci včetně učitele společně postarali o to, aby třída byla opět připravená k běžné výuce. Společnými silami a s dobrou náladou se ani úklidu nikdo nebrání, žáci se i do této jindy nepopulární činnosti zapojují rádi, ba s nadšením. Důraz na ekologické zacházení s odpady a na vztah stavu přírody s naších vlastním chováním je jedním

36

z velkých přínosů této činnosti pro žáky do budoucna, stejně tak jako orientační informace o cenách používaných materiálů a pomůcek. Mnohé žáky překvapí i holá skutečnost, že všechny předměty, se kterými se ve škole pracuje, musí někdo koupit a zaplatit!

5.4 Tematické okruhy zpracované v této DP Na prvním stupni základní školy se učivo o síle dotýká několika druhů síly. Podle toho jsem i já zpracovala několik samostatných témat zaměřených vždy na jeden druh síly, resp. na aspekt, který s určitým druhem síly souvisí. Celkem je v této DP zpracováno šest témat, která mohou být žákům prezentována postupně, neboť na sebe v jistém ohledu navazují, nebo, v případě, že jsou žáci na téma připraveni z dřívějška, je možné použít každé jednotlivé téma samostatně. PL i metodické listy k nim náležející nejsou v žádném případě striktně svazující, je možno je podle potřeby a možností obměňovat, upravovat, redukovat či vylepšovat. Pro kreativního či zkušeného pedagoga mohou být dalším inspiračním zdrojem pro práci se žáky. Pro začínajícího učitele, který rád využije podporu tohoto druhu, jsou kompletně připraveným didaktickým materiálem, který může s drobnými úpravami použít pro žáky druhého až pátého ročníku. Témata o síle zpracovaná v této DP jsou 

GRAVITAČNÍ SÍLA



TĚŽIŠTĚ PŘEDMĚTŮ



TŘECÍ SÍLA



VALIVÝ ODPOR



MAGNETICKÁ SÍLA



STATICKÁ ELEKTŘINA

Při sestavování činností a PL jsem vycházela z metodických postupů popisovaných v učebnicích fyziky pro vyšší stupeň základní školy, které jsem přiměřeně redukovala o některé pro mladší žáky nepodstatné informace, a zároveň jsem do hodin vkládala činnosti, které mají aktivizační charakter a umožňují žákům co nejlépe pochopit a co největším množstvím smyslů prožít probíranou látku. Pro tyto činnosti jsem hledala a nacházela inspiraci v nespočetném množství publikací, které se zaměřují na školní či domácí experimentování.

37

Ke každému tématu je vypracován podrobný metodický postup, jak žáky vést při jejich práci, aby bylo možné průběžně společně doplňovat PL. Díky této činnosti si žáci znovu ujasní, k jakým závěrům při experimentech a pozorováních došli a jak tato zjištění souvisí s jejich každodenním životem. Možnost ilustrovat svoje pozorování vlastními obrázky umožní žákům vyjádřit své prožitky někdy lépe náčrtkem nebo schématem než slovním popisem. Každé téma je rozpracováno do činností na dvě vyučovací hodiny. V případě, že má učitel kratší časovou dotaci na téma, musí některé aktivity (dle vlastního uvážení) eliminovat. Motivaci na začátku hodiny nebo i mezi jednotlivými aktivitami je podle možností a temperamentu učitele možné pojmout jako krátké herecké vystoupení, či etudu, která přitáhne pozornost žáků k problematice té které hodiny. Humor a nečekané situace jsou pro žáky velmi přitažlivé a zajímavé, vzbudí tedy jejich zájem nejlépe. Komentář k prováděným činnostem se žáky, který je součástí každého zpracovaného tématu, je vytvořen až po dvojím otestování celé dvouhodinovky v praxi, a díky tomu je možné v něm zdůraznit i kritické body, resp. okamžiky jakýmkoli způsobem náročnější na organizaci či bezpečnost třídy. Pro předcházení většiny předvídatelných problémů při všech žákovských praktických činnostech badatelského charakteru jsem sestavila “Badatelovo desatero“, které máme vyvěšené ve třídě a kterým se každý žák zavázal řídit.

38

BADATELOVO DESATERO 1. Vím, jak se bezpečně chovat při experimentování. Pohybuji se klidně a s rozvahou. Nejím ani nepiji. 2. Vím, jak bezpečně a šetrně zacházet s pomůckami a materiálem. Neplýtvám zdroji. 3. Před experimentem mám vše potřebné připraveno na pracovním stole, věci, které nebudu potřebovat, uklidím stranou, aby nepřekážely. 4. Znám postup a záměr pokusu/pozorování. 5. Při práci ve skupině se o všem dopředu poradíme a dohodneme, pomáháme si a dělíme se o povinnosti i o úspěch. 6. Každý pokus/pozorování provádím co nejpečlivěji, sleduji i malé změny. 7. Podělím se s ostatními o své zkušenosti a zážitky z pokusu. Snažím se výstižně popsat, k čemu jsem dospěl. 8. Porovnám své výsledky s ostatními ve společné diskusi. Zkusíme najít vysvětlení shodných i rozdílných výsledků a vyvodit závěry. 9. Provádím si přesné záznamy do svého pracovního listu. 10. Uklidím si pracovní místo, pomohu uklidit pomůcky, třídím odpad. Očíslované fotografie ilustrující všechny žákovské aktivity jsou dílem autorky DP.

39

Gravitační síla a) Očekávaný výstup 

Žák chápe, že kolem Země existuje gravitační pole projevující se přitažlivou silou a umí na příkladech demonstrovat její působení.

b) Použité vyučovací metody 

heuristický rozhovor



vysvětlování



pozorování



skupinová práce



frontální pokus



práce s textem



diskuse

c) Seznam pomůcek 

několik co nejzajímavějších drobných předmětů, které může mít učitel v kapse kvůli motivačnímu vystoupení



soubor různých nerozbitných předmětů, které žáci mohou otestovat z hlediska přitažlivosti Země



papírové kapesníčky (pro každého žáka alespoň dva), případně kancelářské papíry (z úsporných důvodů mohou být např. potištěné z jedné strany,…)



předměty přibližně stejné velikosti, ale rozdílné hmotnosti, např. jablko, kulečníková koule, tenisový míček, polystyrenová koule, bambule, ….



mikrotenové tašky, igelitové plachty, provázky, gumičky, plyšové postavičky přibližně stejné velikosti (cca 15 cm) pro každou skupinu



modelovací hmota, prosátý písek v nádobě (krupice, mouka,…)

40

d) Metodický list Evokace Na začátku hodiny učitel jen tak mimochodem a jakoby náhodou upustí několik předmětů z ruky (fixu na tabuli, propisovací tužku, svazek klíčů …) – žáci celkem samozřejmě začnou reagovat a podávat mu spadlé předměty. Zároveň mezi sebou začnou spekulovat o souvislosti těchto učitelových “malých nehod“ s tématem dnešní hodiny. Učitel loví v kapsách a v jeho rukách se objevují nové nečekané předměty. Čím jsou předměty neobvyklejší, tím větší pozdvižení a zájem u žáků vzbudí. Použít je možné cokoli, např. obvaz, lžičku, plyšového králíčka, fotografii známé osobnosti, drobnou hračku, ponožku, kaštan …. Všechno se po puštění snáší k zemi. Když už je hromádka u učitelových nohou dostatečná, je nastolena otázka “Jak to, že všechny předměty, které jsem upustil/a z ruky, leží teď na zemi?“ Diskusí žáci dospějí k odpovědi, že všechno, co pustíme z ruky, padá samozřejmě k zemi. Otázka stále zůstává “Co způsobuje, že nám všechno po puštění z rukou padá na zem, směrem dolů?“ Je možné, že někteří žáci znají a v odpovědích použijí pojem “přitažlivost“ nebo “gravitace“, pak se učitel pokusí nechat na žácích formulovat i vlastní vysvětlení tohoto pojmu. Teprve následně shrnuje učitel informace o gravitaci do co nejjednoduššího a srozumitelného vysvětlení. Gravitace je přitažlivá síla, kterou se přitahují všechna tělesa k sobě navzájem. Je vlastností všech těles, ale pouze u těch největších, jako jsou planety či hvězdy, ji můžeme pozorovat. Díky ní se udržíme na Zemi nejen my, ale i všechny věci, které tu máme, dokonce i vzdušný obal Země. Gravitace působí i na větší vzdálenost od předmětu, ale její přitažlivá síla je stále slabší (Tesař, Jáchim, 2008). Uvědomění 1. Žáci si na libovolných nerozbitných předmětech, i na sobě, vyzkoušejí, že gravitace skutečně působí na všechny předměty a své závěry zaznamenají do PL. 2. Žáci se snaží přijít na to, co ovlivňuje rychlost volného pádu předmětů. Pokusy provádějí s listy kancelářského papíru nebo papírovými kapesníčky. Na výzvu učitele hledají způsob, jak rychlost volného pádu stejně hmotného kapesníčku

41

(papíru) urychlit nebo zpomalit. K řešení postupně dospějí a za pomoci učitele formulují závěry, které zaznamenají do PL.

Obr. 1 - Volný pád kapesníčku 3. Žáci si pokusně vyzkoušejí, zda předměty o různé hmotnosti, ale s podobnými rozměry, dopadnou na zem za stejnou či rozdílnou dobu. Nabízí se srovnání rychlosti pádu polystyrenové koule, jablka, závaží, klubka vlny, nebo válečku z modelíny, závaží, korkové zátky, apod. Závěry žáci zaznamenají do PL. V případě těchto malých předmětů většina závěrů z experimentů ukazuje na to, že všechny předměty dopadnou ve stejnou chvíli. Důležité je však přijmout i možnost, že se doba dopadu liší právě v závislosti na tom, jak na padající těleso působí odpor vzduchu (brzdná síla vzduchu). S tím souvisí teoretická informace pro žáky o Galileu Galileim a Isaacu Newtonovi, kteří se věnovali úvahám právě na toto téma a kteří shodně (Newton v návaznosti na Galileiho) potvrdili, že rychlost volného pádu dvou rozdílně hmotných těles je shodná pouze ve vzduchoprázdnu. V prostředí zemské atmosféry jejich pohyb brzdí odpor vzduchu, a tudíž je rychlost jejich pádu závislá na ploše, kterou zaujímají (Tesař, Jáchim, 2008).

42

Obr. 2 – Volný pád různých předmětů

Obr. 3 – Pokusné ověřování volného pádu předmětů 4. Předešlý pokus je zároveň východiskem k úvaze, zda můžeme odpor vzduchu využít pro zpomalení pádu, pokud jde o zachování např. života, nebo celistvosti předmětu při pádu z velkých výšek. Diskusí si žáci mohou připomenout plachtící superhrdiny z komiksů i živočichy, kteří se příliš rychlému pádu brání rozličnými pasivními mechanismy (blány, ocasy, kožní záhyby,…). 5. Skupinový problémový úkol: “Zajistit svému plyšákovi co nejměkčí dopad po pádu z výšky jednoho podlaží.“ Žáci řeší úkol ve skupinách, využívají své znalosti i zkušenosti, mají k dispozici potřebný materiál (mikrotenové tašky, igelitové plachty, provázky, špejle) a společně tvoří padák, který následně prakticky vyzkoušejí. Sledují přitom jeho účinnost a všechny faktory důležité pro co nejvíce funkční zařízení. Závěry opět zanesou do PL a nakreslí obrázek.

43

Obr. 4 – Příprava padáku

Obr. 5 – Testování padáku 6. Závěrečným pokusem žáci zjistí, jak se mění deformační síla působící po dopadu předmětu na zem z větší či menší výšky. Pokus provádí s kuličkou měkké plastelíny dopadající na tvrdou podlahu. Kulička po dopadu svým zploštěním podá jasné svědectví o správnosti domněnek žáků. Druhou variantou pokusu je pouštět kuličku do měkkého podkladu (písek, mouka,….) a pozorovat následky dopadu v něm. Závěry žáci zapíší (zakreslí) do PL.

44

Obr. 6 – Deformační účinky volného pádu

Reflexe Učitel na konci výukové jednotky vede žáky k reflexi a shrnutí nabytých znalostí. Hodnotí společně jednotlivé aktivity z hlediska přínosu pro potvrzení premis, zábavnost a náročnost experimentů a jejich analogii s praxí. Zároveň žáci mohou ohodnotit spolupráci v rámci své skupiny, reflektovat výsledky jiných skupin a vzájemně se inspirovat. Závěrečné činnosti Následovat musí (tak jako pokaždé) úklid použitých pomůcek, kontrola pracovního místa, třídění odpadu a celkové zhodnocení proběhnuvší výukové jednotky.

45

e) Pracovní list k tématu “Gravitační síla“

Gravitace Gravitace působí na ……………………. hmotná tělesa ve vesmíru. Planeta Země je tak velká, že můžeme pozorovat její gravitační působení i na sobě a na všech věcech kolem nás, například: …………………………………… ……………………………………………………………………………….

