UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA KATEDRA EXPERIMENTÁLNÍ FYZIKY. Pojmové mapy. Bakalářská práce

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA KATEDRA EXPERIMENTÁLNÍ FYZIKY

Pojmové mapy Bakalářská práce

Autor: Pavlína Keprtová Studijní program: B1701 Fyzika Studijní obor: Fyzika – Matematika Forma studia: Prezenční Vedoucí práce: RNDr. Renata Holubová, CSc. Termín odevzdání práce: duben 2009

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně pod vedením RNDr. Renaty Holubové, CSc. za použití literatury uvedené v závěru práce.

V Olomouci ……………

………………………… Podpis

Ráda bych poděkovala vedoucí bakalářské práce RNDr. Renatě Holubové, CSc. za cenné rady, které mi při plnění zadaného úkolu poskytla, a vedení Gymnázia Žamberk za poskytnutí prostoru pro realizaci praktické části této práce.

BIBLIOGRAFICKÁ IDENTIFIKACE Autor: Pavlína Keprtová Název práce: Pojmové mapy Typ práce: Bakalářská práce Pracoviště: Katedra experimentální fyziky Vedoucí práce: RNDr. Renata Holubová, CSc. Rok obhajoby práce: 2009 Abstrakt: Pojmové mapy jsou grafické nástroje pro znázorňování a organizování znalostí. Jejich specifickým prvkem jsou spojovací slova, která charakterizují vztahy mezi dvěma pojmy. Teorie pojmových map zahrnuje jejich základní vlastnosti a prvky, kroky konstrukce a také program na vytváření pojmových map. Tyto mapy lze použít jako výukový prostředek, který může pomoci studentům a učitelům jako zpětná vazba a při výuce fyziky může přispět k hlubšímu porozumění fyzikálním pojmům a vztahům mezi nimi. Použití pojmových map při výuce zahrnuje možnosti jejich zadávání a hodnocení. Na základě teorie pojmových map byla vytvořena vlastní pojmová mapa a navržen hodnotící systém, který byl vyzkoušen v praxi. Výsledky ukázaly, že studenti nemají velké problémy s konstrukcí pojmových map, a proto je vhodné je začleňovat do výuky. Studenti by však měli být více seznámeni s jednotlivými kroky a úskalími konstrukce. Klíčová slova: pojmová mapa, pojem, spojovací slovo, konstrukce pojmových map, výukový prostředek, hodnotící systém. Počet stran: 39 Počet příloh: 11 Jazyk: český

BIBLIOGRAPHICAL IDENTIFICATION Author: Pavlína Keprtová Title: Concept maps Type of thesis: Bachelor thesis Department: Department of Experimental Physics Supervisor: RNDr. Renata Holubová, CSc. The year of presentation: 2009 Abstract: Concept maps are graphic tools for visualizing and organizing knowledge. Their specific components are linking words that characterize the relations between two given concepts. The theory of concept maps includes the basic properties and components, construction steps and also a computer program to create concept maps. In teaching physics, these maps can be used as an educational instrument which can help students and teachers as the feedback and it can contribute to a deeper understanding of physical concepts and relations between them. The use of concept maps in teaching includes the possibilities of assigning them and their evaluation. An own concept map was created on the basis of the theory of concept maps. An evaluation system was proposed and subsequently tested in practice. The results showed that students do not have a lot of trouble with creating concept maps, and therefore it is suitable to include the concept maps in teaching. However, students should be informed more about particular steps and the difficulty of construction. Keywords: concept map, concept, linking word, construction of concept maps, the mean of education, evaluation system. Number of pages: 39 Number of appendices: 11 Language: Czech

OBSAH 1. Úvod ................................................................................................ 7 2. Nové metody .................................................................................... 8 3. Pojmové mapy.................................................................................. 9 3.1 Pojem ...........................................................................................9 3.2 Psychologické základy pojmových map....................................10 3.3 Vlastnosti pojmových map.........................................................10 3.4 Funkce a typy pojmových map ..................................................11 3.5 Konstrukce pojmových map ......................................................12 3.5.1 Základní kroky konstrukce ..................................................12 3.5.2 Chyby při konstrukci ...........................................................14

4. Internet ve vzdělávání .................................................................... 16 5. Použití pojmových map při výuce fyziky ...................................... 19 6. Hodnocení pojmových map ........................................................... 21 7. Sestavení vlastní pojmové mapy, zadání studentům...................... 24 7.1 Vlastní pojmová mapa ...............................................................24 7.2 Zadání studentům.......................................................................25

8. Hodnocení studentských map a jejich rozbor ................................ 28 8.1 Hodnocení studentských pojmových map .................................28 8.2 Rozbor studentských pojmových map .......................................31

9. Závěr............................................................................................... 35 Seznam použité literatury a ostatních zdrojů ...................................... 36 Seznam příloh...................................................................................... 39 Přílohy ................................................................................................. 40

1. ÚVOD Při výuce fyziky, i ostatních přírodních věd, se klade velký důraz na porozumění probíraným pojmům a jevům. Studenti často preferují paměťové učení na úkor porozumění dané problematice. A přitom veškeré naše znalosti se skládají z pojmů, které vhodně spojujeme do tvrzení, a tato spojení se ukládají do našeho mozku. Nové informace se v mozku neukládají v lineární formě, jak jsou předkládány v učebnicích, ale ve formě pojmových sítí. Nový pojem se začlení do paměti pouze v případě, že lze najít vhodné vazby mezi novým pojmem a nějakými stávajícími pojmy v této síti. Na podobném principu pracuje i výukový prostředek s názvem pojmová mapa. S její pomocí můžeme části pojmové sítě z naší mysli přenést na papír a tak vidět, jaké pojmy jsou správně začleněny a jaké ne. Výhodou pojmových map je skutečnost, že každý vztah mezi dvěma pojmy je doplněn spojovacím slovem, které nejvýstižněji charakterizuje jejich vzájemný vztah. Tento výukový prostředek může pomoci učitelům i studentům jako zpětná vazba, zda všechny pojmy a jejich vztahy pochopili studenti správně. Učitel může ze studentských map diagnostikovat, který pojem je špatně zařazen a tudíž i nesprávně pochopen. V České republice se však pojmové mapy ve výuce neobjevují tak často, jak je tomu v jiných zemích. Začleněním pojmových map do výuky fyziky, i jiných vyučovacích předmětů, lze docílit větší míry porozumění obsahu výuky. Cílem této bakalářské práce bude shrnout stávající teorii pojmových map, tedy jejich základní vlastnosti, kroky konstrukce a jejich možné použití při výuce fyziky. S pojmovými mapami, jako výukovým prostředkem, se tedy pojí i možnost jejich vyhodnocování. Součástí této práce bude též praktické využití pojmových map. Na základě provedené rešerše se pokusím navrhnout vlastní pojmovou mapu a hodnotící systém. Poté bude následovat zadání pojmových map skupině studentů, jejich vyhodnocení a ověření možnosti použití navrhnutého systému hodnocení v praxi.

7

2. NOVÉ METODY Stále jsou vyhledávány nové možnosti pro zefektivnění vzdělávání na všech typech škol [8]. Vyvíjejí se nové metody a přístupy ke vzdělávání, jako například, konstruktivismus nebo integrace [3]. Jednou z moderních metod je i mapování vědomostí. Jsou známy různé názvy pro tuto metodu. Můžeme se setkat s názvy jako pojmové mapy, mentální mapy, myšlenkové mapy, kognitivní mapy, sémantické mapy, vědomostní mapy, slovní předivo, pavučina, mapy mysli apod. Někteří autoři však tyto názvy nerozlišují a nazývají je souhrnně mentální mapy [1, str. 71]. Je důležité uvědomit si, že mezi těmito označeními je rozdíl. Zatímco mentální mapy, myšlenkové mapy, kognitivní mapy a mapy mysli vyjadřují grafické znázornění myšlenek, tak pojmové mapy jsou grafické nástroje pro organizování a znázorňování znalostí. Výrazným prvkem, který odlišuje pojmové mapy od ostatních, je použití spojovacích slov mezi pojmy, a tím specifikování jejich vzájemné vazby [2]. V moderních přístupech ke vzdělávání se klade velký důraz na aktivitu studenta. Je velice důležité, aby se do vzdělávacího procesu zapojoval aktivně, protože pasivní přijímání informací vede jen k povrchnímu zapamatování a reprodukci znalostí bez vnitřního pochopení probírané látky. Proto je snaha najít takové metody, kde student aktivně pracuje se svými dosavadními znalostmi a propojuje je s novými, jak můžeme vidět například v konstruktivismu [3]. Projekty v rámci Slovenské republiky [7, 8] ukazují, že je nutné dávat větší důraz již na přípravu budoucích učitelů, poněvadž jejich úkolem bude vést studenty k tvořivému, samostatnému a kreativnímu myšlení, tedy důležitým vlastnostem pro jejich profesní praxi, a také naučit studenty využívat informační technologie [7].

