Concept Cartoons jako nástroj pro diagnostiku znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu v matematice

Transkript

1 0 0 Concept Cartoons jako nástroj pro diagnostiku znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu v matematice Libuše Samková Abstrakt: Předkládaná studie představuje možnosti využití výukové pomůcky zvané Concept Cartoons při diagnostice znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu v matematice u budoucích učitelů. stupně ZŠ. Příspěvek přináší nové poznatky do českého vzdělávacího prostředí nejen v oblasti matematiky, ale i přírodovědných předmětů. V první části představujeme Concept Cartoons a jejich dosavadní využití v přírodovědném a matematickém vzdělávání, v druhé části popisujeme empirický kvalitativní výzkum s přípravnou studií. Přípravná studie byla zaměřena na identifikaci typů Concept Cartoons vhodných pro zjišťování úrovně znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu, vlastní výzkum byl zaměřen na identifikaci aspektů didaktických znalostí obsahu, které je možné zkoumat prostřednictvím vhodně zvolených Concept Cartoons. Účastníky výzkumu byli studenti druhého ročníku pětiletého magisterského oboru Učitelství pro. stupeň ZŠ. Jednotlivá zjištění výzkumu ukázala, že Concept Cartoons jsou flexibilním diagnostickým nástrojem a s jejich pomocí je možné sledovat učitelovy znalosti z mnoha pohledů. Klíčová slova: znalosti obsahu; didaktické znalosti obsahu; budoucí učitelé; matematické vzdělávání; Concept Cartoons. Concept Cartoons as a tool for diagnosing subject matter content knowledge and pedagogical content knowledge in mathematics Abstract: The study introduces possibilities of using an educational tool called Concept Cartoons for diagnosing future primary school teachers' subject matter content knowledge and pedagogical

2 0 0 0 content knowledge in mathematics. The contribution brings new perspective to Czech educational environment related to science and mathematics subjects. At first we introduce Concept Cartoons and their background in science and mathematics education, and then we describe empirical research including a preparatory study. The preparatory study focused on identification of types of Concept Cartoons suitable for diagnosing subject matter content knowledge and pedagogical content knowledge, the research itself focused on identification of aspects of pedagogical content knowledge that can be investigated through suitably chosen Concept Cartoons. Respondents of our research were students of the second year of five-year master degree university program for future primary school teachers. Particular findings show that Concept Cartoons can be a flexible diagnostic tool, and that this tool allows investigating teacher s knowledge from various perspectives. Keywords: subject matter content knowledge; pedagogical content knowledge; future teachers; mathematics education; Concept Cartoons. Na základě celoživotních zkušeností a studia literatury jsem přesvědčen, že nejdůležitější forma kultivace didaktických znalostí obsahu učitele matematiky se rodí a pěstuje v samém průběhu učitelského vzdělávání, v němž od samého začátku jsou spjaty odborně matematická a didaktická složka, přičemž jejich sjednocení je zabezpečeno důrazem na proces utváření matematických pojmů a postupů, při soustavné péči o porozumění pojmům, pěstování příslušných činností a komunikaci. (Kuřina, 0: s. ) Jednou z důležitých součástí učitelovy profese jsou jeho vlastní didaktické znalosti obsahu. Tyto znalosti získává učitel celý život: již od první třídy základní školy během studia předmětu, který bude později učit (a i při studiu jiných předmětů), na vysoké škole hlavně během studia didaktiky tohoto předmětu a během pedagogických praxí, a pak po celý profesní život při vlastní výuce a při diskusích s kolegy. Samozřejmě se nabízí otázka, jakou měrou a jakými konkrétními způsoby může učitel didaktické znalosti obsahu získávat, a otázka, jak takové znalosti měřit či ověřovat.

3 0 V tomto článku se věnujeme druhé z uvedených otázek a nabízíme pohled na problematiku znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu v matematice v kontextu vzdělávání budoucích prvostupňových učitelů. Jako nástroj pro zjišťování úrovně jejich didaktických znalostí obsahu představujeme inovativně výukovou pomůcku zvanou Concept Cartoons. V první části příspěvku uvádíme přehled dosavadního využití Concept Cartoons v přírodovědném a v matematickém vzdělávání, v druhé části popisujeme empirický kvalitativní výzkum s přípravnou studií: přípravná studie byla zaměřena na identifikaci typů Concept Cartoons, které by byly vhodné pro určování úrovně znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu, vlastní výzkum byl zaměřen na identifikaci aspektů didaktických znalostí obsahu, které je možné prostřednictvím vhodně zvolených Concept Cartoons zkoumat.. Učitelovy znalosti Učitelé a jejich znalosti potřebné pro zajištění správného průběhu vyučování jsou středem zájmu mnoha výzkumů, v tomto příspěvku se budeme věnovat oblastem vztahujícím se k Shulmanově konceptu poznatkové báze učitelství a k Rowlandově konceptu znalostního kvarteta. 0. Poznatková báze učitelství Shulmanově přístupu a jeho terminologickému vymezení v českém prostředí se jako první podrobněji věnoval Janík (00), z jeho publikace také přebíráme českou terminologii. Shulmanova teorie je založena na tzv. poznatkové bázi učitelství tvořené sedmi kategoriemi, z nichž tři jsou vázány na obsah vzdělávání (): znalosti vědních a jiných obsahů (znalosti obsahu); didaktické znalosti obsahu; znalosti kurikula; a čtyři jsou obecné povahy (): obecné pedagogické znalosti; znalosti o žákovi a jeho charakteristikách; znalosti o kontextech vzdělávání;

