Vnímání fyziky versus vnímání biologie středoškolskými studenty

Příloha periodické zprávy 2007 projektu 2E06020 FYZIKÁLNÍ VZDĚLÁVÁNÍ PRO VŠESTRANNOU PŘÍPRAVU A ROZVOJ LIDSKÝCH ZDROJŮ NA ÚROVNI ZÁKLADNÍCH A STŘEDNÍCH ŠKOL Národní program výzkumu II, Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

A7105-1

Vnímání fyziky versus vnímání biologie středoškolskými studenty Zpráva shrnující zásadní výsledky realizovaného výzkumu

Zpracoval(a): Mgr. Radko Pöschl

Název aktivity: Realizace výzkumu „Vnímání fyziky versus vnímání biologie středoškolskými studenty“ Dílčí cíl: 1. Identifikace a analýza faktorů a příčin, které vedou k tomu, že fyzika je málo oblíbeným předmětem na školách

Základní charakteristiky výzkumu •

Hlavním cílem výzkumu bylo zmapovat subjektivní význam připisovaný pojmům fyzika a biologie u vzorku středoškolských studentů.

•

Výzkum nepřímo navazoval na výzkum „Vnímání matematiky a fyziky středoškolskými studenty“, který byl při řešitelském pracovišti realizován v letech 2004-2005. S výsledky původního výzkumu a s podrobnostmi konstrukce výzkumného nástroje použitého v obou výzkumech se můžete blíže seznámit v práci [1].

•

Dvěma zásadními dílčími cíli výzkumu bylo vzájemné srovnání výsledků jednotlivých výzkumů a nově možnost porovnání konotativních významů u pojmů fyzika a biologie.

•

Jako výzkumnou metodu jsme použili metodu sémantického diferenciálu.

•

Výzkumného šetření, které se uskutečnilo v květnu roku 2007, se zúčastnilo celkem 230 studentů čtyř pražských gymnázií. Konkrétně se jednalo o studenty třetích ročníků čtyřletého studia, případně odpovídajících ročníků gymnázií víceletých.

Cíle výzkumu a dílčí výzkumné problémy Hlavním cílem výzkumu bylo zmapování subjektivního významu připisovaného pojmům fyzika a biologie u vzorku středoškolských studentů. Mezi důležité otázky a dílčí problémy, které jsme si vymezili v úvodu výzkumu, patří: - Vnímají studenti dnešní studenti fyziku jako pouhý vyučovací předmět nebo si uvědomují také jiné, další postavení fyziky ve svém životě? - Do jaké míry si studenti fyziku pojí s přírodou? Do jaké míry ji vnímají jako vědu? - Jak dalece je fyzika studentům blízká? Je pro ně spíše nudná nebo zábavná? Jak moc je pro ně užitečná či složitá nebo stará? - Do jaké míry mají fyziku spojenou s kulturou? Jak dalece ji vnímají pro svou budoucnost? - Nakolik poznatkům fyziky studenti věří? Uvědomují si její význam pro život? - Jak je studenty fyzika vnímána v porovnání s biologií a matematikou, coby dalšími zástupci přírodovědných předmětů? Jak významově blízko má fyzika k ostatním sledovaným pojmům? - Posunulo se nějak významně vnímání studentů v porovnání s původními výsledky předchozího výzkumu?