Pozorovali jsme pád papírového kapesníčku k zemi. Abychom jeho pád zrychlili,

můžeme

ho

……………………………

Tím se

zmenší

………………………………………………… a kapesníček bude padat rychleji. Zjišťovali jsme, zda rozdílně těžké, ale podobně veliké předměty dopadnou na zem za stejnou nebo rozdílnou dobu. Zjistili jsme, že ………………… ………………………………………………………………………………. Potvrdilo/nepotvrdilo se nám Newtonovo tvrzení, že ………………….. ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………. 46

Pokud chceme volný pád předmětu k zemi zpomalit, můžeme využít ………………………………………………………………………………. Obrázek:

Při dopadu na zem se předměty deformují (mění svůj tvar) Pokusem s kuličkami modelíny jsme si ověřili, že ……………………………………. ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………….……………… Obrázek:

47

f) Komentář k prováděným činnostem se žáky Při všech činnostech je především třeba počítat s tím, že si každý žák chce vyzkoušet co největší množství aktivit a experimentů, nejlépe samozřejmě všechny. Chce pracovat s každou pomůckou. Proto je dobré mít připravené dostatečné množství pomůcek, případně vytvořit stanoviště, kde se žáci věnují jednomu experimentu, a průběžně skupiny na těchto stanovištích střídat. Ačkoli se může zdát zemská přitažlivost natolik jasným faktem, že je nepotřebné si ji ověřovat na vlastním těle, žáci si ji chtějí sami ověřit a vyzkoušet si, že i na ně osobně gravitace působí – skáčou do výšky, pokouší se uniknout přitažlivosti a vymýšlejí možnosti, jak toho dosáhnout. Kreativní žáci průběžně přicházejí s nápady, jak některé pokusy obohatit, rozšířit, jaké parametry změnit, a zároveň předvídají, jaké změny tím patrně nastanou. Právě pro tyto případy je dobré disponovat mírným časovým nadbytkem, aby bylo pro uspokojení badatelského zápalu žáků možné si co největší množství hypotéz ověřit v praxi vlastními silami provedeným pokusem a vyhodnocením výsledků. Žáci také přicházejí s dotazy, jak by pokus dopadl v určitých podmínkách, které ale ve školním prostředí není možné splnit. Proto je samozřejmě přínosné, když má učitel dostatečný rozhled a přehled o problematice a může žákům i na tyto všetečné dotazy odpovědět nebo je odkázat na příslušné zdroje, kde se mohou o tématu dozvědět více (encyklopedie, populárně-naučné publikace, webové stránky, časopisy, …). Je velmi důležité, aby nejen na připravené experimenty, ale především na řešení problémového úkolu, měli žáci dostatek času a prostoru pro realizaci svých záměrů. Zároveň je v případě padáku potřeba zajistit bezpečný a zároveň přehledný prostor pro vyzkoušení celého zařízení a sledování průběhu pokusu. Závěrečná diskuse po všech aktivitách umožní žákům si ujasnit, co se v hodině dozvěděli nového, jaké nové poznatky získali a co všechno jim hodina přinesla. Snaží se své názory formulovat nejen smysluplně, ale také fakticky správně, za využití nových výrazů, které se naučili. Učitel tyto závěry podpoří a vysvětlí jednoduchým výkladem, který objasní podstatu celého pozorovaného jevu. Zaznamenání závěrů do PL je prováděno většinou společně právě v tuto chvíli, když jsou závěry jednotlivých pokusů shrnuty a podloženy teoretickým základem. Je na učiteli, zda PL se žáky vyplňuje průběžně po každém pokusu, nebo ho vyplňují na konci hodiny celý. Mně se osvědčila první možnost z toho

48

důvodu, že upevnění a formulování některých dílčích poznatků uprostřed hodiny je důležité pro další práci a žákům umožní pracovat s větší jistotou. Závěr hodiny patří úklidu třídy a pomůcek.

49

Těžiště předmětů a) Očekávaný výstup 

Žák chápe pojem těžiště předmětu a umí ho experimentálně určit.

b) Použité vyučovací metody 

heuristický rozhovor



vysvětlování



skupinová práce



frontální pokus



práce s textem



instruktáž slovní



pracovní činnost (výroba Berušky)



diskuse

c) Seznam pomůcek 

souprava plastových nebo dřevěných geometrických obrazců na výuku geometrie, nebo z kartonu vystříhané různé pravidelné i nepravidelné obrazce a tvary



nit nebo tenký provázek na zavěšování obrazců



zásoba špejlí a modelíny



krabice od bonboniéry upravená vlepením závaží (např. těžké litinové podložky) do jednoho rohu



krabičky od zápalek (pro každého žáka), větší množství malých matek, které se do krabiček vejdou, izolepa



materiál a pomůcky na výrobu Berušky jsou popsány v jejím návodu na konci “Metodického listu“

50

d) Metodický list Evokace Jako motivaci je možné žákům nechat nalézat u různých geometrických obrazců vždy jediný bod, kde stačí tento obrazec podepřít prstem, aby se udržel v rovnováze. V průběhu této činnosti žáci přemýšlí, jaká síla, o které se už ve škole bavili, způsobuje, že na nesprávném místě podepřený předmět padá dolů k zemi…navazuje se zde na učivo o gravitační síle. (Pokud žáci učivo o gravitaci neprobírali, je potřeba je o její existenci a působení alespoň rámcově informovat, respektive spíše shrnout jejich dosavadní znalosti a prekoncepty). Uvědomění 1. Žáci experimentálně přijdou na to, kde se nachází těžiště jednotlivých obrazců. Vzájemně se podělí o zkušenosti s hledáním tohoto bodu a s postupy, které k tomu využívali. Je možné těžiště hledat čistě metodou pokusu a omylu, nebo zavěšováním za různé okrajové body. V tuto chvíli učitel vysvětlí žákům pojem těžiště tělesa. Těžiště tělesa je bod, ve kterém působí na těleso gravitační síla. Každé těleso má právě jedno těžiště. Podepřením v místě těžiště zůstane ploché těleso v rovnovážné poloze (Holubová, Kubínek & kol., 2006). Následnou diskusí si žáci také uvědomí, jak často v běžném životě podvědomě hledají a využívají polohu těžiště různých těles i sebe samých, například při chůzi po laně, při stavění věže z kostek, při učení se chůzi, či při udržování rovnováhy při cvičení, atd. Poznatky si žáci zapíší do PL.

51

Obr. 7 – Pokusné hledání těžiště 2. Následuje série pokusů na hledání těžišť dalších připravených tvarů – nepravidelné hvězdy, podkovy, prstence, oblaku, domečku, … Žáci se postupně seznamují s různými strategiemi hledání těžiště jednotlivých těles. Při společné diskusi dochází všichni k závěru, že některé tvary nemají těžiště uvnitř tělesa, ale mimo něj. Učitel toto zjištění shrnuje. Těžiště tělesa může někdy ležet mimo těleso (Holubová, Kubínek & kol., 2006). Jde o tvary např. tvary prstence, kružnice či podkovy. Průběžně žáci společně doplňují PL.

Obr. 8 – Vyvažování těles 3. Jako motivaci k další činnosti má učitel připravenou krabici (např. od bonboniéry), ve které je na jedné straně vlepen těžký předmět (já jsem použila těžkou litinovou podložku). O této úpravě však žáci nevědí a při dotazu učitele, kde si žáci myslí, že bude mít tato krabice těžiště, ho určí po předchozích zkušenostech všichni shodně – ve středu dna krabice. Učitel na jejich návrh reaguje a pokusí se podepřít prstem krabici uprostřed, v místě žáky 52

předpokládaného těžiště. Krabice pochopitelně ihned spadne. Žáci diskutují o důvodu neúspěchu a zcela jistě vydedukují důvod toho, proč nebylo nalezení těžiště úspěšné. Odhalí skutečnost, že krabice je nerovnoměrně těžká. Učitel potvrdí tento předpoklad tím, že podepře prstem krabici v místě skutečného těžiště a krabice drží na jeho prstě. Návodnými otázkami pak učitel vede žáky k formulaci závěru. Poloha těžiště záleží na rozložení hmoty v tělese (Holubová, Kubínek & kol., 2006). 4. Žáci pak na základě této nové informace zkouší měnit polohu těžiště špejle pomocí kuliček modelíny na jejích koncích. Těžiště krabiček od zápalek mění vlepením těžkých matek k jedné straně krabičky. Následně si mezi sebou dávají hádat, kde se těžiště jejich krabičky nachází a ihned to spolužákovi dokládají praktickou ukázkou. Všechno zapisují a zakreslují do PL.

Obr. 9 – Hrátky s posunem těžiště tělesa

53

Obr. 10 – Změna polohy těžiště tělesa 5. Závěrečná aktivita žákům poskytne praktické uplatnění jejich nových znalostí o těžišti. Výroba Berušky je popsána v podrobném návodu níže a fotodokumentace přibližuje její postupný zrod i následnou radost dětí, když se jim jejich práce podařila.

Obr. 11 – Výroba Berušky

Obr. 12 – Beruška na prstě 54

Obr. 13 – Poslušná Beruška neuletí ani nespadne Poslušná Beruška – návod na výrobu: 1. Učitel si před hodinou připraví tento materiál a pomůcky: 

na tenkém kartonu nakopírované tvary těla Berušky (šablona viz Příloha DP), je potřeba kvůli další práci dbát na to, aby vlnky v lepence směřovaly podél těla Berušky,



na barevný papír nakopírované tvary těla Berušky,



ševcovské šídlo nebo hřebík na propíchnutí otvorů v kartónu,



vázací drát, průměr 1,4 mm (nebo jakýkoli drát podobného průměru), cca 50 cm na jednu Berušku,



2 matice průměru M8 na jednu Berušku,



zápalky.

2. Žáci si na hodinu přinesou pomůcky: 

nůžky,



lepidlo,



fixy nebo pastelky.

3. Žák si podle instrukcí vystřihne z kartónu a barevného papíru předtištěné tvary a nalepí barevné části na kartónové podklady. Poté přilepí křídla podle předlohy na tělo Berušky. Každý žák si může Berušku vyzdobit podle vlastního vkusu a dovedností. 4. Za dohledu a případné pomoci učitele propíchne žák čtyři otvory na vyznačených místech na hlavě Berušky. 55

5. Připravenými otvory žák provlékne drát podle obrázku nebo ukázky hotové Berušky.

Obr. 14 - Způsob provlečení drátu (Piskač, 2014) 6. Na konce drátu upevní žák dvě matice a upraví vzniklá tykadla tak, aby směřovala obloukem dolů před Berušku. 7. V přední části do kartonu žák zastrčí polovinu zápalky tak, aby vznikl jakýsi sosáček, na kterém bude Beruška balancovat (Piskač, 2014).

Reflexe Už v průběhu práce si žáci mohou neustále mezi sebou i s učitelem opakovat a zpřesňovat nově nabyté znalosti a připomínat si společné zážitky. Žáci mohou zkusit přemýšlet a diskutovat nad tím, kde se bude nacházet těžiště hotové Berušky a proč, a následně se pokusit ho prakticky určit. Zároveň ho mohou i záměrně měnit a sledovat, jak se tato změna projeví na chování Berušky po podepření. Závěrečné činnosti Konec hodiny patří opět úklidu, především po závěrečné výtvarně-praktické činnosti. Žáci se mohou pokusit odhadnout finanční náročnost výroby celé Berušky a zhodnotit přínos celé hodiny.

56

e) Pracovní list k tématu “Těžiště předmětů“

Těžiště Připomněli jsme si, že existuje síla, kterou působí Země na ostatní předměty. Nazývá

se

……………………………………

Aby

předmět

zůstal

v rovnováze, stačí ho …………………….. v jediném bodě. Tento bod nazýváme …………………... Najít těžiště nějakého předmětu (tělesa) potřebujeme

v

životě

třeba,

když

…………………………….….,

…………………………………… nebo …………………………………

Hledali jsme těžiště různých předmětů, například ……………………., …………………., …………………, …………..….… Zjistili jsme, že každý

předmět

(každé

těleso)

má

(kolik

těžišť?)

……………………………………….. Zajímavé je, že těžiště někdy leží uvnitř tělesa a někdy ……………………………. Příkladem může být ………………..……... nebo …….…..……………….

57

Obrázek těžišť různých předmětů:

Poloha těžiště záleží na …………………………………… v předmětu. Dělali jsme pokus s ………………………………………………., do kterých jsme vložili ……………………………….. Poloha jejich těžiště se hned změnila. Obrázek:

Nakonec jsme si vyrobili poslušnou Berušku, která balancuje nad jedním bodem. Tím bodem je její …………………………….. Obrázek:

58

f) Komentář k prováděným činnostem se žáky Pokusné hledání bodu, ve kterém se podaří žákům udržet jednotlivá tělesa v rovnovážné poloze, je relativně jednoduchá činnost, na kterou je ale potřeba vyhradit vcelku dost času. Každý žák má totiž vlastní představu o poloze těžiště tělesa a chce si ji také sám ověřit. Proto je nejlepší, když je pokusných předmětů co nejvíc, aby si je žáci mohli mezi sebou půjčovat a měl každý stále co dělat a s čím experimentovat. Při dalším experimentálním hledání těžišť dalších předmětů nepravidelného tvaru žáci hledají systém, jak těžiště určit jinak než jen metodou pokusu a omylu. V tom jim může učitel být nápomocen připomenutím situace např. zavěšování obrazu a nabídnout žákům k hledání těžiště provázky či nitě, na které mohou nepravidelné obrazce zavěšovat. Těžiště pak žáci objeví v průsečíku čar vedoucích svisle dolů od bodu zavěšení k zemi. Toto poznání v žácích vzbudí další vlnu nadšení pro pokusné objevování těžišť dalších předmětů. Zápis do PL je pak logickým završením celé aktivity a není potřeba ho ani příliš teoreticky objasňovat, všechno se už žákům při činnostech prokázalo. Takřka nekonečné množství variant existuje při pokusech s různě velkými kuličkami modelíny na koncích špejle, které různě rozloženou hmotou určují odlišnou polohu těžiště této soustavy. Žáky baví donekonečna měnit poměry hmotností obou kuliček, posouvat je a stále znovu hledat rovnovážný stav špejle položené na svém prstě. Stejně tak experimentování s krabičkami od zápalek je pro žáky i přes svou jednoduchost velmi přitažlivé už proto, že dotázaní spolužáci netuší, na kterou stranu žák matičky vlepil, a tudíž nemohou odhadnout polohu těžiště na první pohled, jako to bylo u předešlé soustavy. Vzájemná hra na odhadování polohy těžiště krabičky je pro žáky velmi zábavná a motivující do další činnosti a komunikaci mezi žáky. Závěrečná aktivita přináší žákům největší uspokojení a je velice aktivizující už tím, že se žáci těší, že budou svou Berušku posunem těžiště ovládat a celý výrobek si odnesou domů, kde se pochlubí svou prací a znalostmi svým blízkým. Pro mladší žáky je možné Berušky z kartónu vystříhat již před výukou, aby jejich práce dopadla co nejlépe a měli dostatek času soustředit se na práci s těžištěm, což je v tomto případě hlavním cílem celé práce. Samozřejmě se konečný vzhled Berušky liší podle vkusu, schopností a dovedností jednotlivých žáků. Funkční jsou ale všechny Berušky bez rozdílu. Výtvarnými činnostmi, manipulací s matkami a ohýbáním drátu do různých poloh si žáci nejen cvičí jemnou 59

motoriku, ale zároveň sami sobě vytvářejí problémový úkol, který ihned prakticky řeší. Jsem přesvědčená, že právě takový styl vzdělávání nechává v žácích nejhlubší dojem a přispívá k všestrannému rozvoji dětské osobnosti a jejímu trvalému obohacení. Úklid po pracovní činnosti bývá bezproblémový. Je dobré žáky upozornit na prospěšnost třídění odpadu.

60

Třecí síla a) Očekávaný výstup 

Žák chápe existenci třecí síly a dovede experimentálně zmenšit či zvětšit třecí sílu mezi dvěma předměty.