4 0 0 znalosti o cílech, smyslu a hodnotách vzdělávání. My se zaměříme na znalosti obsahu a na didaktické znalosti obsahu. Znalosti obsahu budeme chápat jako znalosti pro sebe, tedy vlastní znalosti, které jedinec uplatní při svém studiu odborného předmětu (např. při řešení odborného problému, při čtení odborného textu, při učení se, apod.). Didaktické znalosti obsahu budeme chápat jako znalosti pro pomoc jiným, tedy znalosti, které jedinec uplatní, pokud učí někoho jiného. Vztah mezi těmito dvěma kategoriemi znalostí může být u různých jedinců různý, obecně lze znalosti obsahu a didaktické znalosti obsahu považovat za dvě nestejné množiny s neprázdným průnikem. Podle Grossmanové (0, cit. podle Janík et al., 00: s. ) sestávají didaktické znalosti obsahu ze čtyř komponent: znalosti a pojetí cílů, k nimž má směřovat vyučování v daném předmětu na určitém stupni školy; znalosti kurikulárních materiálů, které jsou pro vyučování v daném předmětu k dispozici, znalosti horizontálních a vertikálních vazeb mezi předměty v kurikulu; znalosti žákových koncepcí a miskoncepcí určitého učiva v rámci vyučovacího předmětu, znalosti vztahující se k možnostem a mezím žákova porozumění; znalosti výukových strategií a reprezentací pro vyučování určitého učiva. Náš příspěvek se vztahuje hlavně k posledním dvěma komponentám. Více podrobností o didaktických znalostech obsahu naleznete v publikaci (Janík et el., 00); vymezení didaktických znalostí obsahu v českém (resp. česko-německém) vzdělávacím prostředí se věnoval i Kuřina (0, 0). Janík et el. také zkoumali možnosti rozvíjení didaktických znalostí obsahu, v publikaci (00) zmiňují čtyři metody takového rozvíjení: analýza kurikulárních materiálů a příprav na výuku; reflexe výuky a využití videozáznamu; akční výzkum; v angličtině subject matter content knowledge, zkr. SMK v angličtině pedagogical content knowledge, zkr. PCK

5 0 0 vzdělávací kurzy a workshopy.. Znalostní kvarteto V kontextu prvostupňové matematiky se výzkumu učitelových znalostí vázaných na obsah dlouhodobě věnují Rowland a jeho spolupracovníci. Jako součást studie podrobně popsané v publikacích (Rowland, Huckstep & Thwaites, 00; Rowland, Turner, Thwaites & Huckstep, 00; Rowland, Turner & Thwaites, 0) pořizovali videozáznamy hodin matematiky během souvislých praxí studentů závěrečných ročníků studia učitelství pro. stupeň. Při kvalitativní analýze videozáznamů v designu zakotvené teorie identifikovali celkem 0 kategorií učitelových znalostí, které mají významný vliv na dění ve třídě, a posléze tyto kategorie roztřídili do čtyř skupin, tzv. dimenzí: základní znalosti (teoretická průprava učitele a jeho přesvědčení); znalosti reprezentací (způsob předvedení učiva, využití pomůcek, analogie, příklady, názorné ukázky); znalosti souvislostí (návaznost učiva v rámci hodiny i mezi hodinami, správné řazení úloh a příkladů); znalosti v nepředvídaných situacích (reakce na nečekané či neplánované události). Takto vytvořené schéma nazvali znalostní kvarteto. Rowland et al. (00) zmiňují i Shulmanovu poznatkovou bázi učitelství a přibližně vymezují vztah dimenzí znalostního kvarteta a (didaktických) znalostí obsahu: - základní znalosti zahrnují většinu znalostí obsahu; - znalosti reprezentací jsou většinou didaktickými znalostmi obsahu; - znalosti souvislostí učitelovy vlastní jsou podmnožinou znalostí obsahu, určené pro žáky jsou podmnožinou didaktických znalostí obsahu; - znalosti v nepředvídaných situacích zahrnují kombinaci obou kategorií. V programu konference ICME 0 je Tim Rowland uveden jako spolupředsedající ve studijní skupině věnující se znalostem druhostupňových učitelů, dá se tedy očekávat rozšíření Rowlandovy teorie i mimo prvostupňový rámec. více o zakotvené teorii naleznete např. v knize (Švaříček & Šeďová, 0) v angličtině knowledge quartet; anglické názvy dimenzí: foundation, transformation, connection, contingency; vlastní překlad