Použitá výzkumná metoda Jako výzkumnou metodu jsme použili metodu sémantického diferenciálu. Tato psychoanalytická metoda využívána nejen v oblastech pedagogiky, umožňuje zajímavým způsobem měřit skryté konotativní významy pojmů v pojetí zkoumaných subjektů. Za autora techniky bývá nejčastěji označován Charles E. Osgood, který společně se svými spolupracovníky, pány se jmény Georgie J. Suci a Percy H. Tannenbaum, v roce 1957 uveřejnil soubornou práci věnovanou metodice sémantické diferenciace v publikaci The measurement of meaning [2]. Pro sběr dat využívá sémantický diferenciál formy dotazníkového šetření. Dotazník je konstruován na bázi několika slov, jejichž konotativní význam chceme zkoumat, v kombinaci s vymezeným počtem posuzovacích škál bipolárních adjektiv. V našem výzkumu jsme použili dotazník použitý již v rámci původního výzkumu z let 2004-2005. Osvědčenou skupinu sledovaných pojmů jsme pro potřeby nového výzkumu obohatili o pojem BIOLOGIE. Základnu dotazníku tvořilo 20 následujících pojmů: HRA – BUDOUCNOST – PŘÍRODA – LÁSKA – FYZIKA – KULTURA – TECHNIKA – PRAVDA – BIOLOGIE - INTERNET – VZOREC – EXPERIMENT – ŽIVOT – MATEMATIKA – POVINNOST – JÁ – VĚDA – TEORIE – ŠKOLA – SVĚT. Pojmy uvádíme v pořadí, v jakém je studenti hodnotili. Studenti pojmy posuzovali pomocí třinácti bipolárních škál, které by měly být z hlediska pojmů relevantní a zároveň by měly být schopny navodit rozmanité modifikace sledovaných pojmů. Úkolem studentů bylo pomocí křížku na sedmibodové škále označit příslušnou pozici svého postoje k posuzovanému pojmu. velmi 1. 2. 3. 4.

mírně

mírně

velmi

užitečný ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ neužitečný pomalý ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ rychlý silný ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ slabý jednotvárný ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ pestrý

5.

mladý ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ starý

6.

vzdálený ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ blízký

7.

krásný ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ ošklivý

8.

pasivní ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ aktivní

9.

hluboký ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ povrchní

10.

nudný ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ zábavný

11.

pružný ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ tuhý

12.

úzký ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ široký

13.

jednoduchý ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ : ___ složitý

Výzkumný soubor a organizace sběru dat Výzkumného šetření, které se uskutečnilo v květnu roku 2007, se zúčastnilo celkem 230 studentů čtyř pražských gymnázií. Konkrétně se jednalo o studenty třetích ročníků čtyřletého studia, případně o studenty odpovídajících ročníků gymnázií víceletých. Dvě třídy byly do vzorku vybrány záměrně na základě podmínky, že se na výzkumu podílely již před dvěma lety, abychom měli možnost provést hlubší analýzy zpracování dat. Tabulka: Celkové četnosti skupin dotazovaných studentů ve výzkumech z let 2004 a 2007

Další charakteristiky výzkumného souboru výzkumu z května 2007 uvádí následující tabulky. Jednotlivé třídy studentů jsou v nich pro zachování anonymity označeny kódy. Prezentované údaje četností byly od studentů zjištěné na základě jejich odpovědí na sadu doplňujících otázek položených v závěru dotazníku. Do tabulek jsou započítáni ti studenti, kteří na danou otázku řádně odpověděli. Tabulka 1: Četnosti jednotlivých skupin studentů – rozdělení podle pohlaví

Tabulka 2: Četnosti jednotlivých skupin studentů – rozdělení podle dosaženého věku

Tabulka 3: Četnosti jednotlivých skupin studentů - koníčky a osobní zájmy

Tabulka 4: Četnosti jednotlivých skupin studentů - používání internetu (jak často)

Tabulka 5: Četnosti jednotlivých skupin studentů - používání internetu (k čemu)

Tabulka 6: Četnosti jednotlivých skupin studentů - rozhodnutých, kam po maturitě

Výsledky a hlavní závěry výzkumu Metoda sémantické diferenciace nabízí velké množství dat, s nimiž lze provádět celou řadu analýz. V rámci této zprávy prezentujeme takové vybrané výsledky zkoumání, které jsou pro samotný výzkum zásadní a pro naše potřeby zajímavé.

Shrňme si hlavní závěry výzkumu, které vyvozujeme na základě dále rozvedených analýz: 1. Fyzika je studentům „vzdálená“ - je pro studenty „nudná“, „ošklivá“, „složitá“ a „stará“. 2. Pojem FYZIKA je studenty asociován spíše s pojmy TEORIE, VZOREC, ŠKOLA, POVINNOST než s pojmy VĚDA, PŘÍRODA, SVĚT, LÁSKA. 3. Výsledky výzkumu potvrzují výsledky výzkumu realizovaného v letech 2004-2005. 4. BIOLOGIE je studenty vnímána více pozitivně než FYZIKA. Biologie studenty baví více než fyzika. 5. Není pravda, že by většina studentů vnímala fyziku jako vyučovaný předmět než jako vědní obor. 6. Studenti, kteří fyziku vnímají spíše jako vědní obor, vnímají fyziku více pozitivně než studenti, kteří ji vnímají spíše jako vyučovací předmět. 7. Pojem FYZIKA vnímají studenti značně odděleně od pojmu VĚDA.