Žák chápe význam existence třecí síly pro fungování v běžném životě a dovede jmenovat některé příklady z praxe.

b) Použité vyučovací metody 

demonstrační pokus



heuristický rozhovor



vysvětlování



pozorování



skupinová práce



frontální pokus



práce s textem



diskuse

c) Seznam pomůcek 

dřevěné kvádry s háčky (školní demonstrační pomůcky pro výuku mechaniky na 2. stupni) nebo jiné stejnou funkci splňující dřevěné kvádry, na které učitel upevní malé háčky pro připojení siloměru i pro připojení kvádrů k sobě



žákovské siloměry (nejsou nutné)



kus cihly nebo malého betonového bloku a kus koberce s dlouhým vlasem pro demonstrační pokus



materiály s různým povrchem, v délce alespoň 50 cm, na kterých si žáci budou moci vyzkoušet vliv hrubosti povrchu na velikost tření



rostlinný olej



úklidové prostředky na likvidaci olejové skvrny

61

d) Metodický list Evokace Na začátku vyučovací jednotky učitel demonstračně žákům předvádí posuvný pohyb dřevěného kvádru po katedře nebo některé z předních lavic. Sílu, kterou kvádr uvádí do pohybu, stále zvětšuje, až kvádr spadne ze stolu. Učitel tedy vyzve žáky, aby se přesunuli např. na chodbu, kde se snaží opět co největší silou rozpohybovat kvádr. I přes maximální úsilí se ale kvádr po určité vzdálenosti zastaví. Učitel se “zklamaně“ žáků zeptá, jakou silou by musel na kvádr působit, aby se kvádr pohyboval pořád dál. Diskusí žáci dospějí k názoru, že taková síla neexistuje, protože se kvádr (každý předmět) po určité době musí zastavit. Přestože je tato skutečnost žákům naprosto jasná, protože se s ní denně setkávají, nejsou možná schopni zcela uspokojivě odpovědět, proč se každé posunující se těleso musí zastavit. (Učitel může žákům pro zajímavost sdělit informaci, že ve vesmíru by jeho síla k neustálému pohybu kvádru stačila. Proč tedy nestačí na Zemi?) Uvědomění 1. V tuto chvíli se opět mohou všichni vrátit do učebny, kde dál pokračuje diskuse. Učitel stále pobízí žáky k vyslovování jejich domněnek, takže celá skupina nakonec dojde k závěru, že na Zemi, na rozdíl od vesmíru, existuje nějaká síla, která působí proti pohybu. Učitel tuto sílu definuje jako třecí sílu. Třecí síla je síla, která brzdí každý pohyb dvou předmětů (těles) posunujících se po sobě. Je to odpor proti pohybu (Tesař, Jáchim, 2008). 2. Dalším rozhovorem se učitel snaží vhodnými otázkami žáky přivést k poznání, co způsobuje tuto sílu, co je její příčinou. Žáci vycházejí ze svých předchozích znalostí a učitel jejich připomínky zaznamenává např. na tabuli. Postupně je vytvořeno, resp. definováno několik podmínek, za kterých vzniká tření. Učitel žáky postupně přivede k vyvození argumentů podporujícím existenci třecí síly. Každé těleso je složené z atomů a molekul, které jsou velmi malé. Na Zemi, na rozdíl od vesmíru, neustále na všechny předměty působí gravitační síla, která přitahuje předměty ke středu Země. To se projevuje tím, že předměty mají určitou tíhu. Povrch každého tělesa, ať se nám jeví sebehladší, je z hlediska molekulárního složení pokrytý vysokými “horami“ a hlubokými “údolími“.

62

Tyto nerovnosti povrchu obou po sobě se pohybujících předmětů o sebe při vzájemném pohybu drhnou a tím vzniká třecí síla, která brzdí pohyb. Pro demonstraci může učitel použít posun např. drsné cihly po kusu koberce s dlouhým vlasem. Žáci si mohou vyzkoušet, že tento pohyb je skutečně velmi ztěžován třením mezi oběma materiály. Nakonec je tedy společnou diskusí se žáky určena jednoznačná příčina vzniku třecí síly mezi dvěma předměty. Příčinou vzniku tření mezi dvěma po sobě se pohybujícími předměty je drsnost jejich povrchů (Tesař, Jáchim, 2008). 3. Na výzvu učitele si pak žáci mohou vyzkoušet na vlastních pomůckách, kterými pohybují po lavici, že třecí síla skutečně existuje a působí na každé těleso na Zemi. Společnou diskusí žáci vyvozují závěry pozorování a hledají odpověď na otázku “Na čem je tření závislé?“. Návodnými otázkami učitele dospějí všichni společně k závěru, že je třecí síla závislá na kvalitě povrchu (materiálu) a na hmotnosti tělesa. Závěry si žáci zapíší do PL. 4. Pro další experimentování je potřeba žákům do skupinek rozdat kvádry s háčky (školní soupravy pro výuku mechaniky) či jiné předměty, které budou splňovat požadavky na další práci. Osvědčilo se, aby každá skupina měla alespoň 3 - 4 kvádry. Další pomůckou (nikoli nezbytnou) je žákovský siloměr, do každé skupiny alespoň jeden. V případě, že je žáci budou používat, je potřeba poskytnout jim také základní informace o jeho bezpečném používání (nepřetěžovat!) a o jednotkách síly. Není nezbytně nutné (zvláště u žáků nižších ročníků), aby žáci jednotky přesně měřili, jde pouze orientační poměřování sil potřebných k rozpohybování kvádrů na jednotlivých podložkách a při různém množství spojených kvádrů. Pokud učitel siloměry žákům neposkytne, pracují žáci pouze odhadem a poměřováním sil podle vlastních pocitů (občas přesnější než špatně nakalibrovaný siloměr). Důležité je žáky upozornit, že se mají snažit o pohyb rovnoměrný, nezrychlený ani nezpomalený a že síla udělující pohyb by měla být vodorovná, ve směru pohybu. 63

Žáci pokusně ověřují, na jakých parametrech je závislé zvětšování či zmenšování třecí síly. Zvyšují počet zapojených kvádrů, řadí je za sebe, vedle sebe, pokládají na sebe. Své závěry vzájemně diskutují ve skupině i mezi skupinami navzájem.

Obr. 15 – Měření třecí síly 5. Dalším krokem, kterým si žáci ověří hypotézu vztahující se k bodu 2., je samostatná nebo skupinová činnost žáků, na kterou učitel žákům poskytne co největší množství různých podkladových materiálů, po kterých mohou kvádry posunovat a poměřovat přitom velikost třecí síly na tato tělesa působící. Výběr různých podkladů je velmi široký, odvíjí se pouze od možností učitele a školy. Osvědčilo se vytvoření stanovišť, na kterých se žáci střídají. Každé stanoviště nabízí k otestování jeden druh podkladu, po kterém žáci soustavou pohybují. Důležité je žáky upozornit na to, že musí testovat stále stejně hmotnou soustavu (např. stále tři kvádry) a neměnit jiné parametry pokusu, než jen jeden, což je v tomto případě kvalita povrchu podložky. Žáci pak za vzájemné spolupráce zjišťují a porovnávají sílu potřebnou k pohybování kvádrů po jednotlivých podkladech a tím samozřejmě velikost třecí síly. V souvislosti s tím si také všimnou, že síla potřebná k rozpohybování tělesa je vždy o něco větší než síla potřebná k udržení tělesa v pohybu. Všechna tato zjištění konzultují mezi sebou i s učitelem. Shrnutí všech měření a zároveň připomenutí reálných situací, kdy si žáci už ověřili mnohé z těchto závěrů, je pro žáky velmi motivující a uspokojuje to jejich přirozenou potřebu vidět ve své činnosti propojenost s vlastním životem a světem kolem sebe. Následuje zápis do

64

PL, který je sice prováděn společně, ale žáci si do PL zaznamenávají své vlastní výsledky pozorování, své vlastní zážitky.

Obr. 16 – Změna podkladu, změna velikosti třecí síly

Obr. 17 – Pozorné měření 6. Závěrečnou aktivitou je hromadně prováděný pokus, který má dokázat, jaký je rozdíl v třecí síle při pohybu stejně drsných materiálů po sobě bez mazadla a s mazadlem (olejem). Přestože je pokus z úsporných důvodů prováděn hromadně, každý žák si může osobně vyzkoušet rozdíl třecí síly při pohybu kvádru (soustavy kvádrů) po suché podložce a při pohybu po té samé podložce pomazané olejem. Závěry pokusu nikoho příliš nepřekvapí, ale zájem o vlastnoruční vyzkoušení a potvrzení této pravdy je samozřejmě maximální.

65

Obr. 18 – Zmenšování třecí síly olejem

Reflexe Při závěrečné reflexi si žáci uvědomí, že třecí síla, ač o ní dosud teoreticky příliš nepřemýšleli, je silou, která nás provází doslova na každém kroku (chůze je možná pouze díky tření našich nohou po podlaze). Čím víc si jsou žáci jisti jejím fungováním, tím větší množství příkladů ze života nacházejí a podivují se nad tím, jakých změn by život na Zemi doznal, kdyby tření nefungovalo. Analogicky s tím je možné připomenout úvahy o neexistenci gravitačního pole Země.

Závěrečné činnosti Na závěr je potřeba všechny používané pomůcky roztřídit a uklidit a podílet se na likvidaci následků posledního hromadného pokusu. Žáci si ověří, jak nesnadno se likviduje mastná olejová skvrna a jak je tedy užitečná stále opakovaná bezpečnost při manipulaci s olejem nejen při experimentech v učebně, ale např. doma v kuchyni. Při úklidu stále probíhají diskuse a rozhovory na téma třecí síly. Žáci si připomínají situace z vlastního života, kdy je nečekaně nízké tření (náledí, …) přivedlo např. k úrazu, atd.

66

e) Pracovní list k tématu “Třecí síla“

Pohyb a třecí síla Když chceme posunout předmětem na stole, musíme použít (vyvinout) …………………….. S její pomocí jsme pohybovali (čím?) ……….……… ………………………….……………………... Proti této ….……………… ale působí jiná, kterou nazýváme ……………………… Obrázek:

Na čem závisí velikost třecí síly při pohybu tělesem po podložce? Zjistili jsme, že závisí na …………………………… a na ……..…………… ……………………………………… S pomocí siloměru jsme porovnávali, na jakém povrchu je třecí síla větší a na jakém menší. Použili jsme různé materiály povrchu: …………………..……………………………………… ………………………………………………………………………………. povrch č. 1

povrch č. 2

67

Při pokusu jsme také zjistili, že je potřeba …………………………...… síla k rozpohybování kvádru a ………………… síla k udržení kvádru v pohybu. Jak můžeme pohyb tělesa po podložce ztížit? ……………………………… …..…………………………………….. Kdy je to potřeba? ……………...... ......................................…………………………………………….......……

Jak

si

můžeme

pohyb

tělesa

po

podložce

usnadnit?

…………………………………. Kdy je to potřeba? ……………………… ……...………………………………………………………………………..

Obrázek:

68

f) Komentář k prováděným činnostem se žáky Při všech samostatných činnostech zaměřených na pozorování změn třecí síly je potřeba žáky upozornit a častěji dbát na dodržování zásad těchto experimentů. Důležité je snažit se pohybovat soustavou rovnoměrně a při měření držet siloměr ve směru pohybu celé soustavy, nezvedat ho směrem vzhůru. Pokud žáci třecí sílu poměřuji pouze odhadem, pak i pohyb jejich ruky musí být plynulý a vodorovný. Žáci při těchto činnostech občas zapomínají na hlavní cíl prováděných činností a pokusničení se začne zvrhávat na “hraní s vláčkem“, na což je potřeba neustále reagovat a vracet žáky k tématu a cíli činností. Při zkoumání rozdílných podkladových materiálů je možné žákům poskytnout lupu na bližší prozkoumání struktury povrchu těchto materiálů. Téma tření je silně propojeno s osobními zkušenostmi a zážitky žáků, proto je důležité dát co největšímu množství žáků prostor vyjádřit své názory a podělit se o své zkušenosti. Sami žáci postupně přicházejí na to, jak se dá ovlivnit velikost třecí síly v běžném životě a proč se jim některé nehody staly (přílišná rychlost, hladký povrch styčných ploch, změna směru pohybu,…). Všechny tyto aspekty přispívají ke snížení tření a žáci si postupně uvědomují, jak tyto situace různě ovlivnit (obuv s hrubší podrážkou, pomalejší pohyb, …). Závěrečný pokus, přestože prováděný společně, chtějí pravidelně vyzkoušet a na vlastní kůži prožít všichni, proto je potřeba si na něj nechat dostatek času, aby všichni mohli vyzkoušet účinek mazadla na usnadnění pohybu tělesa. Závěrečný úklid se jevil zpočátku všem naprosto běžným, odstranit ale více než metr dlouhou olejovou skvrnu z podkladu se pro všechny zúčastněné stalo velmi překvapivě náročným úkolem. Žáci tak získali novou, naprosto neplánovanou, ale pro život víc než užitečnou zkušenost.

69

Valivý odpor a) Očekávaný výstup 

Žák si uvědomuje rozdíl mezi třecí silou a valivým odporem a jejich fungování v praxi.

b) Použité vyučovací metody 

heuristický rozhovor



vysvětlování



pozorování



skupinová práce



frontální pokus



práce s textem



diskuse

c) Seznam pomůcek 

dřevěné kvádry s háčky (školní demonstrační pomůcky pro výuku mechaniky na 2. stupni) nebo jiné stejnou funkci splňující dřevěné kvádry, na které učitel upevní malé háčky pro připojení siloměru i pro připojení kvádrů k sobě



žákovské siloměry (nejsou nutné)



větší množství předmětů válcovitého tvaru, po kterých bude možné posunovat kvádry (špejle, tužky, silné slámky na pití, tenké dřevěné válečky,…)



větší množství kuliček, příp. korálků, atp.



malé lahvičky od nápojů (ideální o objemu 200 ml, kvůli nízkému těžišti a snadnější manipulaci) – do každé skupiny alespoň jedna, naplněné těžkým sypkým materiálem kvůli stabilitě (rýže, písek,….)



tenký provázek na přivázání lahviček



vozíčky s kolečky ze žákovských souprav pro výuku mechaniky na druhém stupni, nebo jakékoli jiné vozíčky splňující požadavky pokusu



dřevěné (dřevotřískové, sololitové,….) desky o rozměrech min. 40 x 40 cm, tyče nebo trubky stejného průměru nařezané na délku min. 50 cm, míčky (tenisové, kriketové, gumové,….), kus koberce nebo jiné pevné textilie o

70

rozměrech cca 50 x 100 cm – vše v množství dostatečném pro práci ve skupinách (viz bod 4. Metodického listu)

71

d) Metodický list Tato lekce primárně vychází ze závěrů předešlé vyučovací jednotky “Třecí síla“. Pokud učitel nemá dost času na to, aby těmto dvěma tématům věnoval dvě lekce, je možné spojit téma třecí síly a valivého odporu do lekce jedné. V tom případě přistoupí učitel k jiné formě motivace a o třecí síle se žáci baví a dozvídají současně s informacemi o valivém odporu.

