IBSE jako příklad otevřeného učení Eva Trnová Co je to IBSE? Co je to IBSE? „Nic nového pod sluncem.“ Co znamená IBSE nIBSE = zkratka anglického názvu inovativní vyučovací metody Inquiry-Based Science Education. nPřeklad do českého jazyka ještě není ustálený. nNejčastěji je tento termín překládán jako badatelská výuka, badatelsky orientované přírodovědné vzdělávání 1 nebo badatelsky orientované přírodovědné vyučování 2. n1 STUCHLÍKOVÁ, I. O badatelsky orientovaném vyučování. Papáček M. (ed.): Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi 2010. pp. 129-135 přístupné on line http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/bi/DiBi2010.pdf 2 PAPÁČEK, M. Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro biologické vzdělávání generací Y, Z a alfa? SCIED, roč. 1, no.1, 2010, pp.33-49, přístupné on line http://www.scied.cz/Default.aspx?ClanekID=330&PorZobr=1&PolozkaID=122 Jiné názvy nV odborné literatuře se můžeme setkat se zkratkami: nIBSL (Inquiry-Based Science Learning) - jde o žákovské a studentské aktivity, nIBST (Inquiry-Based Science Teaching), které zdůrazňují aktivity učitele, nIBL – Inquiry-Based Learning, nIBT (Inquiry-Based Teaching). n n Co je to bádání? nBádání (Inquiry) „Bádání (Inquiry) je cílevědomý proces formulování problémů, kritického experimentování, posuzování alternativ, plánování zkoumání a ověřování, vyvozování závěrů, vyhledávání informací, vytváření modelů studovaných dějů, rozpravy s ostatními a formování koherentních argumentů“ 1,2 n1 LINN, M. C., DAVIS, E.A., and BELL, P. Internet environments for science education. Lawrence Erlbaum, Mahwah, NJ, USA, 1999 2 STUCHLÍKOVÁ, I. O badatelsky orientovaném vyučování. Papáček M. (ed.): Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi 2010. pp. 129-135 přístupné on line http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/bi/DiBi2010.pdf Otevřené učení nDůležitým aspektem IBSE je použití otevřeného učení. n nOtevřené učení je popisováno jako výuková metoda bez striktně předepsaných vzdělávacích cílů, kterých musí žáci a studenti dosáhnout. n nŽáci a studenti by si neměli jen pamětně osvojovat fakta, ale měli by učivo chápat a být schopni vysvětlit, co a proč se učí. n nŽáci a studenti nemají při provádění experimentů jen pasivně postupovat podle návodu a bezmyšlenkovitě provádět experimenty jako když „vaří podle receptů“, ale měli by chápat, co a jak dělají a proč to dělají. n Požadavky na inovativní přístup ve výuce předmětů: ndůraz na aktivní úlohu studentů, nnutnost vyučovat předmět v kontextu běžného života, npropojování – dříve naučeného s novými informacemi, nových informací se znalostmi z jiných předmětů (interdisciplinární přístup), s kontextem praxe v podnicích či s každodenními situacemi, npodpora schopnosti řešení problémů, diskuze, argumentace a týmové práce, nindividuální přístup ke studentům, nvyužívání praktických cvičení a experimentů, návštěvy muzeí apod. n Nezájem žáků o přírodní vědy nOrgány EU se problémem zabývají - byla ustanovena expertní skupina EU sestavená k řešení tohoto problému nVelmi vážný závěr: „Za jednu z hlavních příčin ochabujícího zájmu mladých lidí o studium přírodních věd jsou považovány způsoby, kterými se přírodní vědy vyučují ve školách.