Predstavujeme projekt Fibonacci
Projekt FIBONACCI sa zameriava na
podporu prírodovedného vzdelávania
v predškolských zariadeniach, na 1. a 2.
stupni základného vzdelávania a to
takým spôsobom, aby sa dieťa naučilo
pozorovať, klásť si otázky a chápať veci,
ktoré ho obklopujú. Učí deti
experimentovať a rozvíja ich schopnosť
vedecky premýšľať a argumentovať.
Obsah prírodovedného vzdelávania sa
sústreďuje na vysvetľovanie vecí, ktoré
deti bežne pozorujú, pričom sú vedené
k vyhľadávaniu otázok, k identifikácii
jednoduchých výskumných problémov,
ktoré formulujú v podobe hypotéz
a predpokladov. Hypotézy ďalej testujú
napríklad experimentom alebo
jednoduchším pozorovaním, vytváraním
modelov, hľadaním riešení
v dokumentácii, diskusiou s odborníkmi
prípadne, realizáciou exkurzie a pod. Za
dôležitú súčasť vzdelávacieho procesu je
považovaná diskusia medzi deťmi, pri
ktorej sa učia s usmernením pedagóga
vedecky argumentovať a správne
vyjadrovať výsledky svojich pozorovaní,
experimentov a iných výskumných
aktivít.
Pri použití uvedených výskumných
aktivít v pedagogickom procese deti
zistia, že sú schopné vysvetliť si
pozorované javy prostredníctvom svojich
vlastných schopností, čím sa efektívne
rozvíja ich motivácia k ďalšiemu
vzdelávaniu v oblasti prírodných vied.
Deti si podvedome vytvárajú obraz
o vede a vedeckých postupoch. Hlavným
cieľom projektu FIBONACCI je najmä
zvýšenie počtu záujemcov o štúdium
prírodných vied a tým podpora
a napredovanie vedy ako takej.
Nezanedbatelné však je aj to, aby sa
v deťoch postupne vytváral prirodzený
rešpekt k vedomostiam a kultúre
ľudského (vedeckého) poznávania, a to
na základe ich dôvernejšieho vnímania
a porozumenia.
Referenčné centrum projektu FIBONACCI
v Trnave (so sídlom na Trnavskej
univerzite) má vytvorený akreditovaný
systém školení pre učiteľov v praxi vo
vyššie opísanej tzv. výskumne ladenej
koncepcii prírodovedného vzdelávania.
Učiteľom v praxi sa tým ponúka
možnosť aktívne participovať v projekte
FIBONACCI a prispievať tak k celkovej
inovatívnej zmene prírodovedného
vzdelávania na Slovensku v súlade
s európskymi preferenciami vo
vyučovacích prístupoch.
Do rúk sa Vám dostáva informačná
brožúra o projekte, viac informácií
nájdete na oficiálnej stránke projektu
FIBONACCI: www.fibonacci-project.eu
Projekt nadväzuje na úspešný projekt
s podobným zameraním, ktorý bol
riešený v rámci šiesteho rámcového
programu Európskej komisie – projekt
POLLEN (oficiálna stránka projektu:
www.pollen-europa.net).
1
Všeobecná charakteristika
výskumne ladenej koncepcie
prírodovedného vzdelávania
Výskumne ladená koncepcia
prírodovedného vzdelávania je
inšpirovaná vedeckými výskumnými
postupmi. Výskumné činnosti vo svojej
tradičnej podobe sú využívané ako
vzdelávacia aktivita. Detskému veku sa
koncepcia prispôsobuje tým, že sú
riešené jednoduché výskumné otázky,
pričom vedecké postupy zostávajú
podobné a dokonca niekedy totožné
s reálnymi vedeckými metódami.
Proces hľadania odpovedí na
identifikované otázky a proces hľadania
vysvetlení vychádza z aktuálnych
predstáv (teórií), ktoré sú postavené na
predchádzajúcich skúsenostiach
výskumníka – či už vedca alebo v našom
prípade dieťaťa. Vedecká aktivita začína
vtedy, keď sa pokúšame o vysvetlenie
aktuálne pozorovaných skutočností
aktuálnymi predstavami (teóriami)
a zisťujeme, či novú skutočnosť
dokážeme ich pomocou vysvetliť alebo
nie. Vytváranie odpovede na túto
otázku predstavuje proces
zhromažďovania relevantných
a dôveryhodných dôkazov. Dôkaz pritom
chápeme ako súbor dát spolu
s presvedčivým argumentom, ktorý
spája dáta a vytvára možné vysvetlenie
javu alebo udalosti v reálnom svete.
Proces hľadania odpovedede na
výskumnú otázku môže v sebe zahŕňať
kontrolovaný experiment, podrobné
a systematické pozorovanie alebo
napríklad aj konzultáciu s odborníkom.
Konkrétny dôkaz potom limituje vznik
určitých myšlienok, interpretácií
a vysvetlení. Ak sú poskytnuté nové
dôkazy, môžu vznikať aj nové myšlienky
a vysvetlenia. Vysvetlenia vytvorené na
základe dôkazov sú potom hodnotené
2
podľa toho, ako účinne dokážu vysvetliť
realitu.
Principiálny význam má samotný spôsob
dopracovávania sa k dôkazom a je
označovaný ako algoritmus vedeckého
skúmania. Ten začína (ako u vedcov, tak
aj u detí) prostredníctvom skúmania,
ktoré je iniciované a aj ďalej smerované
výskumnou otázkou. Vyhľadávanie
výskumných otázok, ktoré potom veľmi
prirodzene spúšťajú výskumný proces,
je vo výskumne ladenej koncepcii
prírodovedného vzdelávania
najdôležitejšie. Aby bolo dieťa do
procesu skúmania skutočne kognitívne
začlenené, musí samo otázku
identifikovať (musí mu byť vlastná).
Úlohou učiteľa je pomocou tzv.
stimulujúcej situácie viesť dieťa
k položeniu si otázky, ktorú má učiteľ
viac-menej vopred pripravenú.