Vnímání významu pojmů z hlediska jednotlivých posuzovacích škál V rámci použitého výzkumného nástroje studenti hodnotili zkoumané pojmy pomocí třinácti posuzovacích škál bipolárních adjektiv. Sebraná data byla pro účely zpracování transformována tak, že jsme každé pozici posuzovací stupnice přiřadili jednu numerickou hodnotu od 1 do 7, kde nižší škálové hodnotě odpovídá nižší stupeň měřené vlastnosti. Pro jednotlivé škály pak byla stanovena průměrná skóre, na jejichž základě je možné určit, jak dané pojmy studenti hodnotí. Zjištěné hodnoty výsledných skóre pro všechny sledované pojmy prezentujeme v tabulce 7 a v tabulce 8. V obrázcích 1-20 jsme výsledky vynesli v jejich grafické podobě. Pojmy uvádíme ve stejné posloupnosti, jako byly předkládány respondentům.

Tabulka 7: Průměrná skóre z jednotlivých škál pro všechny sledované pojmy - třeťáci 2007

Tabulka 8: Průměrná skóre z jednotlivých škál pro všechny sledované pojmy - třeťáci 2004

Z uvedených výsledků přímo nahlídneme, že FYZIKA je studentům “vzdálená” (2,96). Pro studenty je FYZIKA “nudná” (3,12), “stará” (2,79), “ošklivá” (3,61). Možná takovému vyznění napomáhá její studenty vnímaná “složitost” (6,08), “mírná jednotvárnost” (4,07). Ostatně “užitek” (4,60) a “aktivita” (3,94) FYZIKY jsou studenty vnímány v blíže nespecifikovaných “neutrálních” pozicích.

Obrázek 1a: Jak studenti vnímají pojem HRA - celkový pohled

Obrázek 1b: Jak studenti vnímají pojem HRA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 2a: Jak studenti vnímají pojem BUDOUCNOST - celkový pohled

Obrázek 2b: Jak studenti vnímají pojem BUDOUCNOST - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 3a: Jak studenti vnímají pojem PŘÍRODA - celkový pohled

Obrázek 3b: Jak studenti vnímají pojem PŘÍRODA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 4a: Jak studenti vnímají pojem LÁSKA - celkový pohled

Obrázek 4b: Jak studenti vnímají pojem LÁSKA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 5a: Jak studenti vnímají pojem FYZIKA - celkový pohled

Obrázek 5b: Jak studenti vnímají pojem FYZIKA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 6a: Jak studenti vnímají pojem KULTURA - celkový pohled

Obrázek 6b: Jak studenti vnímají pojem KULTURA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 7a: Jak studenti vnímají pojem TECHNIKA - celkový pohled

Obrázek 7b: Jak studenti vnímají pojem TECHNIKA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 8a: Jak studenti vnímají pojem PRAVDA - celkový pohled

Obrázek 8b: Jak studenti vnímají pojem PRAVDA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 9a: Jak studenti vnímají pojem BIOLOGIE - celkový pohled

Vnímání významu u pojmu BIOLOGIE bylo sledováno pouze v rámci výzkumu v roce 2007 nelze tedy provést porovnání výsledků obou výzkumů.

Obrázek 10a: Jak studenti vnímají pojem INTERNET - celkový pohled

Obrázek 10b: Jak studenti vnímají pojem INTERNET - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 11a: Jak studenti vnímají pojem VZOREC - celkový pohled

Obrázek 11b: Jak studenti vnímají pojem VZOREC - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 12a: Jak studenti vnímají pojem EXPERIMENT - celkový pohled

Obrázek 12b: Jak studenti vnímají pojem EXPERIMENT - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 13a: Jak studenti vnímají pojem ŽIVOT - celkový pohled

Obrázek 13b: Jak studenti vnímají pojem ŽIVOT - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 14a: Jak studenti vnímají pojem MATEMATIKA - celkový pohled