Evokace Pokud bude lekce “Valivý odpor“ navazovat na výše popsanou lekci “Třecí síla“, bude vhodnou motivací společné zopakování všech informací, které si žáci z této dvouhodinovky odnesli. Za využití dřevěných kvádrů a případně siloměru mohou žáci sami zopakovat základní principy třecí síly např. pro spolužáky, kteří minulou hodinu chyběli. Učitel případně jejich prezentaci doplňuje či uvádí na pravou míru nepřesnosti. Učitel žáky řízeným rozhovorem vede k zopakování všech důležitých pojmů, které si žáci osvojili při předešlé hodině. Téma bylo ukončeno ve chvíli, kdy si žáci pokusně ověřili, že třecí síla se po namazání třecích ploch olejem zmenší a kvádry se pohybují snáze. Učitel vybízí žáky k dalším úvahám, jak si pohyb např. těžkého kusu nábytku usnadnit. Žáci vznášejí své návrhy a celkem přirozeně dojdou k závěru, že podloží-li kvádry větším množstvím předmětů válcového nebo kulovitého tvaru by byl pohyb ještě snazší. Uvědomění 1. Učitel poskytne žákům opět několik dřevěných kvádrů do každé skupiny a nabídne několik možností, jak si vyzkoušet valivý pohyb po válcovitých podložkách. K použití se nabízejí špejle, tužky či dřevěné nebo plastové tyčinky nebo trubky. Žáci si také mohou vyzkoušet pohybovat kvádry po kuličkách nebo korálcích kulatého tvaru. V tom případě je ale potřeba zajistit, aby se korálky (kuličky) nerozsypaly, tzn. provádět pokus na ohrazené podložce (např. ve víku od velké krabice, …). Žáci sledují a konzultují mezi sebou výsledky svých experimentů a sjednocené závěry zapisují do PL.

72

Obr. 19 – Pohyb kvádru po pastelkách

Obr. 20 – Pohyb kvádru po špejlích 2. Srovnávací experiment provedou žáci i na malých plastových lahvičkách od nápojů. Lahvičky naplněné např. pískem nebo rýží (pro lepší stabilitu) se žáci pokoušejí nejprve táhnout postavené na podložce za přivázaný tenký provázek. Takto je demonstrována třecí síla. Následuje valení lahvičky položené na podložku. Opět je výhodné táhnout za připevněný provázek. Lahvička se kutálí a žáci pozorují a srovnávají, kdy je k rozpohybování a udržení lahvičky v pohybu potřeba větší a kdy menší síla. Z pozorování vyvodí závěr: Třecí síla při posunování je větší než při valení daných předmětů. Zjištěné informace žáci zaznamenají do PL.

73

Obr. 21 – Posunování lahvičky

Obr. 22 – Valení lahvičky 3. Dalším krokem ve zkoumání žáků a zároveň i ve vývoji lidstva, byl objev kola. Proto si v tuto chvíli mohou žáci prakticky vyzkoušet, že třecí síla předmětu taženého po podložce vysoce převyšuje valivý odpor, který musí překonávat vozíček, na kterém je kvádr položen a vezen. Přestože souprava kvádru a vozíčku má větší hmotnost, jede po podložce mnohem snáz než samostatně tažený kvádr. Následuje opět zápis do PL.

Obr. 23 – Tažení kvádrů na vozíčku

74

4. Poslední aktivita žákům nejen poskytne praktickou ukázku výše popsaných jevů, ale zároveň si žáci všechno, co si vyzkoušeli experimentováním s vozíky a kvádry ověří na sobě, na vlastním těle, vlastním prožitkem. Doporučuji provádět tento experiment na chodbě školy kvůli většímu prostoru. Pro tuto činnost je potřeba, aby se učitel dopředu vybavil potřebnými pomůckami, které je nejsnáze získat prostřednictvím školníka, který má většinou všechen potřebný materiál v dílně, a po menších úpravách lze s tímto materiálem celý experiment provést. Jedná se pro každé stanoviště o jednu dřevěnou (sololitovou, dřevotřískovou,…) desku, kus ustřiženého koberce, dále nařezané dřevěné nebo kovové tyče v počtu alespoň pěti, ale lepší je vyšší počet, a alespoň deset malých míčků. Žáci se rozdělí do skupinek (ideální se jeví po třech až čtyřech žácích, ale závisí to i na množství pomůcek a prostoru, kde je možné ověřování provádět). Každá skupina dostane jednu dřevěnou podložku a jeden typ podkladového materiálu. Potom je už skupinovým problémovým úkolem ověřit si, zda je třecí síla při pohybu soustavy skutečně větší než síla valivého odporu. Ověřování probíhá tak, že se na jedním druhem podkladového materiálu podloženou dřevěnou desku posadí jeden ze členů skupiny a ostatní se ho snaží rozpohybovat a udržet po určitou vzdálenost v rovnoměrném pohybu. Poté, co se vystřídali na desce všichni členové skupiny, mění skupiny pozice a zkoušejí zase jiný druh podkladového materiálu. Žáci přitom musí nejen kreativně a operativně řešit nastalé situace, ale také komunikovat. Rozvíjejí manuální zručnost, sílu i obratnost. Po celou dobu probíhá ve skupině i mezi skupinami vzájemná výměna informací a zkušeností, které žáky obohacují a přispívají k upevnění všech důležitých znalostí o problematice. Důležitým motivačním prvkem celé aktivity je také humor a novost nastalých situací, takže odvážnější a nápaditější žáci brzy přicházejí s dalšími nápady, vylepšeními a otázkami. Cílem aktivity je žáky nechat prožít na vlastní kůži, že soustava tažená po podložce, přestože je její hmotnost stejná, se jeví mnohem těžší, než soustava, kterou je pohybováno pomocí podložených válců. Stejně tak žáci sami přijdou na to, jaké výhody a nevýhody má valivý pohyb po tyčích a po koulích. Právě v tuto chvíli mohou přijít ke slovu žákovské nápady, jak jednotlivé soustavy vylepšit, aby fungovaly lépe a bezpečněji.

75

Obr. 24 – Odpor třecí síly v praxi

Obr. 25 - Spolupráce při valivém posunu

Obr. 26 – Valivý odpor kuliček 76

Reflexe V tomto případě je možné nejprve provést úklid pomůcek a teprve po návratu do třídy provést reflexi. Záleží ale na rozhodnutí učitele a podmínkách, ve kterých výuka probíhá. Vzhledem k spontánním činnostem v průběhu celé poslední skupinové aktivity, velikému ruchu a soustředění se především na praktické provádění celé akce, je shrnutí závěrů, ke kterým žáci dospěli, ponecháno na samostatnou reflexi až po ukončení pokusů. Žáci stále ještě plni dojmů a nových zkušeností s jistotou vědí a dokáží na vlastních zážitcích doložit, že valivý pohyb soustavy je snadnější a energeticky výhodnější než pohyb třecí. Zároveň znají a mají ověřeno, jaké problémy a nedostatky jednotlivé druhy pohybu mají, čemu je při případné konstrukci pohybujících se soustav třeba věnovat pozornost a na co dát pozor. Závěrečné činnosti Roztřídění a úklidu pomůcek se zúčastní všichni žáci a může být společným zájmem odpadový materiál (nařezané tyče, dřevotřískové desky,…) zužitkovat i při nějaké další společné činnosti, například v hodinách praktických činností.

77

e) Pracovní list k tématu “Valivý odpor“

Tření a valení Pohyb předmětů po podložce můžeme provádět posouváním. Pohybu přitom brání ………………….. síla. Tření můžeme zmenšit a pohyb si usnadnit buď ………………………………………… nebo ………………………… Když podložíme předmět při posouvání kuličkami nebo válečky, bude se pohybovat mnohem snáz/hůř. My jsme podložili dřevěné kvádry ……………….. ………………………..(čím?)

S pomocí siloměru jsme zjistili velikost síly potřebné k táhnutí lahvičky po podložce ve stoje a velikost síly potřebné k valení lahvičky položené na podložce. Zjistili jsme, že když lahvičku valíme, potřebujeme větší/menší sílu než když ji táhneme. Obrázek: Závěr: Třecí síla je větší/menší než valivý odpor. 78

Vyzkoušeli jsme táhnout kvádr po podložce a pak stejný kvádr táhnout položený

na

vozíčku.

Zjistili

jsme,

že

………………………………………………………………………………. Obrázek:

Další pokusy, které jsme prováděli pro porovnání třecí síly a valivého odporu: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Obrázek:

79

e) Komentář k prováděným činnostem se žáky Je zřejmé, že žáci mají takřka od začátku víceméně jasno v otázkách týkajících se toho, zda je jednodušší předmětem (soustavou) pohybovat třením nebo valením. To, o co v této lekci jde, a co by měla žáků přinést, je několikastupňový prožitek a ověření si této intuitivní premisy. Pokusy s malými kvádříky na lavici a posléze s vlastním tělem a v životní velikosti je dostatečně přesvědčí o správnosti jejich domněnek. Přínosem tak není odpověď na otázku, zda je výhodnější tělesem smýkat nebo ho valit, ale jak moc se liší brzdné síly obou stylů pohybu, čím jsou ovlivňovány a ovlivnitelné. Žáci si doslova na vlastní kůži mohou uvědomit, že i kvalita pohybu celé soustavy v případě obou způsobů posunu doznává určitých nemalých rozdílů. Popis těchto rozdílů je pro některé žáky náročným oříškem – svůj prožitek se snaží verbalizovat a předat ostatním, kteří mají prožitek svůj vlastní. Touto diskusí dochází k hledání nejlepšího způsobu vyjádření, žáci společně nacházejí potřebná popisná slova, kterými by nejlépe vystihli vlastní pocity při pokusu. Shodné prožitky a sdílené humorné situace jsou pro mnohé z nich velmi silně stmelujícím prvkem. Stejně jako je při pokusném ověřování výše zmíněných faktů důležité zapojení co největšího množství smyslů žáků, je při reflexi a shrnutí celé lekce potřeba, aby nepopisovali pouze své vlastní vnitřní prožitky, ale pokusili se je vysvětlit i působícími silami, hledat fyzikální důvody a příčiny určitých nastalých situací. Samozřejmostí je několikeré opakování nových termínů, aby žáci získali jistotu, co se týče jejich významu a zapojení do komunikace.

80

Magnetická síla a) Očekávaný výstup 

Žák zná základní vlastnosti magnetu a magnetického pole a umí tyto vlastnosti pokusně ověřit a demonstrovat.

b) Použité vyučovací metody 

heuristický rozhovor



vysvětlování



pozorování



frontální pokus



práce s textem



diskuse

c) Seznam pomůcek 

feritové kotoučové magnety různých velikostí, ideálně pro každého žáka dva a více



různé materiály, na kterých žáci mohou testovat působení magnetické síly



větší množství ocelových (železných) hřebíčků nebo kancelářských svorek



ocelové jehly, misky s vodou (do skupin), kompasy na kontrolu polohy světových stran



tyčové feritové magnety pro demonstraci magnetických siločar



železné piliny nebo prach



do každé skupiny nízká papírová krabička (víko od krabičky), např. od taveného sýra nebo sololitová deska, na papíře nakreslený obrázek mužského obličeje



dle možnosti neodymové magnety



(domácí) ferrofluid – výroba viz “Komentáře“, v uzavíratelné skleničce nebo na Petriho misce (ideálně do každé skupiny)



podle možností školy a zájmu učitele magnetická modelína



silnější kartony, fixy a barevné papíry, lepidlo nebo tavná pistole

81

d) Metodický list

Evokace Magnety a projevy magnetické síly jsou naprosto běžně známé i nejmladším žákům, pro které jsou následující aktivity určené. Vzhledem k tomu se nabízí jako nejlepší a nejsnadnější motivace dopřát žákům dostatek různých typů feritových magnetů, se kterými si mohou hrát, zkoumat jejich vzájemné působení a v následující části lekce podle vlastních zkušeností všechny tyto projevy popisovat. Pokud ale učitel chce hodinu zahájit malým hereckým výstupem, nabízí se jako zajímavá scénka “náhodné“ vysypání krabičky špendlíků, které je potřeba posbírat. Pokud se učiteli povede špendlíky vysypat dostatečně doširoka, žáci při pomoci učiteli se sbíráním jistě sami navrhnou řešení, které by práci usnadnilo. Tím je pochopitelně nachytat tyto drobné předměty na magnet. Učitel má “náhodou“ jeden silný magnet po ruce a hned je po starosti….Tím je všem jasné téma hodiny a další činnost je už shodná s výše popsanou. Pro žáky vyššího ročníku (čtvrtý, pátý) je možné tuto situaci ozvláštnit tak, že učitel místo klasického magnetu použije kus magnetitu. Pokud se žáci v mineralogii o magnetitu již učili, je pravděpodobné, že odhalí spojitost mezi silovým působením této horniny a vysypaných špendlíků. Před samotným experimentováním s magnety je potřeba žáky poučit a upozornit na jistá specifika a omezení. V prvé řadě je to křehkost magnetů, se kterou mnozí žáci vůbec nepočítají. Obzvláště u neodymových magnetů, které jsou k sobě přitahovány nečekaně velkou silou, se může stát, že žák k sobě nechá magnety jednoduše přicvaknout, což ale má nezřídka za následek uštípnutí, někdy až rozlomení celého magnetu. Ostré hrany tohoto magnetického střepu se pak stávají nebezpečnými pro další použití a magnet je tak naprosto znehodnocen. Další věc, na kterou je potřeba žáky upozornit, je zákaz přímého přibližování jakýchkoli magnetů k železným pilinám. Vždy musí být piliny nasypány na podložce a magnet se přikládá zespodu pod podložku. V případě, že učitel umožní žákům práci se silnými neodymovými magnety, je musí také upozornit na možné zdravotní riziko, které s sebou jejich síla přináší. Pokud si budou žáci testovat sílu těchto magnetů například přes dlaň nebo přes ušní lalůček, je potřeba tyto magnety z těla snímat opatrně a v žádném případě je nestahovat nebo nestrhávat tahem. Následky by mohly být pro dotyčného žáka nečekaně bolestivé. 82

Zásadní, až fatální, by mohlo být také nevědomé přiblížení silných neodymových magnetů k jemné elektronice. Stejně tak funkčnost buzoly a kompasu v blízkosti magnetů není spolehlivá. V zásadě je nutné, aby se učitel, dříve než pustí žáky k manipulaci a experimentování s neodymovými magnety, sám dostatečně proškolil a zjistil, jaké aktivity může žákům bez omezení dopřát, jaké provádět pod dozorem, a jaké raději vynechat nebo je žákům pouze hromadně demonstrovat. Je vhodné znovu žáky upozornit i na běžná rizika při zacházení s dalšími pomůckami, se kterými mohou v průběhu lekce pracovat (jehla, skleněné nádoby, tavná pistole, …). Uvědomění Ideální je, pokud má učitel pro každého žáka alespoň dva kotoučové feritové magnety, se kterými si může žák hrát a zkoušet jejich působení na sebe vzájemně, a po jejich spojení také reakce předmětů z různých materiálů na magnetické pole. Pokud tato možnost není, pracují žáci ve dvojicích. Je téměř jisté, že pokud žáci dostanou dostatek volnosti a času ke zkoumání a zkoušení všech svých nápadů s magnety, přivedou je jejich aktivity k naprosto přirozenému poznání všech základních vlastností magnetů, magnetického pole a magnetické síly. 1. Po úvodní volné hře s magnety učitel rozdá PL a požádá žáky, aby spolupracovali na jeho vyplnění. Společnou diskusí a heuristickým rozhovorem dojdou žáci k závěrům, které si všichni zapíší do PL: Mezi magnety působí magnetická síla. Tato síla může být přitažlivá nebo odpudivá. Kolem každého magnetu je silové pole, které nazýváme magnetické pole.