Stimulujúcou situáciou môže byť
napríklad demonštrácia nového javu
alebo anomálnej situácie. Otázka môže
vzniknúť aj prostredníctvom
podrobnejšieho, cieleného a učiteľom
riadeného preskúmania určitého javu.
Otázka však môže vzniknúť aj ako
reakcia na diskusiu o určitej
skutočnosti alebo jave. Podstatné je
vzbudiť zvedavosť. Vzhľadom na vek
detí je vhodné vytvárať stimulujúce
situácie senzomotorického charakteru,
v ktorých sú detské naivné teórie
konfrontované s realitou.
Ak je vzniknutá otázka dieťaťu vlastná,
samo je orientované (a samozrejme aj
učiteľom v tomto smere podporované)
k vyhľadávaniu informácií, pomocou
ktorých by dokázalo vytvoriť primerané
vysvetlenie. To znamená, že hľadá
dôkazy, fakty. Vyhľadávanie informácií
môže mať rôzny charakter. Môže ísť o:
klasický experiment (ako plánovaná
intervencia),
pozorovanie,
priamu interakciu s javom alebo
situáciou (získavanie empirického
materiálu prostredníctvom pokusov a
omylov)
1. praktická aktivita, plánovaná stimulujúca
situácia alebo náhodná situácia
alebo prostredníctvom konzultácie
s odborníkom,
hľadaním v informačných zdrojoch.
Získané informácie poskytnú dôkaz
(dôkazy), ktorý podporí logické (predtým
hypotetické) vysvetlenie javu.
Nasledujúca schéma bližšie objasňuje
spomínanú postupnosť krokov.
Î
prekvapenie, zvedavosť
Ð
Ð
2. využívanie vedomostí, premýšľanie, tvorba
implicitných a neskôr explicitných otázok
Î
formulácia problému na riešenie
Ð
Ð
tvorba možných vysvetlení
Î
3. predpokladanie
Ð
formulácia hypotézy
Ð
4. podľa typu identifikovaného problému/hypotézy sa vypracuje jeden alebo viac spôsobov
overenia s využitím niektorého z nasledovných postupov:
4.5 hľadanie
v informačných
zdrojoch
(čítanie článkov, kníh,
kontaktovanie
kompetentnej osoby)
4.4 pozorovanie
(používanie dokumentov
ako sú obrázky, tabuľky,
grafy, výsledky
z výskumov)
4.3 použitie vzoru alebo
modelu
(usudzovanie pomocou
analógie a kontrola
pomocou konštrukcie
modelu)
4.2 pokus a omyl
(vytvorenie postupov
viacerých pokusov
a porovnanie získaných
výsledkov)
4.1 experiment
(vytvoriť postup
experimentu, v ktorom sa
bude overovať vždy jedna
premenná, získať výsledky
pozorovaním a meraním)
Ð
Ð
vypracovanie protokolu
Ð
5. spracovanie výsledkov a ich
porovnanie so stanovenou hypotézou
Î
potvrdenie alebo vyvrátenie stanovenej
hypotézy
Î
usporiadanie vedomostí, ktoré vyplynuli
z realizácie testovania hypotézy (hypotéz) –
tvorba odpovede na pôvodnú výskumnú
otázku
Ð
6. sumarizácia hypotéz – potvrdených aj
vyvrátených
Ð
7. konfrontácia záverov s bežnou skúsenosťou a aktuálnymi vedomosťami
Ð
8. transfer do novej situácie v triede alebo v bežnom živote
3
Výskumný proces dieťaťa je iniciovaný
stimulujúcou situáciou (bod 1). Vhodné
je, ak učiteľ naplánuje stimulujúcu
situáciu a vedie v nej deti tak, aby boli
schopné identifikovať taký problém na
skúmanie, ktorý budú vedieť v rámci
svojich možností riešiť. Výskumná
otázka môže vzniknúť aj na základe
učiteľovho zaujímavého výkladu.
Vhodné je, keď učiteľ takéto náhodné
situácie rozvedie a nenechá deti pasívne
prijímať odpoveď, ak ide o otázku, ktorá
je skúmateľná a na skúmanie
z pedagogického hľadiska aj vhodná. Ak
učiteľ stimulujúcu situáciu plánuje, mal
by vytvoriť (vzhľadom na vek dieťaťa,
žiaka) situáciu, v ktorej má dieťa
možnosť manipulovať s realitou. Podporí
sa tým využívanie vlastných skúseností
pri tvorbe otázok a najmä pri tvorbe
zmysluplných, argumentovateľných
predpokladov.
Učiteľ by mal dieťa v samotnej
stimulujúcej situácii viesť (bod 2) tak,
aby identifikovalo vhodný problém na
skúmanie. Často sa stáva, že deti
v situácii identifikujú rôznorodé otázky.
Čím je učiteľ v aplikácii koncepcie
skúsenejší, tým jednoznačnejšie vie
samotná vytvorená situácia dieťa viesť
k identifikácii konkrétneho problému.
K určeniu problému môže byť dieťa
vedené učiteľom prostredníctvom
kladenia rôzne náročných otázok.
Výsledkom by mala byť identifikácia
výskumného problému, ktorý je vhodné
formulovať prostredníctvom jednej
(prípadne viacerých) výskumnej otázky.
Deti (žiaci) sú učiteľom orientované
k diskusii o probléme, pričom učiteľ sa
snaží diskusiu moderovať udeľovaním
slova, štrukturovaním pomocných
otázok a vyzývaním detí k spresneniu
vypovedaného, aby boli identifikované
problémy rovnako pochopené všetkými
žiakmi v triede. Okrem toho, že sa týmto
spôsobom skupiny ľahšie dopracujú
k identifikácii výskumného problému,
učiteľ poskytuje deťom implicitný
4
príklad argumentovania potrebného pri
akejkoľvek prezentácii vlastných
myšlienok. Výsledkom tohto ovplyvnenia
je, že každé dieťa vie, čo presne chce
ďalším skúmaním zisťovať.