6 V tomto příspěvku se mj. budeme podrobněji věnovat čtvrté dimenzi znalostního kvarteta a její kategorii "reakce učitele na podněty žáků". Tato kategorie se týká schopnosti učitele reagovat přesvědčivě, uvážlivě a zasvěceně na neočekávané ústní či písemné nápady, návrhy a názory žáků Concept Cartoons V předkládané studii se jako diagnostická pomůcka objevují kreslené obrázky zvané Concept Cartoons. Název Concept Cartoons (jako množné číslo od Concept Cartoon) vymysleli v roce Brenda Keoghová a Stuart Naylor, o dva roky později pak publikovali o Concept Cartoons jako výukové pomůcce svůj první příspěvek v odborném časopise (Keogh & Naylor, ). V rozporu s významem anglického slova cartoon nejsou Concept Cartoons kreslené vtipy ani obrázkové seriály, ale s obojím mají cosi společného: každý Concept Cartoon je jednoduchý kreslený obrázek znázorňující bublinový rozhovor několika dětí. Děti se nacházejí v jim známém prostředí (školním či mimoškolním), zobrazená situace je převzata z každodenního života, texty v bublinách jsou stručné a používají jednoduchý jazyk. Děti prostřednictvím bublin vyjadřují svůj vlastní názor, nebo reagují na názor jiného dítěte ze skupinky. Důležité je, že žádné dítě nevystupuje nadřazeně, jednotlivé názory jsou rovnocenné. V bublinách se objevují různé alternativní pohledy na zobrazovanou situaci; některé jsou správné, jiné nesprávné, u některých může být správnost nejasná nebo podmíněná určitými okolnostmi. V některých bublinách může být blíže naznačeno diskutované téma nebo nepřímo položena otázka. Jedna z bublin obsahuje místo textu otazník, jako zdůraznění toho, že mohou existovat i jiné názory, na obrázku dosud neuvedené. Jeden z prvních Concept Cartoons naleznete na Obr.. Na tomto obrázku ovlivňují pravdivost jednotlivých alternativ hned dva faktory: aktuální počasí a materiál, ze kterého je kabát vyroben. Při vhodné kombinaci těchto faktorů může být pravdivá každá alternativa. Jako výuková pomůcka jsou obrázky Concept Cartoons obvykle nabízeny žákům s otázkami Co si myslíš ty? cartoon n. karikatura, kreslený vtip; obrázkový seriál kreslený film, groteska (Fronek, )

7 Které z dětí na obrázku má pravdu? Proč? Co můžeme doplnit do prázdné bubliny místo otazníku? a žáci diskutují o odpovědích na tyto otázky. Podobné obrázky nabízeli ve svých učebnicích pro. stupeň základní školy také Kittler, Koman, Kuřina a Tichá (např. Kittler, ; viz Obr. ), a to jako nástroj k překlenutí rozdílu mezi neformálním běžným jazykem a formálním jazykem matematiky Concept Cartoons jako výuková pomůcka v přírodovědném vzdělávání Jak napovídá Obr., Concept Cartoons vznikly původně jako výuková pomůcka určená pro podporu výuky přírodovědných předmětů na prvním a druhém stupni základních škol. Za více než 0 let své existence se ve Velké Británii staly nedílnou součástí výuky na mnoha základních školách, univerzitách (pedagogických fakultách) a v kurzech dalšího vzdělávání učitelů. První větší pedagogický výzkum související s Concept Cartoons mapoval reakce žáků, budoucích učitelů a učitelů na použití Concept Cartoons ve výuce (Keogh & Naylor, ). Tento výzkum ukázal většinovou pozitivní reakci žáků, zvýšení motivace žáků a lepší zapojení žáků do výuky. Při pozorování dění ve třídě se ukázalo, že diskuse se zúčastňují i žáci, kteří se jinak běžně zdráhají mluvit nebo projevit svůj názor. Podle autorů studie je jedním z možných vysvětlení, že při používání Concept Cartoons nejsou žáci posuzováni učitelem, ale sami posuzují názory někoho jiného (dětí na obrázku). Pokud se později ukáže, že názor byl nesprávný, žák může svést vinu za chybu na dítě z obrázku. Jiná studie (Naylor, Keogh & Downing, 00) se věnovala podobě diskuse a kvalitě žákovských argumentů a jako pro argumentaci nejvhodnější formu použití Concept Cartoons vyhodnotila diskusi v malých skupinkách. Tato studie prokázala, že nesoulad v názorech, který panuje mezi dětmi na obrázku, povzbuzuje žáky k účasti v diskusi a k přednesení vlastního názoru, a že takto iniciovaná diskuse může mít podobu smysluplné argumentace. Podrobnosti o dalších pedagogických výzkumech souvisejících s použitím Concept Cartoons ve výuce přírodovědných předmětů naleznete v souhrnném přehledu (Naylor & Keogh, 0). v angličtině science teaching and learning; ve školním prostředí je science označením pro skupinu předmětů zahrnující biologii, fyziku a chemii, a to na všech stupních škol, včetně propedeutik

8 Obr. : Jeden z prvních Concept Cartoons; obrázek převzat z (Naylor & Keogh, 00: č..), vlastní překlad. Obr. : Obrázek z učebnice Matematika pro. ročník základní školy (Kittler, : s. ).