Obr. 27 – Zkoumání přitahování a odpuzování magnetů

83

2. Další informace již žáci zjišťují řízeným experimentováním na výzvu učitele. Nejprve si žáci podle možností vyzkoušejí působení magnetické síly na různé předměty, respektive na různé materiály. Mohou testovat jakékoli materiály, které kolem sebe naleznou, případně jim učitel může poskytnout i materiály jiné, méně obvyklé, jako např. hliníkovou fólii, mosaz, měděný drát, … Žáci si postupně zkoušejí působení magnetické síly na vybrané materiály. Své poznatky si zapisují do tabulky a posléze je porovnávají vzájemně mezi sebou. 3. K další práci rozdá učitel žákům do skupin tyčové magnety kvádrového nebo válcového tvaru. Žáci mají s jejich pomocí a s hromádkou kancelářských svorek nebo hřebíčků zjistit, zda existují na magnetu místa s většími nebo menšími projevy magnetické síly. Závěrem experimentování je vlastní poznání každého žáka, že největší síla magnetu je na jeho koncích. Heuristickým rozhovorem žáci sami přijdou na to, že se tato místa nazývají póly magnetu a označujeme je, stejně jako zemské póly, pól severní a jižní. Všechny informace si postupně zapíší do PL. Zde se naskytuje prostor pro výklad učitele, případně pro zopakování žákům známého učiva o magnetickém a gravitačním poli Země, o vztahu magnetických a zeměpisných pólů Země a o fungování kompasu a buzoly. Důležitým poznatkem, který by si všichni žáci měli ověřit a zapsat do PL je, že shodné póly magnetu se odpuzují a opačné póly se přitahují.

Obr. 28 – Zkoumání účinků magnetické síly Zajímavou, nikoli však bezpodmínečně nutnou aktivitou pro žáky, je sestrojení amatérského kompasu. Před tímto pokusem si žák nebo žáci ve skupině připraví misku s vodou a na silný magnet položí ocelovou jehlu. Docílí tak jejího zmagnetování. Na vodní hladinu žák položí malý kousek papírového kapesníčku 84

a na něj hned položí zmagnetovanou jehlu. Po chvilce se nasáklý kapesníček ponoří a jehla plovoucí po hladině ihned zaujme polohu podle magnetických siločar Země. Žáci si to mohou ověřit na skutečném kompasu, na kterém zkontrolují polohu světových stran.

Obr. 29 – Kompas z jehly plovoucí na vodě 4. Následuje pokusné ověření chování magnetu v případě rozlomení. Učitel má dvě možnosti – využít starý rozlomený tyčový magnet pro demonstraci zmíněného jevu, případně vytvořit “tyčový magnet“ ze sloupce magnetů kotoučových. Žáci se nejprve pokusí odhadnout, jak se budou obě části magnetu po rozlomení chovat, jaké síly mezi nimi budou působit a pokusí se své názory vysvětlit. Učitel pak umožní všem si vlastní hypotézu ověřit, nebo vyvrátit. Žáci si závěry svých pokusů nejen zapíší, ale i schematicky zakreslí, neboť obraz je v tomto případě názornější než jakékoli vysvětlování, pokud žáci vycházejí z předešlé podmínky, že každý magnet jakéhokoli tvaru, tedy i polovina z původního magnetu, musí mít dva opačné póly! Někteří žáci tuto skutečnost přijímají velmi pozvolna a náročně. 5. Další pokusy patří hrátkám s železnými pilinami nebo prachem, které učitel může žákům nasypat na papírová víčky od krabic (např. od bonboniér), případně využít malé sololitové desky ohraničené po obvodě přibitými latičkami, aby se zabránilo vysypání pilin. Přikládáním tyčového magnetu pod tuto podložku se žákům zobrazí průběh magnetických siločar. Je potřeba učitelova doprovodného výkladu, aby bylo žákům jasné, co se na podložce vlastně děje, a že každá částečka si stále udržuje vlastnosti celého magnetu, tzn. má severní a jižní pól a reaguje na přítomnost magnetického pole tyčového magnetu pod podložkou. 85

Pokud má učitel zájem a čas dopřát žákům s touto aktivitou delší dobu, je možné, aby si žáci sami nakreslili obličej muže, kterému mohou pohybem magnetu pod podložkou upravovat účes, knír, plnovous… Kreativitě se meze nekladou a vtipná umělecká díla vznikají velmi spontánně pro potěšení všech.

Obr. 30 – Hrátky s železnými pilinami 6. Osobně jsem vyzkoušela a mohu doporučit i použití neodymových magnetů. Přestože je jejich pořizovací cena o něco vyšší než cena běžných feritových magnetů, jejich magnetická síla je nesrovnatelná a učiteli umožní ukázat žákům i další zajímavé a vzrušující aktivity s využitím magnetické síly. Při těchto hrátkách si žáci víc než získávání nových znalostí užívají skutečně nečekané a nevídané divadlo, které magnetická síla umí předvést. 7. Jako bezkonkurenční označili žáci experimenty s podomácku vyrobenou tekutinou obchodně nazývanou ferrofluid. Uzavřený ve skleněné lahvičce nebo nalitý na Petriho misce ho žáci mohou ovládat právě výše zmiňovanými neodymovými magnety. Na rozdíl od tyčových magnetů feritových jsou neodymové magnety i při velké magnetické síle malé a žáci s nimi lépe provádí jemné pohyby, čímž vyvolávají znatelné přeskupení částic ve ferrofluidu a tím vzniku nových zajímavých útvarů. (Výroba domáckého ferrofluidu je popsána v “Komentářích“ na konci kapitoly.) 8. Další možností, jak žákům zpestřit učivo o magnetické síle jsou hrátky s magnetickou modelínou, která je k sehnání buď na e-shopech, nebo v některých hračkářstvích. K některým balením bývá přiložen i jeden neodymový magnet, ale pokud má učitel zásobu vlastních, projeví se magnetická síla mezi touto modelínou a větším množstvím magnetů mnohem lépe. Žáci vynalézavě testují a s napětím sledují vzájemné interakce mezi oběma magnetickými materiály. Čím 86

silnější magnet se k magnetické modelíně přiloží, tím rychleji modelína reaguje a plíživě se na magnety nabaluje, což je žáky s nadšením a bouřlivě komentováno. 9. Ale i v případě, že má učitel k dispozici pouze běžné feritové magnety, může žákům ukázat, jak magnetickou sílu zábavně využít. Stačí k tomu větší karton, například z krabice, nebo tenká sololitová deska. Na ni si žáci ve dvojici nebo trojici nakreslí (nebo přiloží na papíře nakreslený) závodní ovál – dráhu pro autíčka. Své závodní stroje si pak jednoduše vyrobí nakreslením své vlastní formule na čtvrtku papír a přilepí si ji na magnet. Na spodní straně kartonu pak pohybují silnějším magnetem, který svým polem ovládá jezdcovo autíčko. Žáci mezi sebou soutěží v co nejrychlejším projetí trati, přičemž se snaží, aby přední část autíčka stále směřovala ve směru jízdy. Problémy s navzájem si překážejícíma rukama i s vzájemně se ovlivňujícími magnetickými poli jednotlivých závodních stájí přináší v přátelském žákovském kolektivu velkou dávku humoru a veselí.

Reflexe Je zřejmé, že žáky všechny popisované aktivity naprosto pohltí a vyvolají v nich touhu neustále v činnosti pokračovat. Přesto je ale důležité žákovské aktivity po předchozím upozornění včas ukončit, aby bylo možné provést závěrečnou reflexi a zopakovat si základní informace o magnetické síle, které si z lekce mají žáci odnést. Společnou diskusí si žáci nejen zopakují základní fakta, ale znovu si připomenou jednotlivé důkazy a zážitky s nimi spojené. Protože je v této hodině hodně vizuálních zážitků, které si žáci rádi uchovají, doporučuji mít po celou dobu této lekce fotoaparát v pohotovosti, případně žákům mimořádně dovolit si tyto prchavé okamžiky vyfotografovat na vlastní mobilní telefon. Žáci tuto možnost velmi ocení a je možné, že se jim podaří zachytit skutečně výjimečné momentky. Závěrečné činnosti Po této lekci není příliš mnoho pomůcek na uklízení, je pouze potřeba dohlédnout na to, aby se žádný z magnetů nezakutálel nebo nezůstal přichycený například na noze stolu. Železné piliny nebo prach, který žáci používali ke “kreslení“ pomocí magnetů, je potřeba opatrně sesypat a ostatní magnetické materiály bezpečně uložit.

87

e) Pracovní list k tématu „Magnetická síla“

Magnetická síla 1. Mezi magnety působí ……………………………………………….. 2. Magnety mohou mít různé tvary, třeba ……………………………… ……………………………………………………………………….. 3. Magnet k sobě ……………………….. některé předměty, které nejsou magnety.

Jejich

společnou

vlastností

je,

že

jsou

…………………………………….… tabulka materiálů

působí (ANO) nebo nepůsobí (NE) na něj magnetická síla

4. Největší síla magnetu je na jeho ………………… Těmto místům říkáme ………………………………………… Každý magnet jich má (kolik?) ……………...... Nazýváme je …………………. a ………….……………………………

88

5. Pokud se k sobě přiblíží dva (jaké) ……………………… póly, magnety se ……………………… Pokud se přiblíží dva (jaké) ………………….. póly, magnety se ……………………………. 6. Obrázek: Co se stane, když rozlomíme tyčový magnet?

7. Magnetická síla působí i na dálku. Je to způsobeno tím, že kolem každého magnetu je neviditelné ……………………………………. Čím víc se od magnetu vzdalujeme, tím je magnetická síla ……………….……….……… 8. Pod podložku jsme položili tyčový magnet a na podložku jsme nasypali

železné

piliny.

Co

se

stalo?

…………………………………………………………..……………. Obrázek:

9. Piliny

se

uspořádaly

ve

směru

magnetických

……......…………………………………………….. 10.Magnetická síla se využívá ………………………………………… ………………………………………………………………………... 11.Obrázky z vlastních pokusů s magnety:

89

f) Komentáře k prováděným činnostem se žáky

Lekce věnovaná zkoumání magnetické síly patří pro žáky jednoznačně k těm nejzábavnějším. To ovšem klade zvýšené nároky na učitele jako na organizátora a managera všech prováděných činností, protože žáci mají tendence ulpívat u jednoho pokusu a stále dokola ho provádět a sdílet své dojmy se spolužáky. Samozřejmě je také přínosné, když si žáci mohou různě podle svých nápadů modifikovat jednotlivé pokusy, ale zároveň je potřeba vymezit jasný časový limit k jednotlivým pokusům vyhrazený. Znovu je potřeba zdůraznit, že je nutné věnovat zvýšenou pozornost práci s přístroji citlivými na přítomnost magnetického pole, aby nedošlo k jejich poškození nebo k ovlivnění jejich funkce a držet je proto dál od magnetického pole především silných neodymových magnetů. Vyskytují se bohužel žáci, kteří i přes opakované upozorňování chtějí tuto skutečnost také pokusně ověřit a nedbají příliš na vysvětlování ani domluvy. Při výrobě kompasu z jehly se žákům občas nedařilo jehlu dostatečně zmagnetovat, případně udržet na hladině. Na vině byly kompozitní nemagnetické materiály, ze kterých jsou některé moderní jehly vyrobené, a zároveň jejich velikost. S ohledem na lepší manipulaci žáků s jehlou jsem volila jehly spíše větší, ale někdy je kvůli jejich hmotnosti neudrželo povrchové napětí vody v nádobě. Proto doporučuji vždy schopnost jehel plavat na hladině předem vyzkoušet. Nákup originálního ferrofluidu není vůbec levnou záležitostí, 25 ml nabízí e-shop za takřka 500 Kč (bez dopravy), což je množství i cena pro běžnou základní školu neakceptovatelná. Pomohla jsem si a pokusila se vyrobit levnější, ale stejně funkční magnetickou kapalinu doma. V množství 200 ml jsem vyrobila ferrofluid za cenu přibližně 140 Kč. Toto množství je naprosto dostačující pro skupinové experimentování i ve větší třídě. Stačí do rostlinného nebo kosmetického oleje nasypat přiměřené množství železného prachu (čím menší částice, tím lépe), a rozmíchat dřívkem. Pouhým pohledem nebo jednoduchým testem učitel pozná, zda se přebytek oleje drží na povrchu – v tom případě přisype magnetické piliny. V případě, že je suspenze příliš hustá a teče a reaguje na magnety příliš pomalu, je možné naředit ji opět trochou oleje. Pro práci s ferrofluidem je možné se inspirovat na webových stránkách youtube, kde se nachází velké množství amatérských videí ilustrujících, co všechno tato magnetická kapalina dovede. Podomácku vyrobený ferrofluid možná neumí všechna “kouzla“, která

90

jsou na videích k vidění, přesto ale skvěle žákům doplní obrázek o působení magnetických sil a o mnohotvárnosti využití magnetických materiálů. V případě, že si žáci v hodině vyrobí své formulky k závodění, doporučuji nechat jim tyto výtvory odnést domů, aby mohli žáci doma ukázat, čím se v hodině zabývali, a případně si vytvořit podle vzoru další autíčka a hru si sestavit doma. Ze zpětné vazby žáků vyplynulo, že lekce na toto téma patřila skutečně k nejoblíbenějším a nejzábavnějším.