“(Rocard et al., 2007). n Jen 15 % evropských studentů je spokojeno s kvalitou výuky přírodovědných předmětů ve škole a skoro 60 % uvádí, že výuka těchto předmětů na škole není dostatečně zajímavá. n nKomise navrhuje přejít na „Badatelsky orientované přírodovědné vzdělávání (inquiry-based science education - IBSE), protože nprokázalo podle dosavadních zjištění svoji efektivitu na ZŠ i SŠ tím, že vzrostl zájem žáků PřV, nzlepšily dosahované výsledky žáků, nzvýšila se motivace učitelů. nIBSE bylo shledáno efektivní u všech skupin žáků, tzn. - od nejslabších až po nejschopnější, nISBE zvýšilo zájem přírodovědné aktivity i u dívek. nV poslední době napojení IBSE i na humanitní předměty. Řešení: nKaždá generace se od té předchozí liší slangem, stylem oblékání- odlišné rysy dnešní generace, která vyrostla pod vlivem IKT n nNet generace má některé vlastnosti, které jsou odlišné od předchozích generací a které ovlivňují její vzdělávání. n nKonektivismus – mimo jiné zkoumá vliv ICT na vzdělávání Změna učebního stylu na) Net generace využívá řadu informačních a komunikačních technologií často intuitivně bez návodu k použití, a tak jejich znalosti mohou být povrchní. nb) Net generace je vizuálně gramotnější než předchozí generace, ale vzhledem k dostupnosti vizuálních médií, jejich čtenářská gramotnost je méně rozvinuté než gramotnost předchozích generací. nc)Většina žáků (73%) upřednostňuje používání internetu před knihovnami při hledání informací. Problém – musí vědět, jak najít validní informace na webu a uvědomit si, že nelze všechny informace nalézt na internetu. Změna učebního stylu - 1 nd) V souvislosti s hraním her, nebo reagováním na chatu Net generace někdy upřednostňuje rychlost před přesností. n ne) Multitasking - dělají více věcí najednou, přeskakují z jedné činnosti na druhou a nebo je provádějí současně. n nf) Většina žáků z Net generace dává přednost učit se praxí, systém pokus – omyl, spíše než studiem informací o tom kdo co řekl, jak se to má dělat. - návody. n ng) Žáci se dobře učí samostatným bádáním nebo společným s jejich vrstevníky – víc si toho pamatují – skupinová výuka. Změna učebního stylu - 2 nh) Net generace často dává přednost učit se a pracovat v týmech. Upřednostňují peer-to-peer přístup, kde si žáci vzájemně pomáhají - skupinová výuka. n n i) Považují spolužáky za důvěryhodnější než učitelé, pokud jde o určení toho, co stojí za to, aby tomu věnovali pozornost - skupinová výuka. Změna učebního stylu - 3 Skupinová výuka njedna z organizačních forem vyučování - nindividuální, skupinové, hromadné npři skupinové výuce dělení žáků na skupiny nvelikost skupin: n- nejmenší skupina dvojice n- největší celá třída – ale nesmí být frontální výuka -ideální velikost skupiny – 4 žáci nProč 4 ? Velikost skupin nPodle výzkumů je nejefektivnější výuka ve čtyřčlenných skupinách. n1) dostatek podnětů n2) prostor pro komunikaci n3) snížené nebezpečí „rozpadu“ skupiny nTrojčlenné skupiny – rozpad dvojice +1zůstává stranou. nPětičlenné skupin hrozí rozpad na dvě části 2+3 nebo 4+1 – žáci nespolupracují – nemají prostor pro výměnu názorů – někteří mohou zůstat stranou. Stejný problém postihuje i skupiny šestičlenné a větší. Kooperativní učení nzaloženo na spolupráci uvnitř skupiny – sociální vztahy; nopakem je kompetitivní učení - žáci vzájemně nespolupracují - dokonce soupeří nebo soutěží; nklad- žáci mohou více komunikovat (x frontální výuka) - rozvoj komunikačních schopností, argumentace, prezentace - důležitá dovednost pracovat v týmu; n„zápor“ – hluk, klade vyšší nároky na org. schopnosti učitele. IBSE – „nic nového pod sluncem“ nJ. A. Komenský nJ. Dewey, L.S. Vygotsky, J. Piaget, D. Ausubel n – konstruktivismus n – nepoužívali termín „bádání“ nM. Liman - považován za zakladatele tzv. Philosophy for Children (filosofování s dětmi) - „community of inquiry“, společenství žáků a učitele, které společně bádá a hledá pravdu. nHlavní cíle - rozvoj kritického myšlení = umožňuje dobré usuzování, protože se opírá o logická kritéria, je sebekorektivní a citlivé na kontext, bere v potaz výsledky bádání druhých. n IBSE v české pedagogice nCelkem rychlá reakce na zahraničí nV překladovém anglicko-českém slovníku (Mareš, Gavora, 1999) se objevuje inquiry teaching, které je překládáno jako vyučování bádáním, objevováním. nV české literatuře se ale tento termín