9 Česká odborná veřejnost se s výukovou pomůckou Concept Cartoons poprvé blíže seznámila díky Edu van den Bergovi, který se zúčastnil několika projektů na podporu přírodovědného vzdělávání realizovaných v ČR a podělil se zde o své zkušenosti s využitím Concept Cartoons při plánování laboratorních pokusů (0, 0). Na něj navázala Hejnová (0) se svou publikací o využití Concept Cartoons v hodinách fyziky. 0. Concept Cartoons jako diagnostická pomůcka v přírodovědném vzdělávání Brenda Keoghová a její kolegové použili Concept Cartoons také jako diagnostickou pomůcku, a to pro zjištění úrovně přírodovědných znalostí vysokoškolských studentů na začátku prvního roku studia učitelství (Keogh, Naylor, Boo & Feasey, ). Každému ze studentů byla předložena sada patnácti Concept Cartoons se společnými otázkami Které děti mají pravdu? a Proč?. Odpovědi na otázky byly obodovány, hodnoceno bylo celkové porozumění zobrazené situaci a správnost argumentů (S. Naylor, osobní konzultace,.. 0). Studenti s nízkým bodovým ziskem byli v prvním ročníku studia povinni absolvovat doplňující přírodovědný kurz. Ve své studii využila Concept Cartoons i Michaela Minárechová (0) jejich prostřednictvím zjišťovala žákovské představy o vybraných přírodních jevech. 0. Concept Cartoons jako výuková pomůcka v matematickém vzdělávání Poté, co se Concept Cartoons osvědčily v přírodovědném vzdělávání, se začaly ve Velké Británii používat i při výuce matematiky (Dabell, 00; Dabell, Keogh & Naylor, 00). Podobně jako v případě přírodovědných Concept Cartoons obsahují bubliny matematicky zaměřených Concept Cartoons rozličné alternativní pohledy na zobrazenou situaci. Obvykle jsou tyto alternativní pohledy inspirovány různými interpretacemi pojmů souvisejících se zobrazenou situací, různými způsoby matematizace zobrazené situace, různými cestami hledání řešení zobrazeného problému, různými způsoby interpretace nalezených řešení, nebo různými podmínkami, které mohou zobrazenou situaci ovlivňovat. Na téma Concept Cartoons jako výukové pomůcky v matematickém vzdělávání nebyl proveden žádný větší pedagogický výzkum, tiše se předpokládá, že výsledky vzešlé z velkých výzkumů za každý Concept Cartoon jako celek obdržel student buď 0 bodů, nebo bod

10 přírodovědných (zvýšení motivace a lepší zapojení žáků do výuky, podpora argumentace apod.) jsou obecného charakteru a nezávisí na konkrétním vyučovacím předmětu. 0. Concept Cartoons jako diagnostická pomůcka v matematickém vzdělávání Při prvním setkání s Concept Cartoons (v roce 0) nás kromě jejich bezesporného významu pro výuku žáků zaujala i skutečnost, že jednotlivé obrázky znázorňují různé názory dětí na nějakou situaci. Svým způsobem tak vlastně imitují situaci ve třídě. Pro didaktika nebo učitele s praxí je taková situace předvídatelná, ale pro budoucího učitele (např. studenta, který zatím nemá žádné zkušenosti z oborově didaktických přednášek nebo z vlastní pedagogické praxe) může být nepředvídatelná. V tomto smyslu lze každý Concept Cartoon chápat jako model nepředvídané situace. Podle Rowlanda (viz.) se v nepředvídaných situacích uplatňují znalosti obsahu i didaktické znalosti obsahu, což nás dovedlo k otázce, zda je možné využít Concept Cartoons k analýze těchto znalostí. 0. Přípravná studie Vzhledem k tomu, že Concept Cartoons nebyly původně určeny k diagnostice učitelových znalostí, ale k podpoře žáků ve třídě, bylo nejprve nutno ověřit, jestli a jaké Concept Cartoons jsou pro diagnostiku vhodné. Vlastnímu výzkumnému šetření tak předcházela přípravná studie.. Výzkumná otázka přípravné studie "Jaké typy Concept Cartoons jsou vhodné pro diagnostiku znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu?". Účastníci přípravné studie Studie se zúčastnilo studentů různých ročníků vysokoškolského studia učitelských oborů Učitelství pro. stupeň ZŠ a Učitelství pro. stupeň ZŠ, v prezenční i kombinované formě. Nikdo z účastníků této studie se nebyl účastníkem hlavního výzkumného šetření. 0