Obrázek 14b: Jak studenti vnímají pojem MATEMATIKA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 15a: Jak studenti vnímají pojem POVINNOST - celkový pohled

Obrázek 15b: Jak studenti vnímají pojem POVINNOST - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 16a: Jak studenti vnímají pojem JÁ - celkový pohled

Obrázek 16b: Jak studenti vnímají pojem JÁ - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 17a: Jak studenti vnímají pojem VĚDA - celkový pohled

Obrázek 17b: Jak studenti vnímají pojem VĚDA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 18a: Jak studenti vnímají pojem TEORIE - celkový pohled

Obrázek 18b: Jak studenti vnímají pojem TEORIE - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 19a: Jak studenti vnímají pojem ŠKOLA - celkový pohled

Obrázek 19b: Jak studenti vnímají pojem ŠKOLA - porovnání výsledků dvou výzkumů

Obrázek 20a: Jak studenti vnímají pojem SVĚT - celkový pohled

Obrázek 20b: Jak studenti vnímají pojem SVĚT - porovnání výsledků dvou výzkumů

Porovnání významu pojmů na základě umístění v sémantickém prostoru Průměrná skóre z jednotlivých škál (viz tabulky 8 a 9) určují souřadnice, respektive pozici každého pojmu v tzv. sémantickém prostoru. V našem prostoru se jedná o prostor třináctirozměrný. Tabulky představují matice vzdáleností (tzv. D-matice) sestavené na základě výpočtu jednotlivých D-statistik pro všechny možné kombinace dvojic sledovaných pojmů v sémantickém prostoru studentů. Čím je hodnota D-statistiky menší, tím bližší jsou si pojmy svým významem. Pro lepší orientaci a práci s daty v tabulce poslouží barevné podbarvení dat v tabulce. Hodnoty D-statistik menších než 3, jsou označeny nejtmavším odstínem; hodnoty Dstatistik mezi 3-6 mají barvu středního odstínu; hodnoty D-statistik větších než 6 jsou v nejsvětlejším odstínu. Tabulka 9: Matice vzdáleností souboru studentů - třeťáci 2007

Tabulka 10: Matice vzdáleností souboru studentů - třeťáci 2004

Efektivním způsobem, jak si prohlédnout shluky pojmů a nahlédnout tak na významovou podobnost jednotlivých pojmů, je vizualizovat si sémantický prostor dvourozměrnými obrázky řezů skrz něj. Dva takové vybrané řezy nabízí obrázky 21 a 22. Obrázek 21: Dimenzionální řez sémantického prostoru studentů I

Obrázek 22: Dimenzionální řez sémantického prostoru studentů II

Obrázky 23-24 dále představují ještě názornější pohled na umístění sledovaných pojmů a jimi tvořené shluky v třírozměrném prostoru, které jsme získali na základě výsledků provedené faktorové analýzy; uvedené faktory hodnocení, potence a aktivity mimo jiné stvrzují výsledky původní Osgoodovy práce [2]. Tabulka 11: Souřadnice pojmů s uvážením jednotlivých faktorů potence, aktivity a hodnocení

Při pohledu na výsledný sémantický prostor vidíme, že význam pojmu FYZIKA je studenty nejblíže spojován s významy pojmů MATEMATIKA, ŠKOLA, TEORIE, POVINNOST, VZOREC a PRAVDA. Podle výsledků studenti nevnímají blízkou významovou provázanost našich výchozích pojmů s takovými pojmy jako jsou VĚDA, PŘÍRODA, LÁSKA, ŽIVOT, BUDOUCNOST (případně s ostatními posuzovanými pojmy). Obrázek 23: Dimenzionální řez faktorizovaného sémantického prostoru I

Obrázek 24: Dimenzionální řez faktorizovaného sémantického prostoru II

Vnímání fyziky versus vnímání biologie Základní množinu sledovaných pojmů jsme v rámci výzkumu v roce 2007 obohatili o pojem BIOLOGIE. Zajímalo nás, jak si na tom fyzika v porovnání s biologií stojí. Naměřené výsledky (obrázek 25) ukazují, že biologie je studenty vnímána více pozitivně než fyzika zvláště z hlediska charakteristik „pestrosti“, „blízkosti“, „zábavnosti“; dále „krásy“ a „užitečnosti“. Uvedená tvrzení navíc srovnej nahlédnutím na obrázky 21-24. Obrázek 25: Srovnání vnímání významů pojmů FYZIKA, MATEMATIKA a BIOLOGIE (2007)