8

3. POJMOVÉ MAPY Pojmové mapy vznikly během výzkumného programu v Cornellu v roce 1972, kde se Joseph D. Novak snažil porozumět změnám v dětských znalostech přírodních věd. Z nutnosti najít lepší způsob znázornění dětského pojmového chápání se objevila myšlenka znázornit dětské znalosti v podobě pojmových map. Takto se narodil nový nástroj nejen pro použití ve výzkumu a ve školství, ale i v jiných oborech [2]. Joseph D. Novak je v současné době emeritním profesorem na Cornell university a vedoucím vědeckého výzkumu v Institute for Human and Machine Cognition (Institut pro lidské a mechanické poznávání, dále IHMC) na Floridě. Jeho současná vědecká práce zahrnuje studie studentských představ o učení a metody použití vzdělávacích nápadů a nástrojů, jako jsou pojmové mapy, a rozvoj odborných pojmových map ke konstrukci učení využitím pojmového mapování s internetem a ostatními zdroji. Vyvinul teorii vzdělávání pro průvodce výzkumem a výukou, kterou poprvé zveřejnil v roce 1977 a aktualizoval ji v roce 1998. Je autorem nebo spoluautorem 27 knih a více než 130 kapitol knih a článků v odborných knihách a časopisech [2]. 3.1 Pojem Pojem má mnoho definic. Pedagogický slovník uvádí „Pojem - zobecněná představa o něčem, vyjádřená jedním či více výrazy přirozeného nebo formálního (např. chemický vzorec) jazyka.“ [6, str. 168] Podle Roberta Fishera [1] je pojem „myšlenka, která vnáší řád; je to abstrakce, která spojuje řadu faktů a pokouší se vysvětlit je tím, že je pořádá do kategorií nebo tříd.“ Fisher také uvádí, že „pojmy jsou označení, která dáváme myšlenkám.“ [1] Joseph D. Novak a Alberto J. Cañas definují pojem jako vnímanou pravidelnost v událostech nebo objektech označenou většinou jedním nebo více slovy, popř. symboly [2]. Studentovi však můžeme jednoduše vysvětlit, že pojem je takové slovo, které si může v duchu zobrazit a něco znamená. Tedy nejsou to spojky nebo neurčitá zájmena jako „ten“ nebo „nějaký“ [1].

9

3.2 Psychologické základy pojmových map Pokud chceme vytvořit efektivní nástroj ke zkvalitnění výuky a zjišťování znalostí studentů, je nutné pochopit, jak získáváme, uchováváme a používáme vědomosti. Paměť je založena především na vytváření vazeb mezi novou informací a již existujícími strukturami znalostí [1]. V paměti se neuchovávají informace v podobě celých vět, ale ve formě propozicí, základních prvků sémantické paměti. Propozice chápeme jako spojení klíčových pojmů, které vyjadřují určitou ideu [4]. Jsou-li tyto klíčové pojmy dobře zapamatovány, přecházejí z krátkodobé do dlouhodobé paměti. Pokud jsme pochopili správný význam pojmu, můžeme ho správně zařadit do existujících vědomostí, tedy spojit určitými vztahy s pojmy, které jsou nám už velice dobře známé, a tak si nový pojem správně zapamatovat [1]. Jak uvádí Joseph D. Novak a Alberto J. Cañas [2], základní myšlenka v Ausubelově poznávací psychologii je, že poznávání se koná „přizpůsobením“ nových pojmů a tvrzení k existujícím pojmovým a výrokovým konstrukcím ve studentově mozku. První pojmy si osvojují děti od narození do věku tří let, kdy poznávají zákonitosti světa kolem nich a přiřazují jim jazyková označení a symboly. Tyto znalosti získávají procesem objevování, kdy přiřazují k objeveným zákonitostem slova a symboly, které používají starší lidé k jejich označení. Po třetím roce věku dítěte jsou nové pojmy zprostředkovány zejména jazykem a procesem vnímání, kdy nové významy dítě získává dotazováním a objasňováním vztahů mezi starými a novými pojmy [2]. Pro takové učení je velice důležité konkrétní zkušenost a vysvětlování [1]. 3.3 Vlastnosti pojmových map Základní stavební jednotkou pojmových map je pojem. Pojmy jsou většinou zobrazeny v políčkách ve tvaru kruhu, oválu nebo obdélníka. Vztahy mezi dvěma pojmy jsou vyjádřeny spojujícími čarami nebo šipkami. Nad těmito čarami se uvádí spojovací slovo jako specifikace vztahu mezi dvěma pojmy, což je charakteristickým prvkem právě pro pojmové mapy. Dva pojmy spojené vhodným spojovacím slovem tvoří dohromady tvrzení, ze kterých se skládají naše znalosti [2].

10

Důležitá vlastnost je hierarchické uspořádání pojmů v pojmové mapě, s nejobecnějšími a nejzákladnějšími pojmy v horní části mapy a se specifikovanějšími pojmy umístěnými níže. Hierarchická struktura pro přesnou oblast znalostí závisí také na kontextu, ve kterém jsou znalosti používány nebo předpokládány. Nejlepší je proto stavět pojmové mapy se vztahem k nějaké konkrétní otázce, na kterou hledáme odpověď. Právě k nalezení odpovědi nám má pomoci konstrukce pojmové mapy. Pojmová mapa se může týkat i nějaké situace, kterou se snažíme pochopit skrze organizaci znalostí ve formě pojmové mapy [2]. Další důležitou vlastností je zahrnutí příčných vazeb. To jsou vztahy mezi pojmy v různých částech pojmové mapy. Příčné vazby nám pomáhají vidět, jak jsou pojmy z jedné oblasti znalostí, znázorněných na mapě, příbuzné k jiným pojmům v jiné části mapy [2]. Dvě charakteristické stránky pojmových map jsou důležité v usnadnění tvořivého myšlení: hierarchická struktura, která je nedílnou součástí každé dobré mapy, a schopnost hledat a specifikovat nové příčné vazby [2]. Do pojmové mapy mohou být přidány také konkrétní příklady jevů nebo objektů, které pomohou objasnit význam daného pojmu, avšak nejsou součástí políčka s pojmem. Proto mohou být v pojmové mapě zastoupeny i obrázky, odkazy a jiné pomůcky [2]. Všechny poznatky této podkapitoly shrnuje pojmová mapa s názvem Co jsou pojmové mapy? v příloze č. I. Prostřednictvím pojmové mapy je názorně vidět, z čeho se skládá (pojmy, spojovací slova, vazby), jak vypadá a co vše lze vyčíst z dobré pojmové mapy na dané téma. Tato mapa byla přeložena z anglického originálu a vytvořena v programu CmapTools (popsaném v kap. 4) [10, 15]. 3.4 Funkce a typy pojmových map Pojmovou mapu vytváří zpravidla student a ne učitel, a proto má metoda pojmového mapování specifické funkce [9] : a) autodiagnostickou, kdy pojmová mapa pomáhá studentovi zjistit uspořádání a zachycení příslušné probírané látky a sledovat vlastní postup učení

11

b) diagnostickou, kdy je studentova pojmová mapa pro učitele prostředkem identifikace výchozí situace (co student už zná) a úrovně studentova porozumění novým poznatkům c) intervenční, kdy se pojmová mapa stává organizačním a obsahovým základem pro postup učení, který zaručuje smysluplné začleňování nových pojmů. Každému studentovi může vyhovovat jiný typ grafického znázornění pojmové mapy. Je však důležité zachovat hierarchickou strukturu a použití množství příčných vazeb. Pro ilustraci je uvedeno několik jednoduchých typů pojmových map.