11 0 0. Organizace přípravné studie Přípravná studie proběhla ve dvou fázích... První fáze přípravné studie Z originální sady Concept Cartoons (Dabell, Keogh & Naylor, 00) byly v první fázi vybrány obrázky, které se lišily typem zobrazené situace ( školní a mimoškolní aktivity), typem textu v bublinách (bubliny s výsledky, bubliny s postupy řešení a výsledky, bubliny s radami chybujícímu žákovi) a počtem bublin se správnými odpověďmi. Studentům byly tyto obrázky předloženy ve formě pracovního listu (každý obrázek na zvláštním listu papíru) s následujícími pokyny: U každého obrázku okomentujte jednotlivé názory v bublinách takto: ) Napište, s kterým názorem nejvíce souhlasíte, tj. který je Vám nejbližší. ) Napište, s kterým názorem rozhodně nesouhlasíte. ) Rozhodněte, které názory jsou správné a které chybné. Své rozhodnutí zdůvodněte. ) U chybných názorů se pokuste odhalit, proč vznikly. ) Vysvětlete autorům chybných názorů, kde udělali chybu. Poraďte jim, jak tuto chybu napravit. ) Vymyslete text, který by mohl být v bublině s otazníkem nezáleží na tom, jestli bude správný nebo chybný. Může souviset s nějakým jiným správným řešením/postupem nebo nějakou další chybnou úvahou. Studenti pracovali samostatně, na vyplnění listů měli cca 0 minut. Otázky až mohou na první pohled vyvolávat dojem, že jsou stejné, ale není tomu tak jejich účelem je odhalit rozdíl mezi znalostmi obsahu a didaktickými znalostmi obsahu. Originální Concept Cartoons nemají děti na obrázcích nijak pojmenované (podobně jako na Obr. ). Při vyplňování pracovních listů s první skupinou studentů se však někteří studenti ozvali, že neví, jak se mají při vyplňování listů na jednotlivé děti z obrázků odkazovat. Nechali jsme je tedy doplnit k dětem písmena (A, B, ) a pro další skupiny studentů jsme již připravili obrázky se jmény jako na Obr..

12 Obr. : Concept Cartoon s výsledky, nově vytvořený; obrázek prázdné tabule a dětí s prázdnými bublinami byl převzat z (Dabell, Keogh & Naylor, 00: č..). Data z pracovních listů jsme zpracovali kvalitativně, za použití otevřeného kódování (Švaříček & Šeďová, 0), soustředili jsme se na projevy znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu. Podrobný rozbor části výsledků první fáze přípravné studie související se studenty druhého a třetího ročníku oboru Učitelství pro. stupeň ZŠ naleznete v (Samková & Hošpesová, 0). 0.. Tvorba Concept Cartoons pro druhou fázi přípravné studie Pro druhou fázi přípravné studie jsme vytvořili vlastních obrázků některé vznikly pouhou úpravou textu jedné či více bublin v originálních Concept Cartoons (Dabell, Keogh & Naylor, 00), jiné zcela nově. Přibyly i nové typy textu v bublinách, např. vyjádření se k podmínkám platnosti tvrzení.

13 0 0 Při tvorbě nových Concept Cartoons jsme do bublin umisťovali obvyklé i méně obvyklé představy žáků, rozličné postupy řešení (správné i chybné), někdy i záměrně připravené věrohodně vypadající mylné názory. Inspirovali jsme se vlastními zkušenostmi z výuky, zkušenostmi kolegů i výsledky pedagogických výzkumů (Tichá & Macháčková, 00; Hejný & Stehlíková, ; Kořínek, ; Ryan & Williams, 0; aj.). Concept Cartoon na Obr. byl např. vytvořen na základě výzkumu Bany, Farrella a McIntoshe (), jeho tvorba je podrobně popsána v publikaci (Samková, Tichá & Hošpesová, 0)... Druhá fáze přípravné studie Pracovní listy s nově vytvořenými obrázky jsme předkládali jednotlivě různým skupinám studentů, za stejných podmínek jako v první fázi (viz..). Data jsme opět zpracovali kvalitativně.. Závěry přípravné studie Porovnáním výsledků z první a druhé fáze přípravné studie se ukázalo, že pro zjišťování znalostí obsahu a didaktických znalostí obsahu je vhodné kombinovat Concept Cartoons, jejichž bubliny stručně naznačují postup řešení a výsledek (např. Obr. ), a Concept Cartoons, jejichž bubliny uvádějí pouze výsledky (např. Obr. ). U obrázků prvního typu mohou respondenti komentovat jak postupy, tak i výsledky. Mohou hledat chyby v postupech vedoucích k chybným výsledkům, ale i chyby v postupech vedoucích ke správným výsledkům. U obrázků druhého typu mohou respondenti komentovat pouze výsledky, což zjednodušuje rozhodování u správných výsledků, ale komplikuje rozhodování u chybných výsledků. Pro odpověď na otázky a se tak respondent musí pokusit odhadnout, jaké chybné úvahy nebo postupy by mohly uvedenému chybnému výsledku předcházet. Během přípravné studie se potvrdila diagnostická funkce otázek až : studenti, kteří ještě neabsolvovali žádný kurz didaktiky matematiky, pro všechny tři otázky poměrně často používali jednu společnou odpověď, ale u studentů s absolvovaným kurzem didaktiky matematiky jsme tento jev nezaznamenali.