Učiteľ požaduje primeranú
argumentáciu aj pri prezentácii
vlastných prekonceptov, ktorá je
súčasťou tvorby výskumných
predpokladov, či hypotéz (bod 3). Často
je potrebné deťom pri tvorbe hypotéz
pomáhať, čím dlhšie sa však koncepcia
používa, tým prirodzenejšie u detí
vznikajú hypotézy. Deti majú prirodzenú
tendenciu presviedčať ostatné deti
o „pravdivosti“ ich hypotézy. Keďže
hypotézy sú zatiaľ teoretické odpovede
na stanovenú výskumnú otázku, nie je
chybou, ak sa jednotlivé pracovné
skupiny v hypotézach nezhodnú.
Učiteľovi sa však lepšie pracuje, ak
všetky skupiny overujú tú istú hypotézu.
Vhodné je, aby sa skupiny rôznili skôr
v spôsobe overenia stanovenej hypotézy
(bod 4).
Zo 4. bodu sa v prípade nepotvrdenia
stanovenej hypotézy vraciame do bodu 2.
Ak sa pôvodné hypotézy (či jednoduchšie
predpoklady) skúmaním nepotvrdia,
samotné výsledky skúmania nás vedú
k stanoveniu alternatívnej hypotézy a jej
overovaniu. Aj v prípade, že sa hypotéza
potvrdí (získa pri overovaní dôkazy),
nemusí byť ešte funkčná. Často sa stáva,
že testom potvrdená hypotéza nie je
podporená žiadnou aktuálnou
vedomosťou a/alebo žiadnou
skúsenosťou (bod 7). Takáto hypotéza je
veľmi labilná a často podlieha novému
preskúmaniu, ktorého výsledkom môže
byť nová hypotéza (vraciame sa do bodu
2) alebo navrhovanie iného spôsobu
overovania hypotézy (vraciame sa do
bodu 3).
Spôsob overenia hypotézy vytvárajú deti
kooperatívne v skupinách a postup si
zaznačia tak, aby ho vedeli prezentovať.
Vhodné je, ak učiteľ po dostatočnom
čase poskytnutom deťom v skupinách
organizuje konfrontáciu myšlienok
k vypracovaným zvoleným spôsobom
overovania hypotézy (bod 4). V rámci
samotného riešenia zvoleného postupu
je vhodné, ak učiteľ nevstupuje do
postupu, ak ten nie je nelogický. Učiteľ
by nemal vnucovať svoje hypotézy
a svoje spôsoby overenia, aby sa vyhol
nepochopeniu a odosobneniu výskumnej
otázky. Vhodnejšie je, ak sa v tejto fáze
venuje zabezpečeniu pomôcok pre
realizáciu navrhovaného postupu
overenia hypotézy. Počas realizácie
overovania inšpiruje deti k dôslednému
získavaniu dát a ich zapisovaniu,
prípadne ich môže (vzhľadom na zvolený
spôsob overovania hypotézy) otázkami
inšpirovať aj k priebežným zmenám
v naplánovanom výskumnom postupe.
Tvorba záverov (bod 5) je postavená
predovšetkým na zhodnotení(reflexii)
stanovenej hypotézy. Do záverov nestačí
vložiť jednoduché tvrdenie o tom, či
realizovaný postup potvrdil alebo
nepotvrdil stanovenú hypotézu (aj keď
toto tvrdenie by malo byť súčasťou
záveru). Dôležité je aj zhodnotenie
postupu, najmä jeho dôveryhodnosti. Ak
majú deti pochybnosti o tom, že zvolený
spôsob overenia im môže pomôcť overiť
stanovenú hypotézu, mali by to vniesť
do záveru. Dôležité je viesť deti tak, aby
postupovali čo najobjektívnejšie, aby
neskresľovali informácie v záujme
potvrdenia pôvodnej hypotézy.
Ponechanie si pôvodnej predstavy je
celkom prirodzené, oveľa jednoduchšie
ako hľadanie alternatívy, ktoré môže byť
späté s rizikom pocitu neúspechu
a neistoty. Akýkoľvek výsledok
skúmania je správnym výsledkom, ak sa
pridržiavame objektívneho uvažovania.
Súčasťou tvorby záveru je aj
konfrontácia vlastných výsledkov
s výsledkami ostatných skupín (bod 6).
Učiteľ pomáha deťom v skupinách
formulovať výsledky tak, aby bolo
ostatným skupinám zrejmé ako sa k nim
dopracovali a mohli tak zvážiť hodnotu
získaných záverov. Deti sa učia
prezentovať podstatné informácie a to
tak, aby poskytli do diskusie dostatok
materiálu.
Je vhodné, ak sú deti po tvorbe
jednoduchších záverov zo skúmania
vedené k identifikácii širších súvislostí
a zovšeobecňujúcim záverom. Získané
poznanie konfrontujú s realitou (bod 7),
pričom hlavným zámerom je ukotvenie
nového poznatku v minulých
skúsenostiach detí. Ak je nový poznatok
podporený viacerými skúsenosťami, deti
oveľa viac dôverujú vlastnému
výskumnému šetreniu, ako keď
výsledok skúmania zostane izolovaný od
sveta, v ktorom žijú a dôverne vnímajú.
Na záver by mal učiteľ podnecovať deti
k transferu (bod 8) a to tak, že ich
priamo vovádza do situácií, ktoré
transfer nadobudnutých informácií
iniciujú. Transferu sú však deti schopné
len ak majú dostatok skúsenosti
s výskumným postupom a ak prebehne
aj konfrontácia s realitou (bod 7)
korektným spôsobom.
Aplikáciu koncepcie v praxi ukážeme na
konkrétnom príklade vybranej aktivity.
5
Implementácia výskumne ladenej
koncepcie do nižšieho sekundárneho
prírodovedného vzdelávania (ISCED 2)
Neustále klesajúci záujem o štúdium
prírodovedných predmetov je
celoeurópsky známym faktom, ktorý sa
snažia riešiť všetky vyspelé krajiny.