Obr. 1 Jednoduché typy pojmových map [16]. 3.5 Konstrukce pojmových map Pojmové mapy jsou důležitým diagnostickým a zpětnovazebním prostředkem ve výuce. Podstatou tohoto prostředku je požadavek na studenta, aby v určitém vymezeném čase vytvořil strukturu z jisté skupiny pojmů [4]. 3.5.1 Základní kroky konstrukce Při konstrukci pojmové mapy je velice důležité začít s oblastí znalostí, která je velice dobře známá osobě konstruující mapu. Je velice dobré konstruovat mapu v závislosti k nějakému problému, experimentu nebo otázce, které se snažíme porozumět. To nám vytvoří kontext, který nám pomůže při hierarchickém strukturování mapy. Pro konstrukci první pojmové mapy je užitečné vybrat si omezenou oblast znalostí. Nejlepším způsobem pro vytvoření kontextu je konstrukce „ústřední otázky“. Tato otázka

12

jasně specifikuje problém, který by pojmová mapa měla pomoci vyřešit. Každá pojmová mapa odpoví na ústřední otázku a dobrá ústřední otázka může vést k bohatší mapě. Při řešení problémů je vždy nejdůležitější, a mělo by to být prvním krokem, zeptat se správnou otázkou. Jedním z prvních komplikací při konstrukci mapy je odchýlení se od ústřední otázky. Zkonstruovaná pojmová mapa může být vztažena k oblasti, na kterou se ptáme, ale neodpoví nám na položenou otázku [2]. Startovacím bodem pro konstrukci pojmové mapy může být jen ústřední otázka. Je důležité, jak je otázka položena. Není vhodné zadávat pojmovou mapu pomocí tématu, např. „ vytvořte pojmovou mapu o rostlinách“, protože právě ústřední otázka pomáhá studentům zaostřit na podstatu jejich pojmové mapy. Například na otázku „Jak měříme čas?“ mohou studenti odpovědět pomocí konstrukce pojmové mapy. Ale otázka „Co jsou rostliny?“ povede k vysvětlující pojmové mapě. Lepší otázka by byla „Proč potřebujeme rostliny?“ Je dokázáno, že nejen ústřední otázka, ale i základ (jádro, klíčový pojem, startovací bod) pojmové mapy má významný vliv na kvalitu výsledné mapy [2]. Struktura rozpracovaná od klíčového pojmu má řadu výhod [1]: a) klíčový pojem je jasně definován b) relativní důležitost pojmů lze jasně vyznačit zvýrazněním či umístěním blíže jádru c) lze jasně vyjádřit souvislosti mezi pojmy d) názorné uspořádání umožňuje snadnou orientaci v mapě a zopakování e) vytvořená struktura je prozatímní a umožňuje další připojování a přizpůsobování f) každá struktura je jedinečná a individuální, což usnadňuje zapamatování, vybavování a opakování. Pokud máme vybranou oblast znalostí a definovanou ústřední otázku, dalším krokem je určit klíčové pojmy, které se používají v této oblasti, obvykle 15 – 20 pojmů. Tyto pojmy mohou být napsány do seznamu a v tomto seznamu uspořádány od nejzákladnějších pojmů nahoře, k specifikovanějším v závislosti na konkrétním problému. Poté z tohoto seznamu stěhujeme pojmy do mapy. Ale některé mohou zůstat v seznamu

13

i po předběžném dokončení mapy, pokud konstruktér vidí, že v mapě už není dobré spojení s jinými pojmy [2]. Startovacím bodem pro konstrukci pojmové mapy může být právě seznam pojmů. Učitel může tímto seznamem upřesnit, jaké pojmy mají být zastoupeny ve studentově mapě. Student poté ví, že jeho mapa má odpovědět na zadanou ústřední otázku a má obsahovat přinejmenším pojmy ze seznamu [2]. Dalším krokem konstrukce je vytvoření předběžné pojmové mapy. Je důležité si uvědomit, že pojmová mapa není nikdy dokončená. Po zkonstruování předběžné pojmové mapy je vždy potřeba opravit mapu nebo přidat další pojmy. Dobrá mapa vyplývá obvykle ze tří nebo i více oprav. Je-li předběžná mapa postavená, je možné hledat a navrhovat příčné vazby. Tyto vazby pomáhají ilustrovat vztahy mezi různými oblastmi znalostí na mapě. Příčné vazby jsou velice důležitým prvkem v konstrukci mapy, poněvadž ukazují, zda studenti rozumí vztahům mezi pojmy, které se nacházejí v různých větvích mapy. Je důležité studentům pomoci, aby pochopili, že všechny pojmy jsou v nějakém vztahu s ostatními. Proto je nezbytné, aby byli vybíraví v určování spojovacích čar a velmi přesní ve výběru spojovacích slov, upřesňujících vztahy mezi pojmy [2]. 3.5.2 Chyby při konstrukci Časté chyby, kterých by se studenti měli vyvarovat, jsou „věty v políčkách“, tedy celé věty užité jako pojmy. To obvykle poukazuje na to, že celá část mapy může být konstruována z údaje v políčku. Dalším ukazatelem nepochopení látky a nepřiměřené restrukturalizace mapy je tzv. „provazová mapa“ (viz obr. 2).

Obr. 2 Jednoduchý příklad provazové mapy [2].

14

Studenti často upozorňují, že mají problémy s přidáváním spojovacích slov nad spojovací čáry, které vyjadřují vztah mezi pojmy. To poukazuje na špatné pochopení vztahů mezi pojmy nebo významu pojmů. Soustředí-li se studenti na správná spojovací tvrzení a určení nejvýznamnějších a nejužitečnějších příčných vazeb, uvidí, že každý pojem je v nějakém vztahu s jiným pojmem. Tento proces hodnocení a sjednocování znalostí je považován za vysokou úroveň poznávacího výkonu. Pojmové mapování je jednoduchý způsob, jak povzbudit proces hodnocení a sjednocování znalostí, pokud je tento proces dělán dobře. Proto může být pojmové mapování velmi mocný hodnotící nástroj. Můžeme vidět, že pojmové mapy nejsou jen významný nástroj pro získávání, představování a uchovávání znalostí studenta, ale i mocný nástroj pro vytváření nových znalostí [2]. Všechny uvedené poznatky o konstrukci pojmové mapy jsou přehledně zobrazeny v podobě pojmové mapy na téma: Jaké jsou kroky při stavbě pojmové mapy? (viz příloha č.II). Tato mapa je jednoduchým návodem, jak postupovat při konstrukci jakékoli pojmové mapy. Byla přeložena z anglického originálu a vytvořena v programu CmapTools (popsaném v kap. 4) [10, 15].

15

4. INTERNET VE VZDĚLÁVÁNÍ V době, kdy internet a informační technologie zasahují do každé oblasti našeho života, je nutné zařadit je i do vzdělávání. Internet může pomáhat při výuce například, při hledání nových informací, při demonstraci pokusů pomocí simulací, při použití vhodných příkladů [8]. Velice důležitou schopností, kterou by měl ovládat každý student, je schopnost hledat informace, ať už v knihách, učebnicích nebo na internetu. Ale i tak nalezené informace, musí umět žák správně použít a začlenit do svých dřívějších znalostí. Je však otázkou, jak je tam začlení. Pokud si nevytvoří vztahy s informacemi, které už zná, novou informaci brzy zapomene. Je velice nutné, pro zapamatování a pozdější správné použití naučených informací, utvořit vazby mezi novými a dosavadními pojmy [1, 2, 9]. Jak uvádí Jana Burgerová [5] zvyšující se podíl využívání informačních a komunikačních technologií ve vzdělávání je důvodem, proč je nutné přehodnotit staré a používat nové metody a přístupy. Tyto nové metody je zapotřebí důkladně analyzovat, a tak zachovat hlavní úlohu těchto prostředků, tj. pomoc učitelům i studentům. Předpokládá se, v rámci inovace vzdělávacího procesu, že úspěch používání internetu ve výuce závisí na [5]: a) způsobu, jakým student řeší problémy a úlohy (existence dostatečného množství strategií při řešení problémů) b) studentových zájmech a sklonech (existence dostatečné vnitřní motivace k učení a řešení úloh) c) přítomnosti metod výuky (zohledňující styl učení jednotlivých studentů) d) schopnosti využívat individuální zkušenosti z týmové práce. Je tedy zřejmé, že internet je prostředek, díky kterému se rozvíjí aktivita, tvořivost, samostatnost a motivace studenta. Samostatná práce s využitím internetu vyžaduje jak schopnost vykonávat určité myšlenkové operace, tak i znalost výpočetní techniky a práce s internetem, použití konkrétních pracovních postupů i aplikace poznatků do konkrétních situací. K takové aktivitě je nutné studenta vést, podporovat a vychovávat. In-