14 Pro vlastní výzkum jsme na základě přípravné studie vybrali čtyři originální Concept Cartoons (např. Obr. ) a čtyři jsme nově vytvořili (např. Obr. ). Obr. : Concept Cartoon s postupy a výsledky; převzato z (Dabell, Keogh & Naylor, 00: č..), přidána jména, vlastní překlad.

15 Obr. : Nově vytvořený Concept Cartoon, inspirovaný úlohou z (Řídká et al., 0); obrázek stadiónu s prázdnou cedulí a dětí s prázdnými bublinami převzat z (Dabell, Keogh & Naylor, 00: č..).. Vlastní výzkumné šetření. Výzkumná otázka "Jaké složky didaktických znalostí obsahu v matematice je možné zkoumat prostřednictvím výukové pomůcky Concept Cartoons?" 0. Účastníci výzkumu Účastníky výzkumu byli studenti druhého ročníku pětiletého magisterského studia Učitelství pro. stupeň ZŠ. Výzkumu se zúčastnilo studentů celý studijní ročník. Během druhého ročníku studia tito studenti absolvovali kurz aritmetiky zaměřený na úvod do logiky, úvod do množinové

16 logiky a na číselné obory. Kurzy z didaktiky matematiky budou studenti navštěvovat až v následujícím školním roce. Žádný z účastníků tohoto výzkumu nebyl účastníkem přípravné studie Organizace výzkumu Sběr dat proběhl ve dvou fázích, uprostřed a po skončení školního roku. V každé fázi byly studentům předloženy pracovní listy se čtyřmi obrázky Concept Cartoons, se stejnými pokyny a časovými dispozicemi jako v přípravné studii (viz..). Předkládané Concept Cartoons byly vždy zaměřeny na témata, která studenti na kurzech aritmetiky již měli probraná. Data z pracovních listů jsme zpracovali kvalitativně, za použití otevřeného kódování (Švaříček & Šeďová, 0). Jako relevantní pro tuto studii vzešly z analýzy následující kategorie kódů: A) Kódy související přímo s obrázkem a jeho kompozicí typ zobrazené situace, typ textů v bublinách, typy a množství chyb v bublinách, apod. B) Kódy související se spontánní (okamžitou) reakcí na názory v bublinách. C) Kódy související s promyšlenou reakcí na názory v bublinách - rozpoznání správných a chybných odpovědí; - rozpoznání postupů použitých dětmi, identifikace příčin chyb. Záměrně rozlišujeme kategorie B a C, neboť se domníváme, že v souvislosti s nepředvídanými situacemi ve třídě je okamžitá reakce učitele na názory žáků velice důležitá. Předpokládáme, že při práci s Concept Cartoons může být takový typ reakce vyprovokován otázkami a (viz seznam otázek v..), neboť tyto otázky nevyžadují žádné zdůvodnění odpovědí. Zatímco otázky až vedou spíše k promyšleným odpovědím, a tedy k reakcím spadajícím pod kategorii C.. Zjištění výzkumu Pro ilustraci výsledků výzkumu jsme z každé fáze vybrali jeden Concept Cartoon.

17 0. Concept Cartoon na téma sčítání dvouciferných čísel (Obr. ) Tento Concept Cartoon je překladem originálního obrázku (Dabell, Keogh & Naylor, 00: č..). Velice se osvědčil v přípravné studii, a tak jsme ho nezměněný zařadili i do vlastního výzkumu. Pro vytvoření lepší představy o diagnostických možnostech tohoto obrázku zařazujeme do přehledu i některé reakce respondentů z přípravné studie (vybíráme z těch, kteří v době přípravné studie také studovali druhý ročník oboru Učitelství pro. stupeň ZŠ). Pro odlišení budeme respondenty z přípravné studie označovat písmenem P, respondenty z hlavní studie písmenem S. Pro respondenty nebylo obtížné vyřešit příklad + = a zjistit, že všechny děti kromě Jany příklad vypočítaly chybně odpověď na otázku tak byla jednoduchá. Zajímavé reakce se ale objevily v odpovědích na ostatní otázky. 0.. Honza Pro diagnostiku hodně přínosné byly reakce na Honzovu bublinu obsahující chytrý postup (využití blízkosti obou sčítanců ke stejné celé desítce), ale s chybou v posledním kroku. Zaznamenali jsme několik různých přístupů k této záležitosti: Přibližně třetina studentů označila Honzu jako toho, s kým nejvíce nesouhlasí. Někteří z nich tak učinili přesto (nebo možná právě proto), že nedokázali odhalit, jaká úvaha se za jeho postupem skrývá: P ) Nejvíce nesouhlasím s Honzou. ) Kde vzal Honza tu 0? Někteří sice objevili, kde asi vzal Honza čísla 0 a ve svém postupu, ale jejich souvislost se správným řešením již neodhalili. Honzovi neporadili, jak svou chybu napravit: S ) Honza podle mne zaokrouhlil obě dvě čísla a ty vynásobil dvěma. Potom asi přičetl sečtená čísla, která chyběla do 0 na obou stranách (pouze domněnka). ) Viz ) + procvičit sčítání a odčítání Přepisy z pracovních listů uvádíme ve tvaru: číslo respondenta (např. P) číslo otázky (např. ) odpověď nebo část odpovědi na tuto otázku Pokud respondent své odpovědi nečlenil podle čísel otázek, je číslo otázky v přepisu vynecháno.