Problém je u nás o to vážnejší, že
systematické prírodovedné vzdelávanie
potrebuje koncepčnú zmenu. Tá sa
v súčasnosti týka predovšetkým zmeny
deduktívne založených pedagogických
postupov na induktívne. Jedným
z trendov vo vyspelých krajinách je, že
sa do obsahu prírodovedného
vzdelávania dostávajú výskumné metódy
z oblasti prírodných vied, ktoré sú
didakticky prispôsobené tak, aby
rešpektovali kognitívnu úroveň detí.
Cieľom sa stáva rozvoj kognitívnych
schopností detí, ich postojov k vede
a vedeckému skúmaniu, pričom
samotný poznatkový systém vedy stráca
v cieľoch svoju dominanciu. Dieťa má
byť predovšetkým schopné vyhľadávať
informácie, identifikovať výskumné
problémy, riešiť ich prostredníctvom
stanovovania hypotéz a ich overenia,
spracovávať informácie do vysvetľujúcej
grafickej, schematickej, verbálnej
podoby, vnímať ich zmysel, logickú
prepojenosť a pod. Je zrejmé, že
tradičné systematické vzdelávanie je
potrebné prebudovať od základov.
V súvislosti s plánovanými zmenami,
ktoré so sebou reforma vzdelávania na
Slovensku prináša je potrebné počítať
s riešením nasledovných problémov:
prepojenie medzi plánovanými cieľmi
vzdelávania v podobe kľúčových
kompetencií a reálnymi
kurikulárnymi dokumentmi pre
vyučovanie fyziky, biológie a najmä
chémie a ich hodinovým vyjadrením
v učebných plánoch štátneho
6
kurikula vytvára len slabé
predpoklady pre budovanie
spomínaných kľúčových kompetencií,
znížený počet hodín a jeho
roztrieštenosť do tradičných časovo
oklieštených predmetov nemôže
zabezpečiť adekvátne rozvíjanie stále
upadajúcej prírodovednej
gramotnosti slovenských žiakov,
budovanie prírodovednej gramotnosti
znamená predovšetkým schopnosť
vyhľadávať informácie, identifikovať
prírodovedné (výskumné) problémy,
riešiť ich prostredníctvom
stanovovania hypotéz a ich overenia,
spracovávať informácie do
vysvetľujúcej grafickej, schematickej,
verbálnej podoby, vnímať ich zmysel,
logickú prepojenosť, zaujímať sa
o prírodné vedy a chápať ich úlohu
v súčasnej spoločnosti.
Uvedenú situáciu sa snaží pomôcť riešiť
novokoncipovaný predmet školského
kurikula pre 6. a 7. ročník základnej
školy (prípadne príslušné ročníky
gymnázia) s názvom PRÍRODNÉ VEDY.
Realizácia predmetu a príprava učiteľov
na prácu v prírodovedných predmetoch
v zmysle výskumne ladenej koncepcie je
vo forme inovačného vzdelávania
garantovaná Trnavskou univerzitou a
podporovaná medzinárodným projektom
Fibonacci. To znamená, že učitelia
zapojení do projektu budú podporovaní
v podobe bezplatného akreditovaného
vzdelávania v centrách realizácie
(Topoľčany, Záhorie, Trnava) a taktiež
tlačenými, elektronickými
a inými materiálnymi pomôckami
pripravenými priamo na realizáciu
obsahu tohto predmetu.
Obsahovo najbližšie k realizácii
predmetu majú učitelia s aprobáciou
prírodopis (biológia) – chémia, inovačné
vzdelávanie však poskytne dostatok
informácií, aby predmet zvládli aj
učitelia, ktorí majú v aprobácii aspoň
jeden z uvedených predmetov.
Ciele predmetu prírodné vedy
Ciele predmetu sú zamerané na:
rozvíjanie kľúčových kompetencií,
najmä základné schopnosti poznávať
v oblasti vedy a techniky a to najmä
schopnosť vyhľadávať informácie,
identifikovať prírodovedné
(výskumné) problémy, riešiť ich
prostredníctvom stanovovania
hypotéz a ich overenia, spracovávať
informácie do vysvetľujúcej grafickej,
schematickej, verbálnej podoby,
vnímať ich zmysel, logickú
prepojenosť, zaujímať sa o prírodné
vedy a chápať ich úlohu v súčasnej
spoločnosti,
podporu realizácie prierezových tém,
najmä environmentálnej výchovy
a rozvoja prezentačných zručností,
znižovanie rizika vzniku miskoncepcí
pri epizodickom vzdelávaní
v jednotlivých prírodovedných
predmetoch,
„dôverné“ poznanie základných
prírodovedných pojmov.
Z hľadiska získavania kompetencií
žiakov je však nevyhnutný jeho
procesuálny charakter. Preto sa obsah
novokoncipovaného predmetu školského
kurikula snaží simulovať vedeckú
činnosť na úrovni prístupnej veku
a rozsahu ich predchádzajúcich
vedomosti detí. Pritom okrem vhľadu do
metodologickej výbavy potrebnej
pre výskum žiak získava skúsenosti
z vyhľadávania a kritického spracovania
informácií, s komunikáciou výsledkov
svojej (výskumnej) práce
prostredníctvom ústnych a písomných
správ, včítane ich prezentácií
s podporou modernej techniky. Jednou
z dôležitých oblastí je rozvíjanie
spôsobilosti riešiť reálny prírodovedný
problém a jeho riešenie kvantifikovať
(problematika merania), výsledky
vyjadriť pomocou grafov a tabuliek.
Obsah predmetu prírodné vedy
Predmet je tvorený troma obsahovými
modulmi v oboch ročníkoch:
1. skúmanie vzťahov v prírode
2. skúmanie mikrosveta
3. skúmanie vlastností prostredia
Obsahové naplnenie modulov pre 6.
ročník je špecifikovaný nasledovne.
Modul 1: Skúmanie vzťahov v prírode
TÉMA Č. 1:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 2:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 3:
Problém:
Charakteristika postupu:
MAPOVANIE ŠTUDOVANÉHO ÚZEMIA
Ako zhotoviť mapku skúmaného územia?
Meranie a registrácia klimatických faktorov (teplota pôdy,
vzduchu, smer vetra, nadmorská výška) a ich schematické
znázornenie v mapke študovaného územia.