16

ternet by měl snížit pasivní přístup studenta, který se stále objevuje v klasickém vzdělávání. Internet podporuje studenta ve jeho snaze zaměřit se na zvládnutí technik efektivního získávání a upevňování vědomostí, a ne na interpretování encyklopedických znalostí. Od internetu se očekává, že přispěje k rozvoji studentovy inteligence, myšlení, schopnosti řešit problémy, ke zvýšení zájmu o učení, poznávání, k socializaci studenta (etice, ke schopnosti komunikovat, spolupracovat s ostatními), k vytvoření schopnosti studenta převzít zodpovědnost za sebe a svoji práci, k tvořivosti studenta a k tvořivému řešení problémů [5]. Avšak zavedení nových technologií, a tedy i Internetu, do vzdělávání, přineslo prvotní problémy. Pro použití těchto technologií je třeba vybavit školy počítači s připojením na internet, vypracovat metodické materiály pro používání internetu v jednotlivých předmětech a též i vyškolení učitelů pro práci s novými technologiemi. Není řeč jen o počítačové gramotnosti, ale i schopnostech učitele vybrat materiály a hlavně organizovat přístup a práci s informacemi. Učitel musí použít vhodné metody výuky, které vedou k požadované efektivitě, aby nedocházelo k bezcílnému vyhledávání informací studentem. Vyučování s podporou internetu v různých předmětech, použitím např. virtuálních laboratoří nebo návrhů projektů, pomůže překonat izolovanost některých předmětů a tak přispěje k integraci ve vzdělávání [5]. Z těchto poznatků vyplývá, že je vhodné používat internet ve vzdělávání. Společnost IHMC vytvořila program CmapTools, který pomáhá v práci s pojmovými mapami. Tento program je zdarma k dispozici na stránkách společnosti IHMC a je vytvořen pro kohokoli, komerční i nekomerční účely. IHMC povzbuzuje zejména školy a univerzity, aby si jej stáhli a nainstalovali na co nejvíce počítačů, kde by byly k dispozici studentům i učitelům, a tak se mohly pojmové mapy lépe včlenit do vzdělávání. Program CmapTools byl přeložen do 17 různých jazyků, včetně češtiny. Pomocí tohoto programu mohou studenti jednoduše vytvářet své vlastní pojmové mapy, hledat na internetu použitelné informace k mapě a též sdílet znalosti a názory s jinými uživateli tohoto programu na serverech (CmapServers) kdekoli na internetu [10].

17

Používání programu je velmi jednoduché (viz obr. 3). Pojmové mapy vytvořené v tomto programu jsou uvedeny v této práci. Pro lepší orientaci v užití a vlastnostech programu CmapTools je v příloze č. III uvedena pojmová mapa odpovídající na otázku: Co je CmapTools? Tato mapa i ostatní pojmové mapy z příloh č. I - IV jsou přeloženy z anglického originálu a vytvořeny v programu CmapTools [10, 15].

Obr. 3 Ukázka programu CmapTools [10].

18

5. POUŽITÍ POJMOVÝCH MAP PŘI VÝUCE FYZIKY Pojmové mapy lze využít při vyučování v mnoha ohledech. Je možné pomocí pojmových map začínat výuku jako motivaci a startovací můstek. Pojmové mapy vypracované na začátku vyučovaného celku mohou učiteli ukázat, na jaké úrovni je studentovo porozumění látce před začátkem nového výkladu, a tedy na jakých základech může stavět. Učitel může též pomocí konstrukce jedné společné pojmové mapy (např. na tabuli) na začátku vyučování namotivovat studenty a ukázat jim, co vše je čeká. Ze studentovy pojmové mapy může učitel vyčíst jeho mylné představy o určitých pojmech i to, jak byl nový výklad začleněn do jeho předchozích znalostí. Více užívané je však použití pojmových map při zjišťování přijatých vědomostí na konci vyučovacího celku. Zde může učitel zhodnotit pojmovou mapu vytvořenou studentem z hlediska správného pochopení probrané látky a změn v pojmovém uspořádání [13]. Nové poznatky jsou v učebních materiálech a učebnicích předkládány v lineární formě, ale do studentovy mysli jsou začleněny zcela jinak, s jistou kontextovou hierarchií při tvorbě pojmové sítě v jeho mysli. Tento způsob začleňování nových pojmů koresponduje s podstatou tvorby pojmových map. Učitel tak může podle studentovy pojmové mapy odhalit jeho intuitivní a chybné myšlení. Pojmová mapa umožní studentovi schématicky ilustrovat, co se naučil, jak se to naučil a do jakého rozsahu obohatil své dřívější znalosti [12].

S pojmovými mapami se setkalo jen velmi málo českých studentů [13]. Z vlastní zkušenosti při doučování studentů jsem nabyla dojmu, že většina studentů dává přednost paměťovému učení před proniknutím do podstaty určitých pojmů, především fyzikálních. Naučí se potřebné vědomosti a typové příklady k písemce a už nad novými poznatky nepřemýšlejí a neumějí si je dát do vzájemných vztahů s pojmy, které by už měli znát z předchozího studia. Pojmové mapy by měly studenty naučit vzájemné provázanosti jednotlivých oblastí jejich znalostí. Vizualizací pojmové struktury jejich mysli na papír rozvíjejí svoji tvořivost a též kombinování vzájemných vazeb mezi pojmy a pojmů samotných. Studenti se učí již na základní škole o nadřazenosti a podřazenosti určitých pojmů. Při konstrukci pojmových map mohou tuto znalost uplatnit. Je důležité

19

studenty seznámit s podstatou pojmových map a postupy k jejich konstrukci. Pokud se studenti naučí používat tento prostředek ve výuce i mimo ni, usnadní jim to pochopení a práci s jejich znalostmi. Je důležité začleňovat pojmové mapy do výuky postupně. Učitel by měl jako první krok ukázat na jednoduchém příkladu studentům, jak se tento nový prostředek vytváří. Na začátek je dobré použít jednoduchý, všemi známý pojem a napsat jej doprostřed tabule. Poté požádat studenty, aby říkali všechny nápady a myšlenky, které je k tomu pojmu napadají. Učitel tyto pojmy napíše na tabuli a může je už podle svého mínění určitým způsobem rozprostřít okolo základního pojmu. Potom může učitel se studenty diskutovat o nadřazenosti či podřazenosti určitých pojmů a postupně doplňovat vztahy, a tudíž i spojovací slova, mezi jednotlivými pojmy až do dokončení mapy. Nakonec by měl učitel tento celý proces shrnout a vysvětlit studentům, že to, co právě společně vytvořili, se nazývá pojmová mapa. Po tomto úvodním představení této nové metody je potřeba několikrát začlenit do výuky konstrukci pojmové mapy k danému pojmu, či častěji k zadané otázce, na kterou má pojmová mapa odpovědět. Tyto pojmové mapy, které vytváří studenti samostatně k procvičení nové metody, by neměly být zásadně hodnoceny, jen by se mělo se studenty diskutovat o jejich problémech při konstrukci či o zřejmých mylných představách o některých pojmech. Pokud se studenti naučí konstruovat dobré pojmové mapy, je poté vhodné, je zapojit do výuky zcela běžně a učitel může již studentovy znalosti hodnotit podle jeho vypracované pojmové mapy na dané téma [1, 9, 14]. Pojmová mapa CmapTools ve školách, která je uvedena v příloze č. IV, ilustruje různá hlediska použití tohoto prostředku ve výuce na školách. Tato pojmová mapa je přeložena z anglického originálu a vytvořena v programu CmapTools [10, 15].

20

6. HODNOCENÍ POJMOVÝCH MAP Pomocí pojmových map můžeme též hodnotit studentovo porozumění probírané výukové látce. O způsobech hodnocení pojmových map je v literatuře jen několik zmínek. Jak uvádí Miroslav Prokša [4] pojmové mapy jsou jak diagnostický, tak zpětnovazební prostředek, proto jejich hodnocení má význam pro učitele (diagnostika i zpětná vazba) i pro studenta (zpětná vazba). Formální vyjádření od různých studentů může být různé, ale podstata by měla být prakticky shodná a na tu se musí učitel při hodnocení zaměřit. Můžeme se tedy dívat na pojmové mapy z kvantitativního a kvalitativního hlediska. Což si ukážeme na příkladu:

Obr. 4 Pojmová mapa podle Miroslava Prokši [4]. Z kvantitativního hlediska můžeme každý zařazený prvek ohodnotit: počet zařazených pojmů (7), počet spojení (6), počet hierarchických úrovní (3), počet příčných vazeb (0). Z kvalitativního hlediska tato pojmová mapa ukazuje užší chápání pojmu rodina. Zařazením např. pojmu bratranec by došlo již k rozšíření tohoto pojmu na celé příbuzenstvo. Při hodnocení map je důležité vzít v úvahu i souvislosti doprovázející konstrukci samotných map, jako časové a prostorové podmínky, práci jednotlivce či skupiny atd. [4]. Miroslav Prokša se touto teorií blíži k práci Novaka a Gowina [11]. Ti při vývoji pojmových map zavedli tradiční způsob hodnocení, který je založen na složkách a struktuře map. Novakův a Gowinův systém přiděluje body za:

21

platná tvrzení....................................... 1 bod za každé hierarchické úrovně............................. 5 bodů za každou úroveň počet větvení ....................................... 1 bod za každou větev příčné vazby........................................ 10 bodů za každou platnou příčnou vazbu konkrétní příklady............................... 1 bod za každý příklad. Počet hierarchických úrovní ukazuje stupeň zařazení informací, množství větví naznačuje logické třídění a počet příčných vazeb označuje stupeň začlenění znalostí. Nevýhodou tohoto systému hodnocení je časová náročnost, zato však odkrývá velké množství informací o struktuře znalostí studenta [11]. Další metody hodnocení byly vyvinuty jako variace či rozšíření tohoto systému od Novaka a Gowina. Někteří mají pro složky jiné bodové ohodnocení, jiní se snaží o automatizované porovnávání struktur map. Ruiz-Primo a Shavelson [11] používají metodu porovnávání studentovy mapy s mapou odborníka (může být i učitel), které byly vypracovány na stejné téma. Odborníkova mapa může být vytvořena učitelem, vědcem, skupinou učitelů či vědců. Tato metoda musí mít však také definovaná pravidla a postup. Můžeme porovnávat mapu jako celek nebo porovnávat postupně jednotlivá tvrzení. Avšak při celkovém porovnávání záleží i na lidském úsudku. Z těchto metod vznikají různé kombinace, kdy nejčastější kombinací je použití tradičního bodování jednotlivých složek mapy (Novak a Gowin) a porovnávání map podle určeného měřítka (studentova mapa versus odborníkova mapa) [11]. Podle mého názoru je nejlepším způsobem hodnocení porovnání studentovy mapy s mapou vytvořenou učitelem v kombinaci s bodovým ohodnocením jednotlivých složek mapy, jako např. pojmů, tvrzení, spojovacích slov, vazeb, rozvětvení, příčných vazeb a též celkového dojmu, zda student porozuměl zadanému úkolu a podstatě pojmů. Myslím si, že je dobré k hodnocení připojit komentář od učitele hodnotícího mapu, kde by bylo upozorněno na pojmy, které byly nesprávně pochopeny. Z těchto všech kritérií a komentářů by měl mít student dostatečnou zpětnou vazbu. Pokud by se u více studentů objevovaly mylné představy o určitém pojmu, měl by být tento pojem znovu vysvětlen učitelem. Poté může být například společně se studenty znovu prodiskutováno, kam

22

by se v jejich mapě dal začlenit lépe tento pojem, kterému již lépe porozuměli a tedy budou schopni najít správnější vzájemné vztahy mezi tímto pojmem a ostatními. Je však pravdou, že je tento postup náročný na čas i učitelovy diagnostické schopnosti. Podle předchozích poznatků jsem se pokusila navrhnout vlastní hodnotící systém, podle kterého bych sama hodnotila pojmové mapy studentů. Návrh vlastního hodnocení: správné tvrzení.................................... 3 body (1 za každý pojem, 1 za spojovací slovo) úroveň hierarchie ................................ 2 body správná příčná vazba........................... 5 bodů příklad (obrázek, graf, apod.).............. 2 body + bonusové body za další tvrzení, která nejsou obsažena v učitelově mapě (+ 1 bod).

23

7. SESTAVENÍ VLASTNÍ POJMOVÉ MAPY, ZADÁNÍ STUDENTŮM Pojmové mapy jsou do výuky na základních a středních školách v České republice zařazeny jen velmi zřídka a většina studentů se s konstrukcí pojmové mapy ještě nikdy nesetkala [13]. Zavádění pojmových map do výuky by mělo být pozvolné, aby se studenti dostatečně seznámili se všemi kroky konstrukce a též s možnými chybami při konstrukci (viz kap. 3.5). Součástí této práce je proto i vytvoření vlastní pojmové mapy a následné zadání studentům. Oslovila jsem studenty 7.A (osmiletého studia) a 3.B (čtyřletého studia) na Gymnáziu v Žamberku, abych zjistila, jak si poradí s tímto výukovým prostředkem. 7.1 Vlastní pojmová mapa Pro vytvoření vlastní pojmové mapy jsem si vybrala oblast fyziky, která je dobře známá většině studentů již v prvním ročníku střední školy. Hlavním objektem popisovaným ve fyzice je fyzikální látka, kterou studenti chápou jako formu hmoty, těleso, kapalinu či plyn. Podle základních kroků konstrukce (viz kap. 3.5) a pojmové mapy z přílohy č. III jsem se pokusila vytvořit pojmovou mapu odpovídající na otázku: Co vše charakterizuje fyzikální látku? Tato mapa zahrnovala základní pojmy, kterým by měl student rozumět a umět je správně zařadit do souvislostí (tj. určit nejvýstižnější vztahy mezi pojmy). Postupovala jsem po jednotlivých krocích konstrukce (viz příloha č. III) a nejprve zformulovala ústřední otázku v tomto znění: Co vše charakterizuje fyzikální látku? Dále jsem navrhla nejdůležitější pojmy, které se váží k danému základnímu pojmu fyzikální látka. Mezi ně patří například pojmy skupenství, molekuly, objem. Seznam pojmů, které mají vztah k základnímu pojmu, činil 25 pojmů (viz obr. 5).

Obr. 5 Seznam pojmů vytvořený v CmapTools [10]. 24

Pojmy byly seřazeny do skupin z hlediska užších souvislostí a poté začala vlastní konstrukce mapy. Pojmy byly rozmístěny na papír, tak aby byla zachována hierarchie. Postupně byly doplňovány spojovací čáry s příslušnými spojovacími slovy, která vystihovala vztahy mezi pojmy a utvářela z nich tak tvrzení. Nakonec jsem hledala vhodné příčné vazby mezi jednotlivými větvemi mapy. Výsledná mapa je uvedena níže (viz obr. 6).

Obr. 6 Pojmová mapa odpovídající na otázku: Co vše charakterizuje fyzikální látku? 7.2 Zadání studentům Pro studenty, kteří se ještě nikdy nesetkali s pojmovou mapou, jsem musela vypracovat zadání, které by v několika větách vystihlo celou teorii pojmových map a usnadnilo studentům pochopení složité struktury konstrukce. Bylo by lepší vysvětlit studentům tuto teorii a základní pravidla postupně a až poté jim zadat k vypracování pojmovou mapu. Avšak v závislosti na osnovách výuky a poskytnutém čase ze strany vyučujících na gymnáziu, jsem zvolila časově méně náročnou variantu výkladu základních pravidel konstrukce pojmové mapy na základě malého příkladu. Na úvod jsem studentům vysvětlila, že vše, co se učí, je složeno z pojmů, které spojují pomocí spojo-

25

vacích slov do tvrzení. Pomocí příkladu (viz obr. 7) jsem jim ukázala, co je to pojmová mapa a jaké jsou nejzákladnější kroky konstrukce. Pojmová mapa z příkladu (viz obr. 7) obsahuje tato tvrzení: Slunce je součástí vesmíru, Slunce poskytuje teplo, Slunce poskytuje světlo.

Obr. 7 Ilustrativní příklad pojmové mapy.

Pojmové mapy mohou být zadány pomocí ústřední otázky a seznamu pojmů. Proto jsem vytvořila tři různé typy zadání podle obtížnosti: Zadání A – pomocí ústřední otázky, seznamu pojmů a prázdné pojmové mapy. Zadání B – pomocí ústřední otázky a seznamu pojmů. Zadání C – pomocí ústřední otázky a pěti pojmů. Zadání C by mělo být zadáno jen pomocí ústřední otázky, ale pro studenty, kteří nikdy netvořili pojmovou mapu, by toto zadání mohlo být příliš obtížné, a proto jsem se rozhodla uvést jim alespoň pět pojmů, aby věděli, jak začít. Pokud by byla tato metoda pojmového mapování u studentů již velmi dobře známá, je možné zadávat variantu C pouze ústřední otázkou. Každé ze tří zadání bylo uvedeno tímto textem: „Pojmová mapa je grafické vyjádření toho, co si myslíš a znáš, ukazuje vztahy mezi pojmy, které jsi se už naučil/a a jsou uloženy ve Tvé paměti. Stačí je jen přenést na papír.“ Tento text měl být pro studenty jistou motivací a vysvětlením, co jsou pojmové mapy. Jednotlivá zadání jsou uvedena v přílohách č. V - VII. Každý student dostal na prvním papíru malého formátu (velikosti A6) slovní zadání a poté na dalším čistém papíru (velikosti A4) byla uvedena pouze ústřední otázka a seznam pojmů (viz přílohy č. V - VII). Velké množství volného

26

místa umožňuje studentovi rozvinout jeho tvořivost, a tak schopnost navázat co nejvíce pojmů. Studenti byli požádáni, aby na závěr své práce zodpověděli čtyři otázky, které byly součástí slovního zadání na malém papíru. Tyto otázky mi dotvořily přehled o tom, jaké výchozí znalosti o pojmových mapách studenti měli a zda měli s konstrukcí nějaké problémy. Poslední otázka poukazovala na oblíbenost a zajímavost fyziky z pohledu studentů. Byly to tyto otázky: a) Vytvářel/a jsi pojmovou mapu poprvé? b) Slyšel/a jsi už dříve o pojmových mapách? c) Měl/a jsi problémy s vytvářením pojmové mapy? Jaké? d) Je pro Tebe fyzika zajímavá? Studenti dostali na vypracování pojmových map celkem 30 minut. Tento čas byl přiměřený k rozsahu mapy a základním znalostem, které se pojily k zadaným pojmům. Vymezený čas lze upravovat podle typu zadání a také podle aktivity studentů.