18 0 Jiní s Honzou nejvíce nesouhlasili přesto, že jeho postup a chybu v něm dokázali odhalit i (více či méně úspěšně) zdůvodnit. Takových byla přibližně třetina: P ) Rozhodně nesouhlasím s Honzou. ) Honza špatné řešení ) Honza to úplně celé popletl. ) Honza potřebuje vysvětlit celé sčítání znovu. Místo toho, aby od 0 = 0 odečetl, tak je přičetl. S ) S Honzou. ) Honza číslo měl od celkového součtu odečíst (ne přičíst). ) Honza musím si uvědomit, že do 0 mi chybí a do další 0 mi chybí (tzn., že nemám celé 0ky a musím od nich odečíst to, co mi chybí) Jeden z respondentů místo odpovědí na otázky až pouze vyjádřil názor na každou bublinu a odpověď na otázky a si nechal na závěr: S Honza mohl by si udělat x0, ale pak tu trojku by si musel odečíst a ne přičíst. (Honza si spletl odčítání a sčítání). Nejvíc nesouhlasím s Honzou. Je to moc složité. Zbytečně. 0 Někteří respondenti Honzův postup dokázali ocenit a upozornili ho na chybu v posledním kroku: S Honza Fajn nápad, ale zapomněl, že při vytvoření dvou čtyřicítek zvýšil jedno číslo o a druhé o (celkem o ), proto je musí od 0 (0+0, tj. 0) odečíst, nikoliv číslo ještě zvyšovat. S Honza také zvolil správný postup, ale v posledním kroku udělal chybu, kdy přičetl, místo odečetl. Vysvětlení: Když přidá do jedné 0 navíc a do druhé navíc, potom tato čísla musí od výsledku odečíst... Eva Také Evina bublina vyvolala zajímavé reakce. Podobně jako u Honzy se objevili respondenti, kteří s Evou rozhodně nesouhlasili. Bylo jich sice méně, ale jejich nesouhlas byl o to důraznější:

19 0 P0 ) Rozhodně nesouhlasím s Evou. ) Eva dělá součet náhodný. S ) Eva. ) Eva neumí rozeznat desítky od jednotek. S ) Rozhodně nesouhlasím s Evou ) Eva nemohu sčítat čísla +, protože je na místě desítek, tudíž je to číslo 0. Mnoho respondentů mělo potíže obhájit začátek Evina postupu, přitom někteří z nich byli jednomu z možných vysvětlení takového postupu opravdu blízko: S ) Nesouhlasím s Evou. ) Eva Vypadá, že nezná postup u sčítání. Pokud by si to ale napsala pod sebe a sečetla desítky spolu a jednotky zvlášť, mohla by dojít ke správnému výsledku. Několik respondentů dokázalo Evin postup obhájit: S Eva Úvaha by byla bývala správná, kdyby Eva nezapomněla, že + jsou z řádu desítek, nikoliv jednotek. Pak by tedy výslednou šestku přičetla pouze k jedničce z čísla. Dostala by výsledek. Většina respondentů však považovala Evin postup za chybný od samého začátku: S ) Eva: a je neuvědomila si, že vyjadřují počet desítek, tudíž musí počítat 0 a 0 je Terka Přestože postup Terky je z nabízených variant asi nejvíce problematický a mohl by indikovat hluboké neporozumění, mezi respondenty vyvolal nejmenší "vášně". Pouze tři respondenti uvedli Terku jako toho, s kým rozhodně nesouhlasí: S ) Terka ) Terko, nepleť si "přidat" a "sčítat". V příkladu musíme sečíst 0 a, ne přidat.