neujal. nTermín inquiry = bádání se v názvech metod, kterého zařazují v různé míře a podobě, není - heuristická metoda, řešení problémů, nebo kritické myšlení, projektová výuka, učení v životních situacích atd. nUčení objevováním - spojováno s konstruktivistickou metodou a z hlediska forem s kooperativním učením. IBSE - řešení nezájmu o přírodní vědy nVýzkumy TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) potvrzují pokles zájmu žáků a studentů o přírodní vědy. nv roce 1995 odmítalo přírodovědu 17 % dotázaných žáků ze 4. ročníků (z toho na odpověď velmi nerad připadlo 5 % odpovědí), nv roce 2007 již odmítalo přírodovědu 28 % respondentů (z toho na odpověď velmi nerad připadlo 14 % odpovědí). nŽáci 8. tříd v roce 1995 odmítali nejvíce shodně fyziku a chemii (17 %) a v roce 2007 byla nejvíce odmítána opět fyzika (27 %), pak matematika (26 %) a chemie (22 %). n n Přírodovědná gramotnost (průměrné výsledky zemí OECD) je nad průměrem zemí OECD není statisticky významně rozdílný od průměru OECD je pod průměrem zemí OECD ▲ je statisticky významně lepší než výsledek ČR ○ není statisticky významně rozdílný od výsledku ČR ▼ je statisticky významně horší než výsledek ČR Finsko 554 ▲ Japonsko 539 ▲ Korejská republika 538 ▲ Nový Zéland 532 ▲ Kanada 529 ▲ Estonsko 528 ▲ Austrálie 527 ▲ Nizozemsko 522 ▲ Německo 520 ▲ Švýcarsko 517 ▲ Velká Británie 514 ▲ Slovinsko 512 ▲ Polsko 508 ▲ Irsko 508 ○ Belgie 507 ○ Maďarsko 503 ○ USA 502 ○ Česká republika 500 Norsko 500 ○ Dánsko 499 ○ Francie 498 ○ Island 496 ○ Švédsko 495 ○ Rakousko 494 ○ Portugalsko 493 ○ Slovensko 490 ▼ Itálie 489 ▼ Španělsko 488 ▼ Lucembursko 484 ▼ Řecko 470 ▼ Izrael 455 ▼ Turecko 454 ▼ Chile 447 ▼ Mexiko 416 ▼ Textové pole: n Matematická gramotnost nvýsledek českých žáků průměrný nnejvětší zhoršení ze všech zemí od roku 2003 n (o 29 b.) n n Přírodovědná gramotnost nvýsledek českých žáků průměrný nnejvětší zhoršení ze všech zemí od roku 2006 (o 12 b.) n nŽáci považují přírodovědné předměty za velmi obtížné a domnívají se, že přírodovědné učivo je sice důležité pro společnost, ale v každodenním životě je pro ně nepotřebné. n Situace v ČR: nZměnit způsob výuky (přírodovědných) předmětů: nmotivovat žáky – učivo spojené s každodenním životem, nvzdělávat učitele – inovativní metody, způsob jejich implementace apod., npřipravovat vhodné materiály pro učitele - moduly. n nIBSE je tématem řady evropských projektů nNa PdF - projekt PROFILES obsahuje sadu konkrétních výukových modulů, které připravili a ověřili zkušení učitelé z 22 evropských zemí. Řešení: Psychologická podpora řešení: Metoda k probuzení motivace – FOCUS (prof. Vladimír Smékal) nFantazie – hodiny se nemají podobat jedna druhé, dát zážitek, dobrodružství nOcenění – povzbuzení, vyjádření uznání nCíle – musí být přiměřené věku, zkušenostem nÚspěch – dát každému žáku možnost zažít úspěch, mít výsledek nSmysl – žák má vědět, proč se má dané učivo učit, k čemu je může využít n 13918_14945_EuropeFlag logo_mu Charakteristika IBSE nvýuka založená na bádání – poznávání, porozumění a logický proces osvojování dovedností (argumentace, hodnocení, vyvozování závěrů…) x memorování faktů npodstata = zapojení žáků a studentů do objevování přírodovědných zákonitostí, propojování informací do smysluplného kontextu a spojení s každodenním životem, rozvíjení kritického myšlení a podpora pozitivního postoje k přírodním vědám. n Úrovně IBSE nBylo by mylné předpokládat, že žáci a studenti mohou bádat na stejné úrovni jako vědci. nV závislosti na věku žáků a studentů a jejich schopnostech se úroveň bádání významně liší. nH. Banchi a R. Bell1 definovali podle podílu vedení ze strany učitele (pomoc při postupu, kladení návodných otázek a formulace očekávaných výsledků) čtyři úrovně IBSE (viz tabulka). nTyto 4 úrovně bádání