91

Elektrická síla a) Očekávaný výstup 

Žák umí třením zelektrovat vybrané předměty (tělesa) a podle jejich vzájemné interakce určit, zda jsou nabitá shodným nebo opačným nábojem.

b) Použité vyučovací metody 

heuristický rozhovor



demonstrační pokus



vysvětlování



pozorování



frontální pokus



instruktáž



práce s textem



diskuse

c) Seznam pomůcek 

Van de Graaffův generátor, třecí elektrika (není nutné)



nafukovací balonky, tenké provázky, listy papíru



dřevěná a skleněná tyčka, kus plastové (novodurové) a gumové trubky nebo hadice, ebonitová (jantarová) tyč (vše dle možností)



drobné útržky papíru, alobalu, kuličky polystyrenu, rýžové burizony



plastový hřeben (alespoň jeden do skupiny)



hliníková plechovka od nápoje (alespoň jedna do skupiny)



slámky na pití (pro každého žáka dvě)



zavařovací sklenice, alobal



různé materiály na tření předmětů (vlna, kůže, bavlněná textilie, PES textilie, silon, papírový kapesníček, kožešina,…)

92

d) Metodický list Evokace Nejlepší motivací pro žáky bude jistě samotná demonstrace jevů souvisejících s elektrickým nábojem. Učitel může žákům předvést podle možností a vybavení školy například Van de Graaffův generátor nebo třecí elektriku. Efekt předváděných pokusů žáky jistě upoutá, pobaví a podnítí jejich zvídavost. Pokud nemá učitel možnost žádnou z těchto demonstračních pomůcek použít, může předvést malý výstup s nafukovacím balónkem, který si před samotným vystoupením dostatečně nabije o vlněný svetr. Na začátku hodiny přijde učitel do třídy, drží balónek v ruce a v průběhu vítání se se žáky a úvodních slov balónek pustí…ten se však proti očekávání žáků nezačne snášet k zemi, ale díky elektrickému náboji drží na učitelově paži bez zjevné působící síly. Je jisté, že taková situace vyvolá mezi žáky zájem a pozdvižení.

Uvědomění 1. Společnou diskusí a heuristickým rozhovorem s učitelem jistě žáci přijdou na to, jaká síla způsobuje, že balónek drží na učitelově paži. Žáci bezesporu budou chtít sdílet množství příhod ze života, kdy se již se statickou elektřinou a jejími účinky setkali. Učitel vyjde z jejich dřívějších zkušeností a pozorování a pokusí se o společné vyvození definice elektrické síly a jejích vlastností. Elektrická síla může vznikat třením dvou těles o sebe. Jedno těleso tím získá kladný náboj a druhé těleso získá záporný náboj. Kolem každého nabitého tělesa je silové pole, které nazýváme elektrické pole. V tomto poli působí elektrická síla. Tělesa se stejným nábojem na sebe vzájemně působí odpudivou silou, tělesa s opačným nábojem na sebe působí přitažlivou silou (Davidová, Holubová & kol., 2005). Mnoha žákům záhy dojde analogie s magnetickými silami a magnetickým polem, takže pojmy a závěry přicházejí naprosto lehce a samozřejmě. Žáci postupně zjišťují, jak moc toho už sami o elektrickém náboji vědí a jak často se s ním setkávají. Společně si všichni vyplní první část PL. 2. Pokud na to při společné diskusi nepřišla řeč, učitel žáky upozorní na doprovodný jev, který se při předávání náboje mezi předměty vyskytuje. Není tu jen síla projevující se pohybem, ale i světelný efekt, jiskra, kterou je možno někdy ve tmě pozorovat (výboj mezi rukou a klikou, mezi svetrem a vlasy,….). Učitel dále vede žáky k uvědomění, že tento výboj je i nedílnou součástí známého 93

meteorologického úkazu. Žáci jistě sami přijdou na to, že se jedná o blesk při bouřce. Učitel pak žáky krátce seznámí s principem vzniku blesku a hromu. Blesk je elektrický výboj, kterým se vyrovnávají elektrické náboje nakupené v obloze. Je to elektrický výboj mezi dvěma mraky nebo mezi mrakem a zemí. (Více v Komentáři k prováděným činnostem se žáky.) Následuje pokusné ověřování teoretických znalostí formou zábavných činností s nabitými předměty (tělesy) formou rozličných pokusů. Je vhodné vždy žáky seznámit se sérií pokusů s určitými pomůckami a potom jim tyto pomůcky poskytnout a nechat žáky samostatně experimentovat. Žáci si pak mohou vše sami vyzkoušet, případně si zopakovat ne zcela zdařilý, či naopak oblíbený a povedený pokus. Při všech experimentech by žáci měli dokázat určit, zda jsou tělesa zelektrovaná shodně, či opačně. 3. Balónky: 

Balónek si žáci zelektrují např. třením o oděv nebo o vlasy. Po přiložení balónku k vlasům pozorují, jak balónek na vlasy působí.

Obr. 31 - Zelektrované vlasy  Dva nabité balónky žák drží za tenký provázek, aby mohly volně reagovat na silové pole mezi nimi působící. Balónky k sobě přiblíží a pozoruje, co se stane. 

Obměnou může být, když mezi dva takto volně visící balónky žák vloží list papíru. Následně popíše, jaké síly působí mezi papírem a balónky. Žák pozoruje a popíše, co se stane po odstranění papíru.

94

Obr. 32 – Nabité balónky 

K zelektrovanému balónku se žák postupně přibližuje tyčkami z různých materiálů a sleduje rozdíly v reakcích balónku. Měl by také na základě pozorování umět určit, zda je elektrická síla mezi balónkem a tyčkou přitažlivá či odpudivá.



Žák se s nabitým balónkem pomalu přiblíží k tenkému pramínku tekoucí vody. Je potřeba přiložit balónek k pramínku co nejníže u umyvadla, aby měl z kohoutku vystupující proud vody dostatečný prostor k reagování na přitažlivou sílu nabitého balónku. Stejný postup je možné vyzkoušet i s nabitou tyčkou .



Nabitý balónek žák přikládá ke zdi a pozoruje, co se stane. Popíše a pokusí se vysvětlit pozorovaný jev.

Obr. 33 – Balónky na zdi 

Nabitým balónkem žák pohybuje nad hromádkou drobných (lehkých) předmětů, např. polystyrenové kuličky, drobné papírky, rýžové burizony,

95

alobalové útržky, atp. Popíše a vysvětlí pozorovaný jev. Všechna pozorování si žáci zapíší (zakreslí) do PL. 4. Slámky na pití (brčka): 

Žák si podle instrukcí učitele vytvoří “korýtko“ z papíru (viz obrázek níže). To má omezit přílišné tření slámek o stůl a případné nežádoucí předávání náboje slámek stolu.

Obr. 34 – Korýtko z papíru (Piskač, 2013) 

Každý žák dostane k pokusům po dvou slámkách, které může třít různými nabídnutými materiály. Poté jednu slámku položí na korýtko tak, aby byla podložená pouze ve dvou bodech. Na tuto slámku pak působí různým materiálem nabitou druhou slámkou, případně rukou. Žák sleduje a popíše sledované děje.

Obr. 35 - Zelektrované slámky 

Podle možností učitel rozdá každému (do skupin) prázdnou hliníkovou plechovku od nápoje. Žáci ji také zelektrují třením a sledují, jak reaguje na stole položená plechovka na přibližující se brčko, případně na působení 96

elektrických polí několika brček z různých stran. Pozorované jevy si žáci zaznamenají do PL.

Obr. 36 – Pokus s plechovkou 5. Další náměty k pokusům s elektrickým nábojem: 

Přejíždět zelektrovaným hřebenem nad drobnými útržky papírků či alobalu, burizonů, …



Přes okraj zavařovací sklenice ohnout pásek alobalu. Přiblížit k němu zelektrovanou slámku, případně tyčku.

Obr. 37 – Pokusy s alobalovým páskem 

Několik alobalových pásků ohnout a zavěsit přes okraj hliníkové plechovky. Pokusně ověřit přenos náboje tak, že žák přiblíží nabitou tyčku k plechovce, dotkne se jí a sleduje chování alobalových pásků. Je nutné, aby plechovka stála na izolantu (polystyren, gumová podložka,…).



Nad směsí soli a mletého pepře na talířku (porcelánový, nikoli plastový!) přejíždět zelektrovaným předmětem (plastová naběračka, slámka, hřeben, 97

plastová trubka,…). Žák sleduje, jak reagují jednotlivé složky směsi a snaží se zdůvodnit pozorovaný jev.

Obr. 38 – Pepř a sůl

Reflexe Žáci jsou po ukončení aktivit plni silných dojmů a dobré nálady ze zábavných experimentů. Zapsání a zakreslení nejdůležitějších a pro žáky osobně nejpřitažlivějších demonstrací síly elektrického náboje v praxi je vrátí zpět k projevům elektrického náboje. Společně si všichni zopakují zákonitosti jeho působení a podělí se o své dnešní zážitky a zkušenosti s ostatními. Součástí závěrečné reflexe by ovšem mělo být i zopakování základních termínů a jejich významů, a v neposlední řadě také opětovné zdůraznění nebezpečí při pohybu ve volné přírodě za bouřky, případně možnost ochrany před zásahem blesku. Závěrečné činnosti Úklid je po této různorodé činnosti opravdu náročný. Pravdou ovšem je, že žáci jsou v dobrém rozmaru a plni energie ze zábavné dvouhodinovky, takže jim i tato jindy nepopulární činnost nečiní potíže.

98

e) Pracovní list k tématu „Elektrická síla“

Elektrická síla Zjistili

jsme,

že

se

tělesa

při

vzájemném

tření

mohou

…………………………………………………… Tento náboj může být buď ……………….. (+) nebo ……………………….(-). Ke tření jsme používali například ………………… …………………......... Vyzkoušeli jsme si, že tělesa se stejným nábojem ++

nebo - - se navzájem

…………………………, a že tělesa s rozdílnými náboji + -

se

…………………………. Kolem každého nabitého (……….…………….) tělesa je silové pole, které nazýváme …..……………… V tomto poli působí ………………………………….. Obrázek:

Dělali jsme pokusy s nabitými slámkami (brčky) na pití. Když jsme obě brčka třeli stejným materiálem, brčka se …………………………………

Obrázek: 99

Dělali jsme pokusy s brčky a plechovkami. Co se dělo? ………………… ………………………………………………………………………………. Obrázek:

Dělali jsme pokusy s balónky. Balónky jsme nabili tak, že jsme …………………………………. a potom (se stalo co?) …………………… ……………………………………………………………………………….

Obrázek: Vyzkoušeli jsme si i působení elektrické síly na směsi soli a pepře. Zelektrovali jsme ……………………. a ta na sebe elektrickou silou nachytala …………….. Obrázek:

Nakresli a popiš obrázky dalších pokusů, které jsme dělali a které tě nejvíc bavily:

100

f) Komentáře k prováděným činnostem se žáky Tato lekce je jedna z nejzábavnějších a nejrůznorodějších z celého souboru aktivit popisovaných v této DP. Na začátku hodiny si žáci díky řízené diskusi a heuristickému rozhovoru ujasní základní termíny a zákonitosti vzniku a působení elektrického náboje. Následně si tyto informace po zbytek vyučovací jednotky ověřují různými praktickými pokusy. Vítaným přínosem v teoretické části hodiny je objasnění fyzikální podstaty vzniku blesku a hromu. Je na úvaze učitele, do jaké hloubky žáky s touto tématikou seznámí. Žáky obvykle tato problematika velmi zajímá, proto se hodí, aby byl učitel vybaven dostatkem přesných, pro žáky užitečných a zároveň přístupných informací a byl připraven zodpovědět všetečné žákovské otázky. Mezi nejčastěji kladené dotazy patří nebezpečnost blesku, možnost jeho fixace nebo uchování, teplota výboje a možné následky pro zdraví člověka. Prakticky užitečný je pro žáky jednoduchý návod, jak si vypočítat vzdálenost bouřky při naměřeném rozdílu časů viděného blesku a slyšeného hromu. Žákům na tomto stupni školy stačí znát pravidlo: Vyděl počet naměřených sekund třemi, a vyjde ti přibližná vzdálenost bouřky v kilometrech. Přínosné je také seznámit žáky s možnostmi, jak se chránit před zásahem blesku ve volné přírodě za bouřky, případně jak poskytnout první pomoc po zasažení bleskem. Při samostatných pokusech žáků je důležité, aby si neustále, při každém pozorovaném jevu opakovali, jaké síly na předměty působí, případně vysvětlovali, co způsobuje změny v chování jednotlivých předmětů. Při zdařilém pokusu mívají žáci tendenci tento pokus znovu a znovu opakovat, bavit se jím a stále dokola dosahovat očekávaného a kýženého efektu. V tom případě je potřeba, aby učitel žáky opakovaně upozornil na možnost provádět pokusy různorodé, neméně zajímavé. Tato lekce staví před žáky svou mnohočetnou aktivitou nejeden úkol praktického charakteru. Žáci si tak během výuky vyzkoušejí nejen zajímavé pokusy, ale trénují i svou manuální zručnost a jemnou motoriku. Nafukování a zavazování balónku, skládání papírového korýtka, sbírání drobných předmětů, to jsou všechno činnosti, které by ve většině případů měl žák zvládnout sám, případně za drobného přispění učitele. Žáci se tak naučí, že často předtím, než je možné vykonávat nějakou zajímavou a žádoucí aktivitu, je nutné připravit podmínky k této činnosti potřebné. 101

Ideální je, když si žáci po hodině mohou vzít svůj balónek a slámky domů, aby mohli předvést, jaká “kouzla“ s elektrickým nábojem dokážou. Radost žáků zdaleka převyšuje finanční náklady na pořízení nových pomůcek, pokud by byly znovu potřeba.