27

8. HODNOCENÍ STUDENTSKÝCH MAP A JEJICH ROZBOR Při zadávání pojmových map studentům jsem předpokládala, že zadání A je nejjednodušší a časově nejméně náročné, zadání B středně obtížné a více časově náročné a zadání C jsem považovala za nejobtížnější a tedy i časově nejnáročnější. V následující tabulce jsem znázornila počty studentů, kteří vypracovávali jednotlivá zadání v uvedených třídách. Tab. 1 Jednotlivá zadání a odpovídající počty studentů. Třída Zadání A B C Celkem

3.B

7.A 9 10 10 29

Celkem 10 8 8 26

19 18 18 55

8.1 Hodnocení studentských pojmových map Pojmové mapy od studentů jsem hodnotila podle vlastního hodnocení, které jsem navrhla v závěru kapitoly č. 6. Nejprve jsem pomocí uvedeného systému hodnocení obodovala vlastní pojmovou mapu, která je uvedena na obr. 6. Vzorově vyhodnocená pojmová mapa je uvedena v příloze č. VIII. Každé správné tvrzení, obsahující dva pojmy, které spojuje vhodné spojovací slovo, jsem ocenila třemi body (1 za každý pojem, 1 za spojovací slovo). Ty jsem vždy napsala nad políčko pojmu, který dokončoval určité tvrzení (v ohodnocené mapě označeno jako modré číslo tři). Za každou úroveň hierarchie jsem přičetla dva body (každá úroveň označena zeleně) a za správně zařazenou a platnou příčnou vazbu jsem připsala navíc pět bodů (celá příčná vazba červeně). Body u jednotlivých větví mapy jsem sečetla (jednotlivé bodované větve odděluje přerušovaná čára) a zapsala do kroužku. Výsledný počet bodů za celou pojmovou mapu jsem napsala do spodní části mapy do kroužku a dvakrát podtrženo. Pojmová mapa z obr. 6 je nakonec ohodnocena 77 body, jak je vidět v příloze č. VIII.

28

Při hodnocení studentských map je také důležité vlastní uvážení hodnotitele, který musí být schopen obodovat i pojmy a spojení, která nejsou v jeho odborné mapě, podle níž hodnotí. Je nutné, aby byl též schopen všechny studentské mapy s jednotlivými zvláštnostmi ohodnotit se stejným pohledem na věc, což vyžaduje odborné diagnostické schopnosti učitele hodnotícího mapu. Tento pohled na věc se váže ke každému zadání. Jako hodnotitel jsem musela jiným způsobem hodnotit zadání A, B a C. Základním podkladem pro hodnocení byla právě již ohodnocená vlastní mapa z přílohy č. VIII, ale každé zadání mělo své specifické stránky. V zadání A měl student za úkol správně doplnit nabízené pojmy do předtištěné prázdné pojmové mapy. Musela jsem zvážit a analyzovat, zda student pouze dosazoval a kombinoval pojmy nabízené v seznamu, nebo opravdu chápal jednotlivá tvrzení a vztahy mezi pojmy. Například pokud student doplnil jen pojem vlastnosti na správné místo, ale již nedoplnil spojovací slovo mezi pojmy fyzikální látka a vlastnosti, potom jsem ohodnotila pouze pojem vlastnosti jedním bodem. Podobně u pojmu skupenství a molekuly (umístění pojmů je patrné z mapy na obr. 6 nebo v příloze č. VIII). Jestliže student doplnit další pojmy jako atomy, tvar nebo plyn na správné místo, tedy pod pojem vztahující se k němu, ale neuvedl spojovací slovo, pak jsem tuto vazbu již hodnotila dvěma body. Z důvodu, že student si uvědomil, že pojmy molekuly a atomy spolu souvisí, pojem skupenství je nadřazený pojmu plyn a pojem vlastnosti zahrnuje pojem tvar, ale nebyl již schopen tuto vazbu vystihnout slovně prostřednictvím spojovacího slova. V zadání B a C student již nedosazuje pojmy do prázdné mapy a vychází tedy jen z předloženého seznamu pojmů a uvedeného základního pojmu fyzikální látka. Proto není nutné posuzovat, zda dosazení pojmů bylo jen náhodné nebo ne (jako v zadání A), a tak hodnocení je, z tohoto důvodu, jednodušší. Z jiného pohledu je ale složitější, poněvadž student se nedrží žádného schématu, a proto může být jeho mapa uspořádána trochu chaoticky. Pro hodnotitele je komplikovanější naleznout všechny vazby mezi pojmy a později je ohodnotit. Spojí-li student určitý pojem s několika dalšími pojmy, musí být ohodnoceny všechny správné vazby. Za každý pojem, který není uveden v seznamu pojmů a tudíž ve vlastní mapě hodnotitele (viz obr. 5 a 6), se přidává jeden bod navíc. Pokud student správně zařadí takový pojem do vztahu k jinému pojmu

29

v mapě, připsala jsem nad tento pojem 2 + 1 bod (2 body za vazbu obou pojmů bez spojovacího slova plus bod navíc za pojem, který není v seznamu). Pokud student správně vyjádřil i vztah mezi pojmy prostřednictvím spojovacího slova, potom dostane za toto spojení 3 + 1 bod (3 body za celé správné tvrzení plus jeden bod za pojem navíc). Pojmová mapa, která byla sestavena jako výchozí (viz obr. 6), byla vzorově vyhodnocena s bodovým skóre 77 bodů (viz příloha č. VIII) ještě před zadáním pojmových map studentům na gymnáziu. Po vyhodnocení všech studentských map podle vyhodnocené mapy v příloze č. VIII, tím pádem i podle hodnotícího systému v závěru kapitoly č. 6, jsem všechny bodové výsledky zanesla do tabulky č. 2, kde je uveden počet studentů, kteří měli bodové skóre v rozmezí jednotlivých bodových kategorií. Poněvadž vzorová mapa byla ohodnocena 77 body, je v tabulce zvýrazněna bodová kategorie, kam se toto skóre řadí. Z toho je zřejmé, kolik studentů se pohybovalo se svým skóre v této kategorii a nejvíce se tak blížilo skóre vzorové mapy. Tabulka je rozdělena podle typu zadání a podle tříd. Tab. 2 Počty studentů v jednotlivých bodových kategoriích. Třída 3.B

Zadání Bodové kategorie 21 – 30 bodů 31 – 40 bodů 41 – 50 bodů 51 – 60 bodů 61 – 70 bodů 71 – 80 bodů 81 – 90 bodů 91 – 100 bodů 101 a více bodů

A 0 0 0 2 2 4 0 0 1

B

7.A C

0 0 0 3 4 3 0 0 0

1 3 1 1 0 2 0 1 1

A 1 0 1 1 5 2 0 0 0

B

Celkem C

0 0 0 0 1 3 3 1 0

0 0 2 0 0 1 0 1 4

A 1 0 1 3 7 6 0 0 1

B

C 0 0 0 3 5 6 3 1 0

1 3 3 1 0 3 0 2 5

Z uvedené tabulky je zřejmé, že většina studentů se pohybovala se svým skóre v rozmezí 51 – 80 bodů, tedy blízko označené kategorie. Několik studentů mělo s vytvářením pojmové mapy větší problémy a nedokázalo najít správná spojení, a tudíž získalo jen málo bodů. Na rozdíl od nich, bylo i několik velice šikovných studentů, kteří se rozepsali a vymysleli mnoho dalších spojení, a tak se dostali až nad hranici 100 bodů.