poskytují prostor učitelům k diferenciaci náročnosti v rámci výuky ve třídě a umožňují žákům a studentům zapojení podle jejich schopností. n1BANCHI, H., BELL, R. The Many Levels of Inquiry. Science and Children, Vol. 46(2), 2008, pp. 26-29. n Úrovně IBSE Úroveň IBSE Otázky (stanovené učitelem) Postup (stanovený učitelem) Řešení (stanovené učitelem) 1. Potvrzující (confirmation) ano ano ano 2. Strukturované (structured) ano ano ne 3. Nasměrované (guided) ano ne ne 4. Otevřené (open) ne ne ne 1 Potvrzující bádání nPotvrzení nebo ověření zákonitostí a teorií. nZískat praxi experimentování a osvojit si konkrétní badatelské dovednosti, jako je např. sestavování aparatur, sběr a zaznamenávání dat. nPředpokládané výsledky prováděných experimentů jsou předem známy. nŽáci a studenti postupují při experimentování podle detailního učitelova návodu a pod jeho přímým vedením. Příklad: CHEMIE nPři expozici učiva oxidačně-redukčních dějů žáci ověřují posloupnost kovů v elektrochemické řadě napětí kovů. nPodle instrukcí učitele vkládají vybrané kovy do určených vodných roztoků obsahujících kovové kationty. nZaznamenávají probíhající reakce a změny kovů do tabulky. Výsledky analyzují, vyvozují závěry a porovnávají je s teorií. n 2 Strukturované bádání nUčitel výrazně ovlivňuje bádání a pomáhá žákům a studentům zejména tím, že klade návodné otázky a stanovuje cestu bádání. nŽáci a studenti následně hledají řešení (odpovědi) pomocí svého bádání a vytvářejí vysvětlení na základě důkazů, které shromáždili. nPostup experimentů je učitelem relativně podrobně stanoven, ale řešení není předem známo. nŽáci a studenti projevují svoji tvořivost při objevování zákonitostí. Příklad: CHEMIE nPři expozici učiva oxidačně-redukčních dějů žáci ověřují posloupnost kovů v elektrochemické řadě napětí kovů. n Podle instrukcí učitele vkládají vybrané kovy do určených vodných roztoků obsahujících kovové kationty. nZaznamenávají probíhající reakce a změny kovů do tabulky. Výsledky analyzují, vyvozují závěry a porovnávají je s teorií. 3 Nasměrované bádání nMění výrazně úloha učitele, který se stává průvodcem žákovského a studentského bádání. n nStanovuje ve spolupráci s žáky a studenty výzkumné otázky (problémy) a poskytuje rady při plánování postupu i vlastní realizaci bádání. n nŽáci a studenti sami navrhují postupy pro ověření výzkumných otázek a pro jejich následné řešení. n Příklad: CHEMIE nŽáci provádějí stejné experimenty jako v prvním příkladu bádání. Ale neznají elektrochemickou řadu napětí kovů dopředu. nUčitel dává žákům návod, jak experimenty provádět. Jejich úkolem je zjistit reaktivitu kovů během oxidačně-redukčních dějů. nPomocí porovnání výsledků experimentů žáci konstruktivně vyvozují pořadí zkoumaných kovů v elektrochemické řadě napětí kovů. 4 Otevřené bádání nTato nejvyšší úroveň IBSE navazuje na předchozí úrovně bádání a je nejblíže skutečnému vědeckému výzkumu. nŽáci a studenti by měli být schopni sestavit výzkumné otázky, způsob a postup bádání, zaznamenávat a analyzovat data a vyvozovat závěry z důkazů, které shromáždili. nTo vyžaduje vysokou úroveň vědeckého myšlení a klade vysoké kognitivní požadavky na žáky a studenty, proto je použitelné pro nejvyšší věkové kategorie a nadané žáky a studenty. Příklad: CHEMIE nŽáci při řešení problému koroze stanovují, že je nutné zkoumat redoxní vlastnosti kovů. n nNavrhují, které kovy a vodné roztoky kovových iontů budou používat a proč. n nPozorování samostatně zaznamenávají a vyvozují závěry. Fáze IBSE – nerozlišujeme úrovně naktivace zvědavosti žáků a studentů a zvýšení jejich zájmu o vědecké problémy a výzvy, nposun tohoto stavu zvědavosti k vzdělávacímu projektu: vyzývat žáky a studenty k formulaci toho, o čem vybraný problém je, jejich vlastními slovy, nod definice problému dojít k