Jedna z doplňkových otázek dotazníku zjišťovala míru toho, jak studenty dané předměty baví. Graf četností (obrázek 26) poukazuje na skutečnost, že biologie studenty baví více než fyzika. Obrázek 26: Sloupce četností odpovědí na otázku, jak studenty sledované předměty baví

Tabulka 12: Četnosti jednotlivých skupin studentů - podle toho, jak je baví fyzika

Tabulka 13: Četnosti jednotlivých skupin studentů - podle toho, jak je baví biologie

Tabulka 14: Četnosti jednotlivých skupin studentů - podle toho, jak je baví matematika

Tabulka 15: Četnosti jednotlivých skupin studentů - podle známky z fyziky

Tabulka 16: Četnosti jednotlivých skupin studentů - podle známky z biologie

Tabulka 17: Četnosti jednotlivých skupin studentů - podle známky z matematiky

Tabulka 18: Předměty, které studenty ve škole nejvíce baví

Další z doplňkových otázek se studentů dotazovala, které předměty studenty ve škole nejvíce baví. Šlo o otevřenou otázku, za každý uvedený předmět se započítal jeden bod. Celkové počty nasbíraných četností odpovědí uvádí tabulka 18. Výsledky potvrzují již dříve zjištěné závěry.

FYZIKA – vědní obor nebo vyučovaný předmět? Mezi další doplňkové otázky našeho dotazníku patřila otázka, zda studenti pojem FYZIKA v jeho významu vnímají spíše jako vyučovaný předmět nebo jako vědní obor, student mohl uvést i jiný „vlastní“ význam. Naměřené četnosti studentských odpovědí byly co do počtu srovnatelné, navíc spíše hovořily ve prospěch studentů kteří fyziku vnímali spíše jako vědní obor (viz tabulka 19). Není tedy pravda, že by většina studentů vnímala fyziku spíše jako vyučovaný předmět než jako vědní obor. Tabulka 19: Četnosti odpovědí na otázku, zda studenti vnímají fyziku spíše jako vyučovaný předmět nebo jako vědní obor

Co je pro nás však v této souvislosti zajímavé, je zjištění, že studenti, kteří fyziku vnímají spíše jako vědní obor, vnímají fyziku více pozitivně než studenti, kteří ji vnímají spíše jako vyučovací předmět (viz obrázek 27). Souvisejícím faktem je, že studenti pojem FYZIKA vnímají značně odděleně od pojmu VĚDA. Danou skutečnost můžeme nahlédnout přes porovnání pozic těchto pojmů v sémantickém prostoru na obrázcích 21 až 24, srovnání škálových průměrů (například v obrázku 28) nebo přes výpočet hodnot jednotlivých D-statistik (tabulky 9 a 10).

Obrázek 27: Srovnání vnímání významu FYZIKY mezi studenty svou skupin předmět-obor

Obrázek 28: Srovnání vnímání významu u pojmů FYZIKA a VĚDA

Obrázek 29: Srovnání vnímání významu u pojmů FYZIKA, BIOLOGIE, MATEMATIKA, VĚDA

Literatura [1]

Pöschl, R. Vnímání významu matematiky a fyziky středoškolskými studenty. Diplomová práce. Praha: Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze, 2005.

[2]

Osgood, Ch. E., Suci, G. J., Tannenbaum, P. H. The measurement of meaning. Urbana: University of Illinois Press, 1957. ISBN 0-252-74539-6.

[3]

Kerlineger, F.N. Základy výzkumu chování. Praha: Academia, 1972.

[4]

Pelikán, J. Základy empirického výzkumu pedagogických jevů. Dotisk 1. vydání. Praha: Karolinum, 2004. ISBN 80-7184-569-8.

[5]

Chráska, M. Základy ISBN 80-7076-798-9.

[6]

Ferjenčík, J. Úvod do metodologie psychologického výzkumu. 1. vydání. Praha: Portál, 2000. ISBN 80-7178-367-6.

výzkumu

v pedagogice.

Olomouc:

PdF

UP,

2000.