102

6 Analýza výsledků činnosti kroužku, srovnání s inspiračními zdroji Práce podle výše popsané metodiky by pro učitele, který si v předstihu zajistí potřebné pomůcky a materiál pro činnost žáků, měla znamenat, že se svými žáky prožije čas plný vzrušujícího poznávání nejen přírodních zákonitostí, ale také sebe samých, svých dovedností a schopností, své kreativity a schopnosti své nápady uvést v život. Zároveň se skupinová práce může stát takřka nepostřehnutelným sociometrickým nástrojem, který může pomoci učiteli odhalit silná i slabá místa jednotlivce v rámci fungování ve skupině. Rozdělení úkolů a rolí je v mnoha případech popsaných aktivit nezbytným předpokladem pro úspěšné splnění skupinového cíle, a jak se k této podmínce postaví všichni zúčastnění, je jasným indikátorem jejich sociální zralosti a přizpůsobivosti. Ať už se učitel rozhodne určité téma žákům zprostředkovat celé podle této metodiky, nebo si z ní použije pouze některé postupy či nápady, bude to v každém případě užitečný a přínosný krok pro žáky, kteří touží a potřebují svět kolem sebe zkoumat aktivně, vlastními silami a vlastním prožitkem. V komentářích na konci každého zpracovaného tématu jsem se snažila upozornit na nejzásadnější problémy nebo kritické momenty celé popisované aktivity, vycházejíc z vlastních zkušeností se žáky. Je ale pochopitelné, že další praktické ověřování těchto postupů v praxi přinese další postřehy, které mohou tento komentář obohatit a rozšířit. Podle Petláka (In Skutil, Maněnová, 2008, s. 187) se efektivnost vyučování měří podle vyváženosti „co nejlepších výsledků výuky při minimalizaci času potřebného k dosažení těchto výsledků a s minimálním úsilím jak na straně žáků, tak na straně vyučujících.“ Podle této úvahy by se patrně výše popisované činnosti asi efektivními nazvat nedaly, protože shromažďování a příprava pomůcek, organizační příprava třídy na dvouhodinovou činnost, nejčastěji ve skupinkách, řízení různými cestami postupujících skupin, i samotné pokusničení se rozhodně neřadí mezi aktivity s minimem učitelova úsilí. Stejně tak i pro žáky je činnostní učení jedním z těch, při kterém vyvíjejí naopak úsilí největší, pracují často samostatně, bez podrobného návodu, učí se spolupracovat, přemýšlet nad vzniklými otázkami a hledat řešení. Přesto jsem přesvědčená, že je právě metoda pokusničení jednou z těch nejoblíbenějších a nejvíc aktivizujících pro žáky širokého věkového spektra. Zapravdu mi dávají i Skutil a Maněnová (2008). Výsledky jejich výzkumu uvádějí, že efektivnost metody pokusu a 103

laboratorních prací je z pohledu více než pět let učících učitelů efektivní na známku 2,3 (známkování na škále 1-5 jako ve škole), zatímco metoda považovaná za nejefektivnější dostala známku 1,8 (individuální výuka). Studenti učitelství ocenili pokusnictví a laborování známkou 1,9, zatímco nejefektivnější metodu (didaktickou hru) oznámkovali 1,5 (Skutil, Maněnová, 2008). Z toho je zřejmé, že přestože si praktické laboratorní práce a experimentování jako vyučovací metoda nestojí nejvýše, jsou si učitelé i studenti učitelství vědomi jejího nesporného přínosu a efektivity pro žáky. Oblibu a motivační sílu pro další studium přírodních věd pomocí frontálních experimentů a aktivního zkoumání přírodních jevů ve svém výzkumu zjišťovali i vědci na Žilinské univerzitě po absolvování jejich projektu ŽDU. Jejich výsledky mě jasně přesvědčily, že žáci chtějí a potřebují aktivní činnost k tomu, aby pro ně učení bylo zajímavé, podnětné a hlavně aby jim přinášelo skutečné hluboké poznání a pochopení dané problematiky (samozřejmě úměrně jejich věku a možnostem). Reakce dětí po skončení ŽDU potvrzují počáteční premisu, že děti ocení možnost řízeného laborování a experimentování, prostor pro dotazy a zkoušení různých možností řešení problémových úloh. Potvrzují to například dětské odpovědi na otázku, proč se jim líbila ŽDU. „Protože jsem všechno pochopil, mohli jsme provádět experimenty a hovořit o svých nápadech. Nejvíc se mi líbily chemické a fyzikální pokusy, mohli jsme si všechno zkusit, mohlo být i víc experimentů, měli jsme možnost se ptát, na co jsme chtěli…“ (Hockicko, Tarjányiová, Mullerová, 2009, s. 397). Ze závěrečného výzkumu po 3. ročníku ŽDU vyplynulo, že experimenty byly tím, co děti nejvíc přitahovalo a bavilo (téměř polovina respondentů), dokonce i v porovnání s prací na počítači (necelá pětina respondentů), která je v poslední době považována za jednu z nejmodernějších a nejoblíbenějších metod výuky. Důvodem obliby celého projektu je, podle dalšího šetření, srozumitelnost jednotlivých lekcí a snadná proveditelnost experimentů, se kterými si děti samy poradily (Hockicko, Tarjányiová, Mullerová, 2009). Zajímavá je také shoda závěrů šetření po skončení ŽDU a mého vlastního zjištění o věkovém složení žáků, kteří mají zájem o Zábavnou vědu. Děti do deseti let v sobě mají velkou touhu po poznání, projevují zájem o přírodní vědy a rády by se staly vědci či vynálezci. Po několika letech školní docházky se ale situace změní a výuka fyziky a chemie dětem jejich přirozené nadšení sebere (Hockicko, Tarjányiová, Mullerová, 2009). V mé praxi se tento fakt projevuje například tím, že Zábavnou vědu (žáci třetího až pátého

104

ročníků) navštěvuje přibližně třicet žáků, zatímco Klub debrujárů (žáci šestého až devátého ročníků) na naší škole má pouze šest členů. Na druhou stranu se mohou ozývat hlasy tázající se po skutečném přínosu těchto aktivit na ověřitelné znalosti žáků prvního stupně o podstatě a fungování přírodních jevů a také na schopnost takto malých žáků environmentální učivo v celé jeho komplexnosti a propojenosti pojmout. Podporu pro tuto myšlenku můžeme najít například u Eshacha. Ten upozorňuje na studie, které potvrzují, že i malé děti jsou schopny pochopit vědeckou podstatu přírodních jevů, že jsou připravené a dostatečně zralé na přijímání i komplexních vědeckých teorií, pokud jsou podávány tím správným způsobem. Eshach na základě vědeckého výzkumu tvrdí, že žáci mají přirozenou touhu zkoumat a popisovat přírodní jevy kolem sebe, a pokud se jim již od nejútlejšího dětství dostane možnosti přemýšlet a hovořit o této problematice, mohou později, při formální výuce vědy ve vyšších ročnících, nejen dosahovat lepších výsledků, ale být i více motivováni k tomuto studiu a lépe uplatňovat a propojovat všechny své dříve nabyté znalosti a dovednosti. Vyučování činnostmi a praktickými aktivitami jsou bez diskuse těmi nejlepšími způsoby, jak i žákům mladšího školního věku osvětlit základní přírodní jevy. Jako efektivní se jeví nejen vyučování ve školních prostorách, ale také mimoškolní akce, jako jsou výlety do přírody či návštěvy muzeí, vědeckých center pro děti či například zoo. Překážkou učitelům ale často bývá nedostatečná vybavenost znalostmi a zkušenostmi, a v případě školní výuky také technickým vybavením a zařízením (Çakmakç, 2013). Praktická příprava učitele na takto pojaté vyučování představuje nemalou zátěž nejen časovou a finanční, ale klade zvýšené požadavky i na kreativitu a nápaditost učitele, jak kterou pomůcku získat, upravit pro potřeby žákovských experimentů a v neposlední řadě i dopravit do školy. Věřím ale, že s připravenými seznamy potřebného, případně doporučeného vybavení, bude tato příprava pro učitele snazší. Osobně jsem díky přípravám a shánění pomůcek a materiálu navázala blízký kontakt v malém železářství, kde mi paní prodavačka byla ochotnou a trpělivou rádkyní a pomocnicí při přípravě na jednotlivé lekce. Společně jsme hledaly vždy tu nejméně nákladnou a přitom pro žáky nejvíce přínosnou alternativu pomůcky, která by splňovala všechny požadavky kladené na ni experimentem. Stejně tak je veškerá příprava na experimenty se žáky pro učitele jednodušší, udržuje-li dobré vztahy s pedagogy na druhém stupni, kteří v kabinetě fyziky skrývají nejeden

105

“poklad“ výborně se hodící pro využití při experimentech popsaných výše. Podle slov některých učitelů druhého stupně není na frontální provádění pokusů v hodinách fyziky dostatečný prostor, žáci nejsou motivováni k objevování a nejsou dostatečně disciplinovaní a schopní samostatné, případně skupinové práce bez neustálého dozoru. Z toho důvodu jsou žákovské soupravy pro výklad a demonstraci některých fyzikálních témat léta nevyužívána. S příchodem učitele, který by rád svým žákům na prvním stupni nechal například pokusně ověřit rozdílnost třecí síly při smykovém a valivém pohybu, má i učitel fyziky znovu možnost si uvědomit přínos a zábavnost experimentování pro jeho vlastní žáky. Náročnost přípravy na hodinu i práce v takové hodině jsou z pohledu těchto učitelů nesrovnatelně vyšší než běžné přípravy, přičemž znalosti, které si žáci ze zážitkových hodin odnášejí, mnohdy nejsou dostatečné. Otázkou pak je, zda není opomenuto například komplexní shrnutí a zobecnění poznatků na konci celé lekce nebo zda byli žáci na aktivní účast na svém vzdělávání připravováni již od nižších ročníků. Proto věřím, že využití v této práci zpracovaných metodických postupů může být přínosné i pro učitele na druhém stupni, kteří se doposud činnostně pojatému vyučování bránili. Nezanedbatelným, byť vedlejším přínosem pro žáky, je také uvědomění si v průběhu jednotlivých lekcí, že každá takováto aktivita přináší nároky nejen při její přípravě (nutnost pomoci při shánění pomůcek, organizační změny v prostoru třídy před skupinovou prací,….), ale především po jejím ukončení. Žáci navštěvující “Zábavnou vědu“ se postupně naprosto přirozeně učí po skončení práce nejen běžnému úklidu pomůcek, ale i kontrole všech použitých přístrojů, třídění odpadu a zapojení se do přípravy třídy na další vyučování. Péče o bezpečnost a hygienu svou i ostatních je dalším z návyků, k jejichž rozvoji a upevňování v průběhu takto pojatých hodin dochází. Žáci se učí lépe si organizovat finální práce z prostého důvodu – aby zbylo co nejvíc času na oblíbené a vzrušující pokusy. Proto lépe a ochotněji spolupracují a rozdělují si úkoly, projevují zájem o potřeby ostatních a velmi přátelsky komunikují. V průběhu těchto činností mezi nimi stále dochází k utřiďování nových informací, připomínání nových i starších společných zážitků a propojování všech znalostí do pevného a trvalého systému, který se stává základní osnovou, na kterou v průběhu let naváží další zkušenosti, informace, znalosti i dovednosti.

106

6.1 Reflexe z jiných ročníků Téma “Magnetismus“ na svých žácích pokusně ověřila i kolegyně z třetího ročníku ve své pětadvacetihlavé třídě. Postupovala podle doporučené metodiky a po skončení dvouhodinovky, kterou se žáky absolvovala, konstatovala naprostou spokojenost svých žáků. Její vyčerpání z takto aktivního vyučování bylo zřejmé, ale jako moderní učitelka byla ráda, že svým žákům možnost prožít na vlastní kůži sílu magnetů právě takovýmto způsobem dopřála. Shodly jsme se na závěru, že největší potíž činí žákům se z činností s magnety přenést k zapsání alespoň základních závěrů do PL. Žáci všeobecně vzato neradi píší, je ale samozřejmé, že vyjádření získaných zkušeností vlastními slovy a jejich zapsání do PL je neoddělitelnou součástí jejich badatelské činnosti. Motivačně lze žákům připomenout některé známé vědce a zkusit se se žáky zamyslet nad tím, jak by to s jejich vědeckou prací a s výsledky jejich výzkumů dopadlo, kdyby si dotyčný vědec nedělal poznámky, případně své závěry odmítl z důvodu vlastního pohodlí předat světu. Pohodlnost a nechuť psát se pak snad žákům přestane zdát jako vážná překážka společného vyplnění jednoduchého PL. Výše zmíněné téma “Magnetismus“, ale i některá další, jako “Gravitace“ a “Elektrický náboj“, vyzkoušely mé kolegyně v paralelních čtvrtých ročnících. Jejich i mé závěry z hodiny jsou takřka shodné: 

učitelova příprava na takto metodicky rozpracovanou hodinu je vcelku snadná, učitel si podle uvážení upraví hodinu podle svých požadavků, nebo použije pouze některé prvky z připravené lekce,



velice důležité je seznámit žáky s bezpečností práce a s podmínkami, za kterých jedině může hodina probíhat, viz “Badatelovo desatero“ výše,



dobré je seznámit žáky s finanční náročností provádění pokusů (náklady na materiál, pomůcky, měřicí přístroje,….) a upozornění na nutnost případně uhradit rozbité pomůcky,



žáci jsou nadšení z praktických činností a chtějí své pokusy neustále opakovat a vylepšovat a své závěry tím potvrzovat či vyvracet,



žáci kladou množství otázek, na které nepřipravení učitelé mnohdy neznají uspokojivou odpověď,



i žáci méně se zajímající o školní práci se do takto koncipovaných hodin zapojují a s nadšením pracují,



experimentování v žácích vzbuzuje další zájem o přírodní vědy a jejich zkoumání, 107



nejneoblíbenější částí hodiny je zápis do PL, tuto činnost žáci považují za zbytečnou,



úklid třídy po takovéto hodině je relativně dost časově náročný, je proto potřeba na tuto skutečnost všechny upozornit a především je do úklidových činností zapojit,



závěry, které si žáci pokusně ověřili, v nich dlouho a pevně zůstávají a je snadné na ně opět navázat,



témata probíraná v rámci takovýchto hodin je výhodné rozvinout na celé projektové dny, kdy žáci nejen prakticky experimentují, ale také počítají, pracují s textem, atd.,



takto prožité vyučování má na třídní kolektiv silně stmelující účinek.

Všechny tyto závěry vycházejí ze shodných postřehů učitelek, které testovaly výše popsanou metodiku a pracovní postupy se žáky ve svých třídách nezávisle na počtu žáků ve třídě (pohyboval se od šestnácti po dvacet osm) a i na věku žáků (žáci třetích a čtvrtých ročníků). Myslím, že všechny tyto zajímavé postřehy je možné považovat za východisko pro další vědecké ověřování a zkoumání.