ŽIVOT V PÔDE A NA JEJ POVRCHU
Pozorujte a určite názvy živočíchov získaných pomocou
zemných pascí?
Identifikácia pozorovaných a získaných živočíchov pomocou
odbornej literatúry a následné osvojenie metodiky zberu
biologického materiálu žijúceho na povrchu pôdy.
POTRAVOVÉ VZŤAHY V EKOSYSTÉME
Aké potravové vzťahy existujú v pôdnom ekosystéme?
Štúdium potravových vzťahov na skúmanom území a následné
zhotovenie potravovej pyramídy na základe pozorovaní
organizmov obývajúcich pôdny typ ekosystému.
7
TÉMA Č. 4:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 5:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 6:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 7:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 8:
Problém:
Charakteristika postupu:
KOMUNIKÁCIA VÝSLEDKOV Z POZOROVANÍ
Aké sú zásady odbornej ústnej komunikácie?
Oznámenie a prezentácia výsledkov vlastného výskumu žiaka
pred skupinou spolužiakov.
MAPOVANIE ŠTUDOVANÉHO ÚZEMIA
Ako znázorniť výškové rozdiely v teréne skúmaného územia?
Mapovanie abiotických zložiek prostredia a výškových rozdielov
v teréne a ich vplyv na výskyt organizmov žijúcich na
študovanom území.
KVITNÚCE RASTLINY NA ŠTUDOVANOM ÚZEMÍ
Existuje život na kvetoch kvitnúcich rastlín?
Pozorovanie živočíchov na kvitnúcich rastlinách. Zhotovenie
herbárových položiek kvitnúcich rastlín a ich určenie pomocou
odbornej literatúry.
VZÁJOMNÉ VZŤAHY LÚČNEHO EKOSYSTÉMU
Existujú vzťahy medzi lúčnym hmyzom a kvitnúcimi
rastlinami?
Osvojenie metodiky zberu pozorovaných živočíchov a ich
následná identifikácia pomocou odbornej literatúry. Skúmanie
viazanosti pozorovaných živočíchov na kvitnúce rastliny
lúčneho ekosystému.
PÍSOMNÁ KOMUNIKÁCIA VÝSLEDKOV Z POZOROVANÍ
Aké sú znaky písomnej vedeckej správy?
Spísanie výsledkov vlastných výskumom vo forme písomnej
správy o výskume.
Modul 2: Skúmanie mikrosveta
TÉMA Č. 1:
Problém:
Charakteristika postupu:
Problém 3:
Charakteristika postupu:
SANITAČNÉ VLASTNOSTI PÔDY
Aké faktory zabezpečujú rozklad papiera v pôde?
Identifikácia faktorov spôsobujúcich rozklad papiera vo
vzorkách vyžíhanej a nevyžíhanej pôdy.
KULTIVÁCIA MIKROORGANIZMOV
Ako možno identifikovať mikroorganizmy?
Kultivácia a identifikácia mikroorganizmov na jednoduchých
živných pôdach.
OVPLYVŇOVANIE METABOLICKEJ AKTIVITY MIKROORGANIZMOV
Identifikovať faktor spôsobujúci kvasenie
Poznávaním a kontrolou premenných identifikovať faktory
spôsobujúce kvasenie.
Aký plyn a aké množstvo plynu kvasinky vyprodukujú?
Zostrojenie plynomeru. Meranie množstva vyprodukovaného
oxidu uhličitého.
Ako možno zastaviť rast mikroorganizmov?
Testovanie rôznych spôsobov spomalenia biochemickej aktivity.
TÉMA Č. 4:
Problém:
Charakteristika postupu:
ČLOVEK A MIKROORGANIZMY
Majú človek a mikroorganizmy niečo spoločné?
Kvalitatívny test na prítomnosť oxidu uhličitého.
TÉMA Č. 5:
Problém 1:
Charakteristika postupu:
PRÁCA S MIKROORGANIZMAMI
Ako vzniká víno?
Kvasenie hroznovej šťavy. Identifikácia reaktantov
a produktov.
TÉMA Č. 2:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 3:
Problém 1:
Charakteristika postupu:
Problém 2:
Charakteristika postupu:
8
Problém 2:
Charakteristika postupu:
Problém 3:
Charakteristika postupu:
Izolovanie kvasiniek
Kultivácia vinných kvasiniek izolovaných z povrchu bobúľ.
Práca s izolovanými mikroorganizmami
Očkovanie roztoku glukózy nakultivovanými kvasinkami.
Modul 3: Skúmanie vlastností prostredia
TÉMA Č. 1:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 2:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 3:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 4:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 5:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 6:
Problém 1:
Charakteristika postupu:
Problém 2:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 7:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 8:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 9:
Problém 1:
Charakteristika postupu:
Problém 2:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 10:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 11:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 12:
Problém:
ZLOŽENIE PÔDY
Z čoho sa skladá pôda?
Sedimentačný test – skúmanie veľkosti častíc.
POROVNÁVANIE PÔD
Sú všetky pôdy rovnaké? / Čím sa pôdy odlišujú?
Porovnávanie rôznych vzoriek pôd z hľadiska konzistencie (test
„s prstami“).
PÔDA A VODA
Obsahuje pôda vodu?
Zahrievanie vzorky pôdy a sledovanie kondenzácie vodnej
pary.
ABSORPCIA VODY PÔDOU
Koľko vody môže zachytiť pôda?
Stanovenie sorpčnej kapacity rôznych vzoriek pôdy (práca
v skupinách).
FILTRÁCIA VODY A PÔDA
Môže pôda vyčistiť vodu?
Filtrácia znečistenej vody (zmes voda a aktívne uhlie).
PÔDA A VZDUCH
Obsahuje pôda vzduch? Koľko vzduchu obsahuje pôda?
Pozorovanie zmesi vody a pôdy – unikanie bubliniek vzduchu.
Váženie Vzorky pôdy a pôdy vo vode – na základe rozdielu
hmotností stanovenie obsahu pôdneho vzduchu.
Obsahuje vzduch pôdu?