naplánování badatelsky-orientovaného projektu; součástí je i definování kroků, které povedou k realizaci projektu, nrealizace naplánovaných projektových aktivit; toto se obvykle děje různými způsoby (testy, experimenty) dle volby učitele, ndalší fází je konfrontace výsledků s realitou; komparace konkrétních výsledků či výstupů s očekávanými výsledky; individuální nebo kolektivní validace výsledků je součástí této fáze, nnásledně jsou zpracovány závěry, které zdůrazní znalosti, jež byly projektem dosaženy; je možné poukázat na propojení těchto závěrů s jinými vědeckými problémy, npropojení vědy s etikou, technologiemi, rozhodováním (i politickým), volbou řešení. n Nový pohled na experimentování nŽáci a studenti nemají při provádění experimentů jen pasivně postupovat podle návodu a bezmyšlenkovitě provádět experimenty jako když „vaří podle receptů“, ale měli by chápat, co a jak dělají a proč to dělají. nPracovní listy – jiná struktura nJiný způsob hodnocení n Proč a jak učit děti vědecké argumentaci nKuhn (1991) prokázal, že většina z nás potřebuje výcvik, abychom si osvojili dovednost správně formulovat argumenty. nVědecká argumentace = těžší než sociální nebo sociálně vědecká argumentace (Osborn, Erduran, Simon, 2004) nvyžaduje široké teoretické znalosti, nstudenti nemohou tolik využívat předchozí neformální vědomosti a zkušeností z přirozených životních situací. n nKuhn, D. (1991). The Skills of Argument. Cambridge: Cambridge University Press nOsborne, J., Erduran, S. and Simon, S. (2004). Enhancing the quality of argument in school science, Journal of Research in Science Teaching 41(10), 994-1020. n ndůraz na aktivní úlohu žáků, nnutnost vyučovat předmět v kontextu běžného života, npropojování – dříve naučeného s novými informacemi, nových informací se znalostmi z jiných předmětů (interdisciplinární přístup), s kontextem praxe v podnicích či s každodenními situacemi, npodpora schopnosti řešení problémů, diskuze, argumentace a týmové práce, nindividuální přístup ke studentům, nvyužívání praktických cvičení a experimentů. n Jak reagovat? nBANCHI, H., BELL, R. The Many Levels of Inquiry. Science and Children, Vol. 46(2), 2008, pp. 26-29. nKYLE, W. C. What research says: Science through discovery: Students love it. Science and Children, Vol. 23(2), 1985, pp. 39–41. nLINN, M. C., DAVIS, E.A., and BELL, P. Internet environments for science education. Lawrence Erlbaum, Mahwah, NJ, USA, 1999 n nPAPÁČEK, M. Badatelsky orientované přírodovědné vyučování – cesta pro biologické vzdělávání generací Y, Z a alfa? SCIED, roč. 1, no.1, 2010, pp.33-49, přístupné on line http://www.scied.cz/Default.aspx?ClanekID=330&PorZobr=1&PolozkaID=122 nRAKOW, S. J. Teaching Science as Inquiry. Fastback 246. Bloomington, Phi : Delta Kappa Educ. Found, 1986 nROCARD, M., CESRMLEY, P., JORDE, D., LENZEN, D., WALBERG-HERNIKSSON, H., & HEMMO, V. (2007). Science education NOW: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe. Brussels, Belgium: Office for Official Publications of the European Communities. Retrieved January 15, 2012, from EU: http://ec.europa.eu/research/science-society/document_library/pdf_06/report-rocard-on-science-educa tion_en.pdf n nSTUCHLÍKOVÁ, I. O badatelsky orientovaném vyučování. Papáček M. (ed.): Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. DiBi 2010. pp. 129-135 přístupné on line http://www.pf.jcu.cz/stru/katedry/bi/DiBi2010.pdf n nKUHN, D. (1991). The Skills of Argument. Cambridge: Cambridge University Press n nOSBORNE, J., ERDURAN, S. and SIMON, S. (2004). Enhancing the quality of argument in school science, Journal of Research in Science Teaching 41(10), 994-1020. n Reference Děkuji za pozornost Eva Trnová trna@ped.muni.cz trnova@ped.muni.cz Masaryk University Brno, Czech Republic trnova@ped.muni.cz logo_mu