108

Závěr Původně zamýšleným cílem této závěrečné práce bylo především vyplnění mezery v metodických materiálech, které ve většině případů přinášejí pouze omezenou a neucelenou nabídku námětů k praktické a aktivní výuce fyziky na prvním stupni základní školy. Na konci práce nabývám dojmu, že bylo dosaženo nejen původního cíle, ale že se v průběhu času nakumulovalo více dílčích benefitů, které zvyšují přínos této DP. Jedním z těchto neočekávaných obohacení se týká mě osobně. Intenzivní přípravou na jednotlivé lekce, studiem velkého množství inspiračních zdrojů včetně učebnic pro druhý stupeň základní školy jsem značně rozšířila své znalosti o zpracovávané problematice. Zároveň jsem postupně zlepšila svou dovednost plánovat jednotlivé lekce nejen, co se týče zábavnosti pro žáky, ale i s ohledem k různému věkovému spektru žáků. Mám pocit, že i příprava a formulace úkolů v PL se mi jevila jasnější a snazší a následně i pro žáky byly PL srozumitelnější a pochopitelnější. Dalším nezáměrným a neplánovaným benefitem se mi jeví větší otevřenost mých kolegyň tomuto způsobu vedení výuky. V průběhu psaní této DP se už některé z nich uvolily otestovat metodické postupy i PL ve svých třídách, postupně mě oslovili i další učitelé i z pátých ročníků s prosbou o sdílení vytvořených metodik. Jsem ráda za změny v jejich přístupu a jsem přesvědčená, že jsou tyto změny přínosné hlavně pro jejich žáky. Neoddiskutovatelný a velmi příjemný se mi v mém případě jeví vývoj vztahu žáků navštěvujících kroužek “Zábavné vědy“ ke mně osobně. Vnímají mě spíš jako o něco moudřejšího partnera na cestě za poznáním, který se vždy snaží zodpovědět jejich dotazy, ale mnohem častěji je připraven pomoci jim odpovědi na otázky nalézt jejich vlastním objevováním, experimentováním a pozorováním. V případě badatelsky orientovaného vyučování nikdy nejde učiteli, a tedy ani mně, o pouhou transmisi vědomostí žákům, vždy se je tu hlavní snaha soustředěná na vlastní prožitek a činnost žáků, aktivní pokládání otázek, vytváření hypotéz a jejich potvrzování či vyvracení. Na pultech knihkupectví se v dnešní době nachází nepřeberné množství titulů, které nabízejí více či méně osvědčené návody na domácí nebo školní pokusničení, ať zpracované v bohaté obrazové publikaci nebo jako kapesní rádce malého vědce a výzkumníka. Taktéž webových portálů zabývajících se touto problematikou je nespočet. Aktivní učitel, který chce svým žákům umožnit objevovat svět činnostním vyučování, se tedy má kde inspirovat. Jenže od inspirace k připravené hodině, jak každý pedagog ví, je 109

nutno urazit ještě notný kus cesty. Pokusila jsem se touto DP pomoci učitelům tento kus cesty co nejvíce zjednodušit, odstranit překážky a prosekat jim cestu až ke kýženému cíli – metodickým přípravám na hodinu. Doufám a věřím, že to mohou být hodiny plné zábavy, radosti z poznání i ze společně aktivně stráveného času.

110

Seznam použité literatury 

ANDRÝSKOVÁ, Lenka, VIEWEGHOVÁ, Thea (2015). Přírodověda 4. Brno: Nakladatelství Nová škola Brno. ISBN 978-80-87591-16-1.



BAŤKOVÁ, Božena a kol. (1993). Přírodověda 4. Olomouc: Prodos. ISBN 80-85806-15-0.



BINKOVÁ, Adriena, BURIÁNKOVÁ, Daniela & kol. (2015a). Hravá přírodověda 4. Člověk a jeho svět. Pracovní sešit pro 4. ročník ZŠ. Praha: Taktik International. ISBN 978-80-87881-07-1.



BINKOVÁ, Adriena, BURIÁNKOVÁ, Daniela & kol. (2015b). Hravá přírodověda 5. Člověk a jeho svět. Pracovní sešit pro 5. ročník ZŠ. Praha: Taktik International. ISBN 978-80-87881-08-8.



BRADÁČ, Petr, KOLÁŘ, Miroslav a kol. (1996). Přírodověda pro pátý ročník – Člověk a technika. Všeň: Alter. ISBN 80-85775-58-1.



ÇAKMAKÇ, Gültekin (2013). Science literacy in primary schools and preschools

[online].

Book

reviews

[cit.

2016-03-11].

Dostupné

z:

http://www.ejmste.com/v3n2/brv3n2_cakmakci.pdf 

ČECHUROVÁ, Milana, HAVLÍČKOVÁ, Jana, PODROUŽEK, Ladislav (2011). Přírodověda 5 pro 5. ročník základní školy. Praha: SPN. ISBN 97880-7235-468-9.



ČECHUROVÁ, Milana, PODROUŽEK, Ladislav (2011). Přírodověda 5 pro 5. ročník základní školy – Pracovní sešit. Praha: SPN. ISBN 978-80-7235469-6.



DAVIDOVÁ, Jarmila, HOLUBOVÁ, Renata & kol. (2005). Fyzika I - 2. díl (Magnetické vlastnosti látek, Síla a její účinky, Částicová stavba látek, Elektrický obvod, Země a vesmír). Olomouc: Prodos. ISBN 80-7230-149-7.



FRÝZOVÁ, Iva, DVOŘÁK, Ladislav, JŮZLOVÁ Petra (2010a). Příroda 4 – učebnice pro 4. ročník základní školy. Plzeň: Fraus. ISBN 978-80-7238-9315.



FRÝZOVÁ, Iva, DVOŘÁK, Ladislav, JŮZLOVÁ, Petra (2010b). Příroda 4 – pracovní sešit s přílohou Přehled učiva pro 4. ročník základní školy. Plzeň: Fraus. ISBN 978-80-7238-932-2.

111



FRÝZOVÁ, Iva, DVOŘÁK, Ladislav, JŮZLOVÁ, Petra (2011a). Příroda 5 – učebnice pro 5. ročník základní školy. Plzeň: Fraus. ISBN 978-80-7238-9704.



FRÝZLOVÁ, Iva, DVOŘÁK, Ladislav, JŮZLOVÁ, Petra (2011b). Příroda 5 – pracovní sešit s přílohou Přehled učiva pro 5. ročník základní školy. Plzeň: Fraus. ISBN 978-80-7238-971-1.



HOCKICKO P., TARJÁNYIOVÁ G., MULLEROVÁ J. (2009). How to attract the interest of school-age children in science. In: 16-th Conference of Czech and Slovak Physicist. s. 394-399. ISBN 80-86148-93-9.



HOLOVSKÁ, Helena, RUKL, Antonín (1996). Přírodověda pro pátý ročník – Země ve vesmíru. Všeň: Alter. ISBN 80-85775-54-9.



HOLUBOVÁ, Renata, KUBÍNEK, Roman, WEINLICHOVÁ, Jarmila, WEINLICH, Robert (2006). Fyzika – II. 1. díl s komentářem pro učitele (Pohyb, Síla). Olomouc: Prodos. ISBN – 80-7230-166-7.



JURČÁK, Jaroslav a kol. (1996). Přírodověda 5. ročník. Olomouc: Prodos. ISBN 80-85806-41-X.



KŘOVÁČKOVÁ, Blanka, SKUTIL, Martin & kol. (2014). Pedagogický a psychologický slovník. Hradec Králové: Gaudeamus. ISBN978-80-7435-5134.



KVASNIČKOVÁ, Danuše, FRONĚK, Jiří, ŠOLC, Martin (1997). Přírodověda pro 5. ročník základní školy. Od vesmíru k člověku. Praha: Fortuna. ISBN 80-7168-502-X.



MANĚNOVÁ, Martina (2014). Pracovní listy v mateřské škole a na 1. stupni základní školy. Hradec Králové: Gaudeamus. ISBN 978-80-7435-499-1.



MATYÁŠEK, Jiří, ŠTIKOVÁ, Věra, TRNA, Josef (2004). Přírodověda 5 učebnice pro 5. ročník. Brno: Nová škola, s. r. o. ISBN 80-7289-063-8.



MLADÁ, Jarmila, PODROUŽEK, Ladislav (1997). Pracovní sešit k učebnici Poznáváme přírodu a místo, kde žijeme, Prvouka pro 1. – 3. ročník základní školy, 3. díl. Praha: SPN. ISBN 80-04-26676-2.



MÜHLHAUSEROVÁ, Hana (2004). Soubor námětů, úkolů a zajímavostí k přírodovědnému učivu pro 4. ročník. Znojmo: Mühlhauserová.



NOVOTNÝ, Aleš a kol. (2002). Přírodověda pro čtvrtý ročník 2. díl. Praha: Alter. ISBN 80-7245-005-0. 112



NOVÝ, Stanislav (1988). Přírodověda pro třetí ročník základní školy I. díl. Praha: Státní pedagogické nakladatelství. Č. publikace 61-03-03/I/.



NOVÝ, Stanislav a kol. (1987). Přírodověda pro 4. ročník základní školy. Praha: SPN. Č. publikace 61-03-04/7.



O metodě (2016) [online]. Badatelé.cz [cit. 2016-02-20]. Dostupné z: http://badatele.cz/cz/o-metode



O projekte (2009) [online]. Žilinská dětská univerzita [cit. 2016-03-09]. Dostupné z: http://duef.uniza.sk/index.php?go=projekt



PECHLOVÁ, Jaroslava (2012). Kluby malých debrujárů [online]. Metodický portál inspirace a zkušenosti učitelů [cit. 2016-02-20]. Dostupné z: http://wiki.rvp.cz/Sborovna/7.SKZC/Kluby_mal%C3%BDch_debruj%C3% A1r%C5%AF



PISKAČ, Václav (2013). Elektrostatika s brčky.pdf [online]. Fyzikální šuplík [cit.

2016-03-05].

Dostupné

z:

http://fyzikalnisuplik.websnadno.cz/elektro/elektrostatika_s_brcky.pdf 

PISKAČ, Václav (2014). Beruška.pdf [online]. Fyzikální šuplík [cit. 2016-0227]. Dostupné z: http://fyzikalnisuplik.websnadno.cz/mechanika/beruska.pdf



PODROUŽEK, Ladislav (1998). Úvod do didaktiky předmětů o přírodě a společnosti. Plzeň: Vydavatelství Západočeské univerzity. ISBN 80-7082431-X.

 PODROUŽEK, Ladislav (2003). Úvod do didaktiky prvouky a přírodovědy pro primární školu. Dobrá Voda u Pelhřimova: Vydavatelství a nakladatelství Aleš Čeněk, ISBN 80-86473-45-7. 

PODROUŽEK, Ladislav (2009). Přírodovědné vzdělávání v primární škole v kontextu jeho vývoje a současného RVP ZV. In Vývoj, proměny a možnosti primárního vzdělávání. Hradec Králové: Gaudeamus. ISBN 978-80-7041707-2.



RVP ZV (2016) [online]. MŠMT. [cit. 2016-03-09]. Dostupné z: http://www.msmt.cz/file/37052/



SKORUNKOVÁ, Radka (2013). Základy vývojové psychologie. Hradec Králové: Gaudeamus. ISBN 978-80-7435-253-9.



SKUTIL, Martin, MANĚNOVÁ, Martina (2008). Pojetí výukových metod z pohledu studentů a učitelů 1. stupně ZŠ. In: Tvořivost učitele v primárním 113

vzdělávání. Liberec: Technická univerzita v Liberci. ISBN 978-80-7372-4221. 

ŠIMÍČKOVÁ, Helena (1999). Prvouka pro 3 ročník. Český Těšín: Prodos. ISBN 80-85806-94-0.



ŠTIKOVÁ, Věra (2003). Přírodověda 4. Brno: Nová škola, s. r. o. ISBN 807289-052-2.



TESAŘ, Jiří, JÁCHIM, František (2008). Fyzika 2. pro základní školu. Síla a její účinky – pohyb těles. Praha: SPN. ISBN 978-80-7235-381-1.



TIKALSKÁ, Soňa (2008). Jaké metody a organizační formy používají učitelé v současné době na našich školách? [online]. Metodický portál inspirace a zkušenosti

učitelů

[cit.

2016–02–20].

Dostupné

z:

http://clanky.rvp.cz/clanek/s/Z/2588/JAKE-METODY-A-ORGANIZACNIFORMY-POUZIVAJI-UCITELE-V-SOUCASNE-DOBE-NA-NASICHSKOLACH.html/ 

VIEWEGHOVÁ, Thea (2015). Přírodověda 5. Brno: Nakladatelství Nová škola Brno. ISBN 978-80-87591-46-8.



ZORMANOVÁ, Lucie (2012). Výukové metody v pedagogice. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-4100-0.

114

Přílohy

Příloha A: Ukázky vypracovaných pracovních listů Příloha B: Fotografická dokumentace z kroužku “Zábavná věda“

115

Příloha A – Ukázky vypracovaných pracovních listů

Příloha B - Fotografická dokumentace z kroužku “Zábavná věda“ (fotografie jsou dílem autorky DP)

Obr. 1 - Testování různých typů padáků

Obr. 2 - Spolupráce při dokončovacích pracích

Obr. 3 – Práce na výrobě padáku

Obr. 4 – Hrátky s těžištěm

Obr. 5 – Výroba Berušky

Obr. 6 – Beruška na prstě

Obr. 7 – Testování tření na různém povrchu

Obr. 8 – Zvyšování hmotnosti soustavy

Obr. 9 – Přesné měření je součástí vědecké práce

Obr. 10 – Ověřování valivého odporu

Obr. 11 – Valení lahvičky

Obr. 12 – Uvazování provázku na lahvičku

Obr. 13 – Důkaz síly elektrického náboje

Obr. 14 – Elektricky nabitá brčka na sebe reagují

Obr. 15 – Nabité brčko rozpohybuje plechovku

Obr. 16 – Výsledky pokusu se solí a pepřem

Obr. 17 – Testování přitažlivé síly magnetu

Obr. 18 – Magnetický plnovous

Obr. 19 – Kompas z jehly

Obr. 20 – Největší síla tyčového magnetu je na jeho koncích – důkaz

Obr. 21 – “Kreslení“ železnými pilinami

Obr. 22 – Síla neodymových magnetů

Obr. 23 – Zábava s magnetickými formulemi

Obr. 24 – Soustředěné pozorování působení magnetické síly

155