30

Nejvíce tvořivého myšlení prokázali studenti, kteří měli zadání C jen s několika předloženými pojmy v seznamu. Jeden student dokázal vytvořit nejrozvinutější pojmovou mapu, která obsahovala 46 pojmů a byla ohodnocena 191 body. 8.2 Rozbor studentských pojmových map Při hodnocení studentských map bylo nejdůležitější správně vyhodnotit platnost každého tvrzení v mapě, tj. zda pojmy spojené určitým spojovacím slovem mají ve fyzice obecnou platnost. Pokud student vytvořil tvrzení, které není obecně platné, potom jsem při vyhodnocování u druhého pojmu tohoto tvrzení napsala křížek bez udání bodů. Tak bylo zřejmé, které pojmy student nepochopil. Další rozpor nastal při hodnocení velice rozvětvených map. Bylo nutné posoudit, zda zapojení velkého množství pojmů do mapy nepoukazuje na odchýlení se od hlavního úkolu mapy, tedy vytvořit pojmovou mapu jako odpověď na ústřední otázku: Co vše charakterizuje fyzikální látku? Z důvodu, že studenti se s vytvářením pojmové mapy setkali poprvé, a tedy nebyli zcela zasvěceni do všech úskalí konstrukce (popsaných v kap. 3.5), nedávala jsem při hodnocení takový význam tomuto odchýlení. Velmi jsem oceňovala, že studenti zapojili do své pojmové mapy co nejvíce pojmů, které je napadly, a tím i mnoho správných vzájemných vazeb. Tento problém jsem řešila například právě u mapy s nejvíce pojmy, o které jsem se zmiňovala na konci předešlé kapitoly 8.1. Z mapy bylo zřejmé, že studenti v období, kdy jim byla zadána k vypracování pojmová mapa, probírali ve výuce fyziky elektřinu a magnetismus. Z toho důvodu se v mnoha mapách objevovaly pojmy jako elektrický proud, elektrická vodivost, kationt, kladný náboj a jiné. V již zmíněné mapě jsem proto ohodnotila i mnoho pojmů z oblasti elektřiny, které se zcela nevztahují k ústřední otázce, ale ocenila jsem zde, že student byl schopný zapojit právě naučené pojmy do struktur ze základních pojmů použitých v mapě. Na počátku vytváření jednotlivých zadání jsem považovala zadání A za nejjednodušší. Po vyhodnocení všech studentských map se však ukázalo, že studenti si nejlépe poradili s variantou zadání B, kde je nesvazovala předtištěná prázdná pojmová mapa a

31

mohli tak lépe tvořit větvení a vztahy mezi pojmy ze seznamu. Některým studentům se podařilo velmi rozvětvit pojmovou mapu a vymyslet mnoho dalších vazeb na známé pojmy ze seznamu. Z výsledných pojmových map je velmi dobře vidět, že studenti správně rozumí stavbě molekul, kde dělali nejméně chyb. Někteří dávají pojmy atomy a molekuly na stejnou úroveň a neuvědomují si, že pojem molekula je nadřazen pojmu atom, protože molekula je složena z atomů. Skupenství rozlišuje na pevné, plynné a kapalné 84% studentů. Zbylých 16% rozlišuje skupenství na pevnou látku, plyn a kapalinu, což mají více zažité. Z uvedených 84% studentů, kteří rozepsali skupenství na pevné, plynné, kapalné, jen deset studentů ještě správně dopsalo do pojmové mapy, že látka v pevném skupenství je pevná látka, fyzikální látka v plynném skupenství je plyn a látka v kapalném skupenství je kapalina. Pojem plazma mezi druhy skupenství začlenilo 71% studentů. Příčnou vazbu zahrnující pojem krystalická mřížka (uvedena červeně v pojmové mapě v příloze č. VIII) správně vystihlo jen pět studentů, a to pouze ti studenti, co měli zadání A, kde byla tato vazba vyznačena v prázdné pojmové mapě. V mapách ostatních studentů se vyskytovalo správné tvrzení, že krystalická mřížka je obsažena v krystalické látce, ale již vztah mezi pojmy molekuly a krystalická mřížka většině studentů unikal. V ostatních zadáních se příčná vazba s pojmem krystalická mřížka nikde neobjevila, protože studenti přesně nevěděli, co to je příčná vazba. Pro vysvětlení by bylo třeba delšího používání pojmových map a tedy detailní vysvětlení všech prostředků a chyb, které souvisí s konstrukcí pojmových map (viz kap. 3.5). Avšak někteří studenti i bez těchto znalostí spojovali různé větve svých pojmových map a pomocí správně vystižených vztahů mezi pojmy z různých částí mapy vytvářeli příčné vazby, i když ani nevěděli, že to, co tvoří, se nazývá příčná vazba. Studenti do svých map často doplňovali k názvům jednotlivých veličin i jejich označení a označení jejich jednotek. Například můžeme z map vyčíst tato tvrzení: Objem se značí V. Hmotnost se udává v kg. Také vyznačovali vzájemnou souvislost mezi pojmy hmotnost, hustota a objem a vpisovali do mapy vzorce typu ρ=m/ V.

32

V přílohách č. IX – XI jsou uvedeny vybrané pojmové mapy, které vytvořili studenti z Gymnázia Žamberk. V příloze č. IX je ukázka vypracování zadání A od studentky z 3.B, v příloze č. X je pojmová mapa (zadání B) od studenta ze 7.A a v příloze č. XI je uvedeno zadání C v podání studentky ze 7.A. Na závěr vytváření pojmových map, měli studenti vyplnit otázky na malém papíru, který byl součástí zadání. Byly to tyto otázky: a) Vytvářel/a jsi pojmovou mapu poprvé? b) Slyšel/a jsi už dříve o pojmových mapách? c) Měl/a jsi problémy s vytvářením pojmové mapy? Jaké? d) Je pro Tebe fyzika zajímavá? Odpovědi na otázky jsou uvedeny přehledně v následující tabulce. Tab. 3 Počty odpovědí na otázky v jednotlivých třídách. Odpověď ve třídě Otázka

3.B ANO

a b c d

29 5 13 4

7.A

Celkem

NE Trochu ANO NE Trochu ANO NE Trochu 0 24 11 21

--5 4

26 3 11 11

0 23 9 10

--6 5

55 8 24 15

0 47 20 31

--11 9

Z tabulky je zřejmé, že všichni studenti vytvářeli pojmovou mapu poprvé. Jen osm studentů si uvědomilo, že někdy už slyšelo o pojmových mapách. Na otázku c) odpovědělo více studentů, že mělo problémy při vytváření map. U zadání A uváděli, že měli největší problémy s roztříděním pojmů, aby pojmy seděly do políček, a s nalezením spojovacích slov. Je pravda, že u tohoto zadání studenty svazovala předtištěná prázdná pojmová mapa s vyznačenými vazbami bez spojovacích slov, tedy pokud studenti kombinovali pojmy, dokud jim neseděly všechny vazby, mohli tak ztratit hodně času, který mohli využít na hledání výstižných spojovacích slov. V zadání B měli studenti největší problém se seřazením pojmů, které spolu souvisí, a tedy i s přehledností mapy. Při konstrukci mapy tohoto zadání se studenti nemohli chytit žádného schématu jako v zadání A, a tudíž měli problémy s přehledností. Studenti se zadáním C napsali, že

33

měli problémy s neznalostí daného tématu, se spojovacími slovy, s přehledností a s tím, zda to správně pochopili. Z důvodu, že v zadání C byl uveden pouze základní pojem fyzikální látka a čtyři další pojmy, od kterých studenti mohli začít konstruovat mapu, měli problém vymyslet další pojmy, se kterými by mohli navázat vztahy na pojmy dané v seznamu. Pro celkové dokreslení vztahu studentů k tématu mapy, potažmo k celé fyzice jako vyučovacímu předmětu, jsem jim položila i otázku d). Jak je vidět z tabulky, více než polovina studentů odpověděla, že pro ně není fyzika zajímavá. Někteří uvedli, že pro ně je fyzika zajímavá jen občas, přičemž záleží na oblasti fyziky a učiteli. Odpověď ano uvedlo jen 15 studentů z 55, ale i to je dobrý výsledek, který ukazuje na skutečnost, že i fyzika je mezi přírodními vědami docela oblíbená.