Stanovenie množstva usadeného prachu na lepivom povrchu
so známou plochou za určitý čas vážením.
POHYB VODY
Ako sa voda pohybuje? Prečo sa voda hýbe?
Pozorovanie a opis rôznych pohybov, ktoré môže mať voda.
Odhalenie síl, ktoré spôsobujú pohyb vody.
KOLOBEH VODY
Ako vytvoriť funkčný model kolobehu vody?
Vytvorenie funkčného modelu kolobehu vody.
VODA A GRAVITÁCIA
Môže sa voda pohybovať proti gravitácii?
Skúmanie kapilárnych javov na rôzne tenkých.
Ako sa dá využiť pohyb vody proti gravitácii?
Vzlínanie po papieri. Rozdelenie zložiek farby chromatografiou
na kriede.
MINERÁLNA VODA
Čo obsahuje „minerálka“?
Váženie odparku.
ROZPÚŠŤANIE LÁTOK VO VODE
Koľko látky je rozpustenej vo vode?
Kolorimetrické stanovenie koncentrácie rozpustenej látky vo
vzorke.
VODA A OLEJ
Ako sa správa olej vo vode?
9
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 13:
Problém:
Charakteristika postupu:
TÉMA Č. 14:
Problém:
Charakteristika postupu:
Skúmanie zmesi olej + voda. Skúmanie zmesi po pridaní
detergentu.
VODA A VZDUCH
Ako sa meria vlhkosť vzduchu?
Zostrojenie vlasového vlhkomera.
POHYB VZDUCHU A TLAK
Ako vzniká vietor?
Experimenty s injekčnými striekačkami a balónikmi.
Z modulu SKÚMANIE MIKROSVETA
vyberáme prvú aktivitu a bližšie na nej
objasníme spôsob implementácie
výskumne ladenej koncepcie do
vzdelávania. Najskôr špecifikujeme
výskumný problém vzhľadom na ciele
štátneho vzdelávacieho programu,
potom ozrejmujeme samotný postup
učiteľa a prácu s pracovnými listami
pre žiakov a na záver vkladáme
metodické poznámky, ktoré poskytnú
informácie o tom, akým spôsobom
aktivita tohto typu rozvíja poznanie
žiaka.
Charakteristika aktivity SANITAČNÉ VLASTNOSTI PÔDY
Cieľová skupina:
žiaci 6. ročníka ZŠ
Časová náročnosť:
2 vyučovacie hodiny (90 minút)
Nadobúdané kľúčové kompetencie:
spôsobilosť riešiť problémy,
nadobúdanie prírodovednej gramotnosti,
nadobúdanie spôsobilosti plánovať a riadiť prácu.
Konkrétny cieľ v oblasti rozvoja poznatkového systému: Žiaci poznávajú
podmienky zabezpečujúce rozklad papiera v pôde. Poznávajú sanitárne
(ochranné, čistiace) činnosti mikroorganizmov.
Cieľ v oblasti rozvoja výskumných prosesuálnych spôsobilostí a postojov
k vedeckej činnosti:
Rozvoj pozorovacích schopností.
Realizovať experiment (kladenie dôrazu na tvorbu hypotézy, kontrolu
premenných a formuláciu záverov).
Rozvíjať pozitívny postoj k výskumnej práci.
Cieľ v oblasti realizácie prierezových tematík:
Vedieť posúdiť dôsledok ľudskej činnosti z ekologického hľadiska.
Pomôcky: pôda, 2 rovnako veľké zaváraninové poháre s vrchnákmi, varič (kahan,
trojnožka a sieťka), nádoba na žíhanie, kliešte (kuchynská rukavica, handra),
2 rovnaké kúsky tenkého papiera (filtračný papier).
Metodický postup
Učiteľ vovedie žiakov do problematiky prostredníctvom zhodnotenia výskumných
činností, ktoré boli realizované v rámci modulu na predchádzajúcich vyučovacích
hodinách. Zo záverov prechádza k identifikácii nového výskumného problému,
ktorý žiakom zvýrazní v podobe výskumných otázok. Žiaci sa oboznámia s tým, že
10
ich cieľom skúmania budú podmienky rozkladu papiera v pôde. Uvedený
výskumný problém učiteľ pretransformuje do výskumnej otázky: Čo sa stane
s papierom v pôde po niekoľkých dňoch? Môžeš tomu procesu zabrániť?
Žiaci sú vedení k diskusii a následne aj k realizácii experimentu s nasledovným
postupom: Časť pôdy nasyp do nádoby na žíhanie a žíhaj ju asi 20 – 30 minút.
Nechaj vychladnúť. Zaváraninové fľaše naplň do 1/3 pôdami. Jednu fľašu pôdou
žíhanou a druhú nežíhanou. Fľaše označ. Na obe pôdy polož umytými rukami
kúsky vopred pripraveného papiera. Nádoby uzavri a nechaj stáť pri izbovej teplote.
Žiaci sú ďalej vedení k tomu, aby každý deň svoje vzorky pozorovali a prípadné
zmeny si zapisovali do pracovného hárku (úloha (1) z pracovného hárku). Dôležité
je žiakov upozorniť, aby pri pozorovaní poháre neotvárali. Po siedmich dňoch
pozorovania sú žiaci vedení k tvorbe záveru a k reakcii na stanovenú výskumnú
otázku. Pri usmerneniach k tvorbe záveru používa učiteľ najmä úlohu (2)
z pracovného listu a pri zhodnocovaní riešenia výskumných otázok pomáha žiakom
usmerneniami v úlohách (3), (4) a (5) z pracovného hárku.
Pracovné listy
(1) Pozorovanie
Deň 1
Deň 2
Deň 3
Deň 4
11
Deň 5
Deň 6
Deň 7
(2) Zhrnutie
Vymenuj rozdiely medzi pôdou 1 (žíhaná vzorka) a pôdou 2 (nežíhaná vzorka).
Žíhaná pôda
Nežíhaná pôda
(3) Prečo si pôdu žíhal? Čo sa s ňou stalo?
(4) Ak si pozoroval zmeny na papieri vloženom na vzorky pôdy, čo ich mohlo
spôsobiť?