34

9. ZÁVĚR Bakalářská práce se věnuje pojmovým mapám, jako výukovému prostředku, který by mohl pomoci studentům i učitelům při výuce na základních i středních školách v České republice. Pomocí pojmových map lze rozvíjet tvořivost i hlubší porozumění fyzikálním pojmům u studentů základních i středních škol. Pokud se učitelé seznámí s tímto výukovým prostředkem blíže a porozumí jeho základním vlastnostem a krokům konstrukce, k čemuž by měla tato práce napomoci, potom mohou postupně začleňovat pojmové mapy do své výuky, a tak rozvíjet tvořivé myšlení svých studentů. Součástí práce bylo i navržení vlastní pojmové mapy a hodnotícího systému. Popsané kroky konstrukce i uvedené příklady pojmových map mohou být jednoduchým návodem a inspirací pro učitele i studenty. V příloze č. VIII je uvedeno i vzorové hodnocení pojmové mapy, která byla vytvořena během práce na toto téma. Při praktickém použití pojmových map mezi skupinou studentů mne překvapilo, že studenti si s pojmovými mapami dokáží dobře poradit, i když je nikdy předtím nekonstruovali. Důvodem byla nejspíše velká podobnost mezi pojmovou sítí v jejich mozku a strukturou pojmové mapy. Z výsledků praktické části této práce jsem tedy odvodila, že studentům tento výukový prostředek docela vyhovuje, ale je nutné je více zasvětit do všech vlastností map, kroků a úskalí jejich konstrukce. V závislosti na tom by bylo možné tuto teorii dále rozpracovat v diplomové práci, kde by bylo možno navrhnout pojmové mapy pro jednotlivé oblasti fyziky.

35

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY A OSTATNÍCH ZDROJŮ [1] FISHER, R.: Učíme děti myslet a učit se: praktický průvodce strategiemi vyučování [z angličtiny přeložil Karel Balcar], Praha: Portál, 1997. s.71-86. ISBN 80-7178-120-7 [2] NOVAK, J. D. – CAÑAS, A. J.: The Theory Underlying Concept Maps and How to Construct Them, Technical Report IHMC CmapTools, Florida Institute for Human and Machine Cognition, (online) 12.9.2008 (cit. 22.11.2008). Dostupné z: http://cmap.ihmc.us/Publications/ResearchPapers/TheoryUnderlyingConceptMaps.pdf. [3] NEZVALOVÁ, D.: Moduly pro profesní přípravu učitele přírodovědných předmětů a matematiky. Olomouc, UP, 2008, (online) 28.9.2008 (cit. 22.11.2008). Dostupné z: http://esfmoduly.upol.cz [4] PROKŠA, M.: Pojmové mapy ako spätnoväzbový prostriedok. Aula, 1998, 6, 4, s.612. [5] BURGEROVÁ, J.: Význam informačných a komunikačných technológií vo vzdelávaní. In: Modernizace výuky v technicky orientovaných oborech a předmětech. Olomouc : PdF UP, 2002. s.81-83. ISBN 80-7198-531-7. [6] PRŮCHA, J. et.al: Pedagogický slovník. 5. vydání. Praha: Portál, 2008. 332 s. ISBN 987-80-7367-416-8. [7] BEISETZER, P.: Technologické otázky rozvoja kompetencí organizovať a riadiť edukačný proces. In: Zborník referátov z medzinárodnej vedeckej konferencie pod názvom: 10 rokov Technológie vzdelávania. PF UKF Nitra, 7.-8. novembera 2002, s.325-328. ISBN 80-967746-6-2

36

[8] HOLEC, S. – RAGANOVÁ, J.: New Approaches to Science Education in the Slovak Republic. In: Didactics of Science and Technical Subjects. Hradec Králové: Pedagogical Faculty – University of Education, Volume 1, 1999, s.22-28. ISBN 80-7041147-3 [9] PUPALA, B. – OSUSKÁ, Ľ.: Stimulácia učenia detí pomocou pojmového mapovania. Pedagogická revue, časopis pre otázky pedagogickej teórie, praxe a psychológie, 1997, roč. 49, č.5-6, s. 210-218, ISSN 1335-1982 [10] IHMC CmapTools, Florida, Institute for Human and Machine Cognition, IHMC CmapTools Downloads, IHMC CmapTools version 4.18, (online) 12.9.2008 (cit. 9.2.2009). Dostupné z: http://cmap.ihmc.us/download/index.php [11] CAÑAS, A. J. et.al.: A Summary of Literature Pertaining to the Use of Concept Mapping Techniques and Technologies for Education and Performance Support, Florida Institute for Human and Machine Cognition, (online)7.10.2008 (cit. 14.2.2009), s.26-27. Dostupné z: http://cmap.ihmc.us/Publications/ [12] VALADARES, J. – FONSECA, F. – E SOARES, M. T.: Using conceptual maps in physics classes, Concept Maps: Theory, Methodology, Technology Proc .of the First Int. Conference on Concept Mapping, A.J.Cañas, J.D.Novak, F.M.González, Eds. Pamplona Spain 2004, (online) 7.2.2009 (cit. 16.2.2009). Dostupné z CmapServers: http://cmapspublic3.ihmc.us

[13] NEZVALOVÁ, D. – SVEC, M.: Using Concept Maps in the Science Classroom, XVI International conference DIDFYZ October 2008, Slovakia [14] KOUDELKOVÁ, I.: Kapaliny a plyny – mapa mysli, Metodický portál, Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělání. Výzkumný ústav pedagogický v Praze, 2005 – 2009. ISSN: 1802-4785 (online) 5.11.2008 (cit. 18.2.2009). Dostupné z: http://www.rvp.cz/clanek/1527

37

[15] IHMC CmapTools, Florida, Institute for Human and Machine Cognition, (online) 12.9.2008 (cit. 22.3.2009). Dostupné z: http://cmap.ihmc.us/conceptmap.html Pojmové mapy: Co jsou pojmové mapy? Dostupné z: http://cmapskm.ihmc.us/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1064009710027_1483270 340_27090&partName=htmltext Jaké jsou kroky při stavbě pojmové mapy? Dostupné z: http://cmapskm.ihmc.us/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1064009710027_2791313 82_27088&partName=htmltext Co je CmapTools? Dostupné z: http://cmapskm.ihmc.us/servlet/SBReadResourceServlet?rid=1064009710027_1637638 703_27098&partName=htmltext CmapTools ve školách: Dostupné z: http://cmapskm.ihmc.us/rid=1064009710027_1634000801_27109/CmapTools%20in% 20Schools.cmap [16] Kinds of Concept Maps, College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences, University of Illinois at Urbana – Champaign, (online) 2.9.2008 (cit. 23.3.2009), Dostupné z: http://classes.aces.uiuc.edu/ACES100/ (v odkazu Mind Module a Concept Maps Tutorial)

38

SEZNAM PŘÍLOH Příloha č. I ...................................................................................... 40 Příloha č. II..................................................................................... 41 Příloha č. III ................................................................................... 42 Příloha č. IV ................................................................................... 43 Příloha č. V .................................................................................... 44 Příloha č. VI ................................................................................... 45 Příloha č. VII.................................................................................. 46 Příloha č. VIII ................................................................................ 47 Příloha č. IX ................................................................................... 48 Příloha č. X .................................................................................... 49 Příloha č. XI ................................................................................... 50

39

Příloha č. I

40

Příloha č. II

41

Příloha č. III

42

Příloha č. IV

43

Seznam pojmů, které můžeš použít:

Vytvoř pojmovou mapu odpovídající na otázku: CO VŠE CHARAKTERIZUJE FYZIKÁLNÍ LÁTKU?

POJMOVÉ MAPY – zadání A Pokus se do připravené prázdné pojmové mapy dosadit správné pojmy ze seznamu a doplň spojovací slovesa na čáry mezi nimi, tak aby každá větev vyjadřovala pravdivé tvrzení. Tímto způsobem vytvoříš pojmovou mapu.

Příloha č. V

44

Seznam pojmů, které můžeš použít:

Vytvoř pojmovou mapu odpovídající na otázku: CO VŠE CHARAKTERIZUJE FYZIKÁLNÍ LÁTKU?

POJMOVÉ MAPY – zadání B Vyber ze seznamu pojmy, které spolu souvisí, a spoj je čárou. Doplněním slovesa, které vystihuje jejich vztah, nad tuto čáru, dostaneš tvrzení. Dále navazuj na pojmy další vztahy a vznikne větvení. Tímto způsobem vytvoříš pojmovou mapu.

Příloha č. VI

45

Několik základních pojmů, které můžeš použít:

Vytvoř pojmovou mapu odpovídající na otázku: CO VŠE CHARAKTERIZUJE FYZIKÁLNÍ LÁTKU?

POJMOVÉ MAPY – zadání C Po přečtení otázky si zapiš pojmy, které Tě v souvislosti s ní napadnou (na okraj stránky, kde jich máš několik už k dispozici). Z těchto pojmů vyber takové, které spolu souvisí, a spoj je čárou. Nad čáru napiš sloveso, které vystihuje jejich vztah, tak dostaneš tvrzení. Dále navazuj na pojmy další vztahy a vznikne větvení. Tímto způsobem vytvoříš pojmovou mapu.

Příloha č. VII

46

Příloha č. VIII

47

Příloha č. IX

48

Příloha č. X

49

Příloha č. XI

50