(5) Vedel by si dokázať svoje tvrdenie? Navrhni ako.
12
Odborné, metodické a technické poznámky
Teoretické pozadie obsahovej a činnostnej stránky témy
Pôda je primárnym prostredím mikroorganizmov. Pôdne organizmy (edafón) svojou
činnosťou podmieňujú:
zvetrávanie minerálov v dôsledku biochemických procesov,
rozklad a syntézu organických látok,
premiešanie minerálnych a org. látok,
tvorbu a štruktúru agregátov podmieňujúcich pôdnu úrodnosť.
Komplexná mikrobiocenóza pôdy sa skladá z viacerých spoločenstiev, pričom
najdôležitejšie sú spoločenstvá baktérií, húb a rias.
Bakteriocenózy sú najpočetnejším, najdynamickejším a biochemicky veľmi
významným prvkom komplexnej mikrobiocenózy. Autotrofné baktérie využívajú
CO2, čím sa radia do skupiny primárnych producentov. Zdrojom energie je pre ne
slnečná energia alebo energia z oxidácií amoniaku, síry, železa, oxidu uhoľnatého,
metánu a jemu podobných uhľovodíkov. Heterotrofné baktérie plnia úlohu
reducentov, rozkladajú odumretý organický materiál, čím vracajú prvky do
biogeochemického kolobehu.
V aerobných pôdach sa vyskytujú Pseudomonas, Achromobacter a Bacillus.
V anaeróbnych podmienkach je to rod Clostridium. Z nitrifikačných baktérií sú to
rody Nitrosomonas a Nitrobacter. Rod Arthrobacter je najrozšírenejším rodom
pôdnych baktérií.
Mykocenózy vykonávajú spolu s heterotrofnými baktériami funkciu reducentov.
Huby sú charakteristické tým, že vytvárajú mycélium, ktoré rýchlo rastie
a vyznačuje sa aktívnym metabolizmom. To im umožňuje rýchlu kolonizáciu
substrátov a ich rýchle využitie.
Z húb sa v pôde nachádzajú prevažne zástupcovia rodu Mucor, Penicillium,
Trichoderma, Aspergillus, Rhizopus, Fusarium a Cephalosporium.
Organizácia
V dôsledku nenáročnosti úlohy je možné, aby žiaci pracovali individuálne, príp.
v dvojiciach.
Časová náročnosť: 2 vyučovacie hodiny (90 minút).
Pôdu je možné žíhať naraz vo väčšom množstve pre viac žiakov.
Pokyny pre učiteľa na úspešnú realizáciu úlohy
Pôdu je vhodné preosiať.
Je potrebné dbať na čistotu skla a uzáveru, ktorý musí tesne priliehať (ideálne
zaváraninové sklo so závitom).
Dbajte na čistotu a rýchlosť pri manipulácií s vyžíhanou pôdou. Je potrebné
predísť jej „kontaminácii“.
Navrhujeme použiť tenký perforovaný filtračný papier.
Je potrebné si uvedomiť, že pozorovanie nie je interpretácia či porovnávanie.
V našom prípade pozorovanie zrakom znamená identifikáciu farby, povrchu
papiera a pôdy, veľkosti škvŕn, príp. dier a iných zmien. Vyhýbajte sa formulácii:
„Vyzerá to ako...“
Časová náročnosť
Úlohu je možné vyhodnotiť po 1 týždni. Pozorované zmeny a rozdiely sú
evidentné.
13
Takmer úplný rozklad papiera na nežíhanej pôde je pozorovateľný už po 2
týždňoch.
Záverečné vyhodnotenie úlohy
Po niekoľkých dňoch (2-3 dni) sa vo fľaši s pôdou, ktorá je nežíhaná, objavia
žlté až hnedé škvrny. Tie sa následne prederavia.
V pohári so žíhanou pôdou sa tieto zmeny neprejavia alebo pri kontaminácii
pôdy sa filtračný papier pokryje plesňou.
Je potrebné identifikovať závislé, nezávislé a konštantné premenné (Zhrnutie).
Výzva v podobe záverečnej úlohy slúži ako stimulácia pre proponovanie
experimentálneho overenia žiakom navrhovanej hypotézy.
V tejto fáze nie je nevyhnutné identifikovať mikroorganizmy ako faktor
podmieňujúci rozklad papiera (dôkaz bude poskytnutý v nasledujúcej úlohe).
Žiaci to však môžu navrhnúť na základe predchádzajúcich informácií. V tomto
prípade je vhodné sa pýtať na vplyv žíhania (okrem usmrtenia mikroorganizmov
aj strata vody) a overiť, do akej miery voda (príp. iné modifikácie experimentu)
vplýva na rozklad.
Charakteristika úlohy
Úloha poskytuje dobré možnosti na pozorovanie a zaznamenávanie si zmien.
Nie je potrebné si pred prácou naštudovať teoretické informácie. Úloha
nadväzuje na informácie získané v predchádzajúcich aktivitách.
Úloha nie je náročná na zručnosti žiaka.
Na metabolickú aktivitu mikroorganizmov je poukázané nepriamo a je potrebné
ďalšie skúmanie.
Úloha poukazuje na biochemické deje a možnosti ich ovplyvnenia. Dokresľuje
a zvýrazňuje priebeh biochemických dejov v prostredí.
Úloha sleduje a následne vysvetľuje všeobecne známy dej, ktorého poznanie
a vysvetlenie má praktický význam.
V úlohe žiaci sledujú jav, ktorý je im známy z bežného života. Tu však nadobúda
iný rozmer v dôsledku stanovenia určitých kritérií, porovnávania a diskusie nad
závermi.
Úloha je materiálne a ekonomicky nenáročná. Nie je potrebné žiadne špeciálne
laboratórne vybavenie ani iný špeciálny materiál.
Pri práci sa pracuje s varičom, príp. otvoreným ohňom v prípade použitia
kahana, a tak je treba dodržať bežné bezpečnostné pravidlá týkajúce sa práce
s ohrevným telesom alebo otvoreným ohňom. Rast plesní môže spôsobiť ťažkosti
pre alergikov. Je vhodné, aby pôdy po ukončení aktivity zlikvidoval pedagóg.
Možné modifikácie
Prácu je vhodné následne rozšíriť o použitie rozličných druhov materiálov, ktoré
podliehajú rozkladu.
Je vhodné použiť i materiály, ktoré sú bežnými pôdnymi mikroorganizmami
nerozložiteľné. Túto modifikáciu však odporúčame až potom, ako žiaci jasne
identifikovali prítomnosť mikroorganizmov v pôde (nasledujúca úloha.
Prácu je možné modifikovať použitím rôznych druhov pôdy, napr. piesočnatej,
záhradnej, kompostovej atď.
Literatúra
BAER, H. W. Biologické pokusy ve škole. Praha: SPN, 1973.
BETINA, V., NEMEC, P. Všeobecná mikrobiológia. Bratislava: ALFA, 1977.
BOHÁČ, I. Cvičenia z biológie. Bratislava: SPN, 1995.
MARENDIAK, D. a kol. Poľnohospodárska mikrobiológia. Bratislava: Príroda, 1987.
14
Podpora zavádzania koncepcie
kontinuálnym vzdelávaním učiteľov
Implementácia výskumne ladenej
koncepcie v praxi slovenských
základných škôl bude prepojená
a podporená bezprostrednou prípravou
na vyučovanie formou kontinuálneho
vzdelávania. Akreditovaný kurz
inovačného štúdia pre učiteľov
s rozsahom 110 výučbových hodín
(v trvanií 1,5 roka) bude pracovať
štyrmi rôznymi metódami vzdelávania:
prednáškou, seminárom (workshop),
moderovanou diskusiou a didaktickou
analýzou vyučovacích hodín. Konfort
vzdelávania bude zabezpečovať jeho
bezplatnosť a realizácia v centrách
implementácie výskumne ladenej
koncepcie vzdelávania (Topoľčany,
Trnava, Záhorie). Maximálnou časovou
dotáciou školenia sa zabezpečí príslušný
počet kreditov pre učiteľa (viac ako 20
kreditov). Obsahové zameranie školení
priblíži nasledovný prehľad tém.
názov odbornej témy
Zmeny v ponímaní cieľov vzdelávania – budovanie kľúčových
kompetencií
Výsledky PISA a zmeny v ponímaní podstaty prírodovedného
vzdelávania
Reformované ciele štátnych vzdelávacích programov a koncepcia
obsah prírodovedných predmetov a ich súvislosť
s konštruktivistickými koncepciami prírodovedného vzdelávania v
zahraničí
Výskumne ladené koncepcie primárneho a sekundárneho
prírodovedného vzdelávania podporované medzinárodnými
celoeurópskymi projektami Vyhrňme si rukávy, Pollen, Fibonacci
Algoritmus vedeckého poznávania sveta (vedecký experiment
a jeho edukačná podoba) a rozvoj kognitívnych kompetencií
prostredníctvom vedeckého experimentu
Koncepcia predmetu Prírodné vedy ako predmetu školského
kurikula
Vytváranie a riešenie problémov v oblasti štúdia vzťahov
ekosystému
Skúmanie pôdneho ekosystému
Skúmanie lúčneho ekosystému
Skúmanie vodného ekosystému
Skúmanie lesného ekosystému
Komunikácia výsledkov z pozorovaní a experimentov. Ústne
a písomné správy o výskume
Vytváranie a riešenie problémov v oblasti skúmania mikrosveta
Priame a nepriame poznávanie mikroorganizmov
Kultivácia mikroorganizmov
Práca s izolovanými mikroorganizmami
Ovplyvňovanie metabolickej aktivity mikroorganizmov
Dôkazy existencie atómov
počet hodín
teória
prax
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
15
3
3
Nepriame štúdium vlastností mikročastíc
Časticový model látky
Vytváranie a riešenie problémov v oblasti štúdia zloženia
a vlastností pôdy
Vytváranie a riešenie problémov v oblasti štúdia vody a jej
významu v prírode
Roztoky
3
3
3
3
Fyzikálne a chemické vlastnosti vody
Vytváranie a riešenie problémov v oblasti štúdia zloženia
a vlastností vzduchu
Sedimentačný test – skúmanie veľkosti častíc
3
3
3
Stanovenie sorpčnej kapacity rôznych vzoriek pôdy
Stanovenie množstva usadeného prachu na lepivom povrchu
vážením
Skúmanie kapilárnych javov na rôzne tenkých trubičkách
3
3
3
Rozdelenie zložiek farby chromatografiou po kriede
Kolorimetrické stanovenie koncentrácie rozpustenej látky vo
vzorke
Zostrojenie vlasového vlhkomera
Výmena skúseností medzi učiteľmi a ozrejmenie problémov pri
implementácii koncepcie do praxe
Didaktická analýza vyučovacích hodín
Spolu
16
3
3
10
12
10
98
Kontakt
Hlavným riešiteľom projektu Fibonacci je francúzska inštitúcia Ecole Normale Superioire
so sídlom v Paríži. Do projektu je zapojených 20 európskych krajín.
Riešiteľom na národnej úrovni je TRNAVSKÁ UNIVERZITA v Trnave.
V prípade otázok je možné sa obrátiť
na koordinátorov projektu:
PaedDr. Kristína Žoldošová, PhD.
Katedra predškolskej a elementárnej pedagogiky
Pedagogická fakulta
Trnavská univerzita v Trnave
Priemyselná 4
918 43 Trnava
[email protected]
+421(0)335516047
prof. PhDr. Ľubomír Held, CSc.
Katedra chémie
Pedagogická fakulta
Trnavská univerzita v Trnave
Priemyselná 4
918 43 Trnava
[email protected]
+421(0)335516047
PaedDr. Katarína Kotuľáková, PhD.
Katedra chémie
Pedagogická fakulta
Trnavská univerzita v Trnave
Priemyselná 4
918 43 Trnava
[email protected]
+421(0)335516047
17
Download

IBSE na ISCED 2 - Projekt Fibonacci