20 0 Ostatní většinou konstatovali, že Terka čísla místo sečtení pouze dala za sebe, ale nepřikládali tomu nějaký větší význam: S ) Terka sečetla desítky zvlášť a jednotky zvlášť a myslela si, že se to píše vedle sebe. ) Terka 0 a 0 je správně, také, ale 0 a měla sečíst a ne je napsat vedle sebe Jednoho respondenta Terčin postup zastihl nepřipraveného a v pracovním listu to přiznal: S0 ) Terka chybné, nepřičetla, ale napsala to za 0 ) Terka protože neumí sčítat, ale jen napsat číslo za číslo, nevím, co napsat, je to úplně špatně ) Terko! Ta čísla sečti dohromady a ne piš za sebe! Nemůže ti vyjít č. > 00! 0. Concept Cartoon na téma zlomky (Obr. ) Tento Concept Cartoon byl respondentům předložen během druhé fáze výzkumu. Je nově vytvořený, inspirovaný jednou z méně úspěšných maturitních úloh 0. Z originální sady Concept Cartoons bylo použito pouze pozadí obrázku s dětmi a prázdnými bublinami (Dabell, Keogh & Naylor, 00: č..). Při tvorbě jsme inovativně použili takovou kombinaci typů textů v bublinách, která se v originální sadě Concept Cartoons nevyskytuje: tři bubliny obsahují postup řešení a výsledek (chybný), čtvrtá bublina obsahuje jen výsledek (jediný správný) a odkaz na neznámý obrázek, který prý dítěti pomohl při řešení. Obsahy bublin byly vytvořeny na základě rozboru maturitních výsledků (Řídká et al., 0) a na základě mylných představ žáků uvedených v publikaci Tiché a Macháčkové (00). Bublina vlevo nahoře obsahuje nejčastěji se vyskytující mylný názor. Naši respondenti byli o něco úspěšnější než maturanti, s Tondou jich souhlasilo procent, zbylých procent souhlasilo s Pavlou. 0 Text úlohy: Na koncert přišlo 00 osob, tedy o čtvrtinu osob více, než organizátoři očekávali. Vypočtěte, kolik osob organizátoři očekávali. (Centrum pro zjišťování výsledků vzdělávání, 0: s. ); úspěšnost úlohy při maturitě procent, nejčastější chybná odpověď 00 osob (Řídká et al., 0). 0

21 Z respondentů, kteří souhlasili s Pavlou, jich téměř polovina rozhodně nesouhlasila s Tondou. Někteří z nich zároveň přiznali, že je to z toho důvodu, že Tondovi vůbec nerozumí, že nechápou, jakým postupem mohl k číslu 00 dojít: S ) Nesouhlasím s Radkem a Tondou. ) = ) = ) Tondův názor není správný. Jeho uvažování jsem zcela nepochopila. Část respondentů uváděla opravdu zvláštní vysvětlení toho, jak Tonda mohl dojít ke svému výsledku: S ) = ) Tonda počítal S Tonda tento názor je nejvíce chybný nejprve odečetl čtvrtinu (000) a poté přičetl z každé čtvrtiny 00 S ) Tonda zřejmě si dělal "koláč" a do počtů započítal i nulu tedy výsledek mu vyšel = 00 Respondent S doplnil svou úvahu obrázkem (Obr. ). 0 Obr. : Ukázka z pracovního listu (S). Objevily se i popisy velice pravděpodobných způsobů, jak by Tonda mohl postupovat, avšak tyto postupy jejich autoři zároveň odmítli jako nesprávné: S ) Tonda ) Tonda nejspíš si namaloval obrázek, kde měl čtyři čtvrtiny a tu jednu ještě přičetl, tudíž částku 000 dělil. ) Tonda namaluj si obrázek a ten počet 000 rozdělíš do kolika dílů, když chceš zjistit /?

22 Respondenti, kteří s Tondou souhlasili, podpořili svůj souhlas různě. Někteří nabídli obrázek (viz Obr. ), jiní si sami vyřešili úlohu bez obrázku a porovnali svůj výsledek s Tondovým. 0 0 Obr. : Ukázky ze čtyř různých pracovních listů, na kterých respondenti souhlasili s Tondou (S, S, S a S). Dva respondenti úlohu vůbec neřešili. Správnost Tondova výsledku ověřili zkouškou a u ostatních postupů uvedli důvody, proč si myslí, že jsou chybné: S0 ) Tonda správně, 00 + čtvrtina = 000 Pavla čtvrtina ze včerejšího počtu, ne dnešního Radek špatně, když včera bylo nějaké množství a dnes o / více, tak včera nemohlo být více lidí než dnes (větší číslo 000 hloupost) S ) Pavla kdyby včera přišlo 000 diváků, jedna čtvrtina z nich by byla 00. Což nám nedá 000, ale pouze 00. Karel kdyby přišlo 000 diváků včera, byla by jedna čtvrtina 000 a ty bychom dnes přičetli. 000 diváků přišlo ale až dnes. Radek kdyby byla pravda to, co říkal, v zadání by bylo psáno: Počet diváků: 000, to je čtvrtina.

23 0 0. Závěry výzkumného šetření V této studii jsme představili výukovou pomůcku zvanou Concept Cartoons jako pomůcku diagnostickou. Provedené výzkumné šetření prokázalo, že při vhodném výběru konkrétních obrázků je možno obrázky Concept Cartoons využít pro zjišťování úrovně didaktických znalostí obsahu. Výsledky přípravné studie ukázaly, že takovým vhodným výběrem mohou být kombinace Concept Cartoons dvojího typu (bubliny s postupy a výsledky, bubliny s výsledky). Jak ukázala jednotlivá zjištění, Concept Cartoons jsou flexibilním diagnostickým nástrojem a s jejich pomocí je možné sledovat učitelovy znalosti z mnoha pohledů. Pokud použijeme Concept Cartoon s bublinami obsahujícími postupy i výsledky, je možné rozlišovat mezi znalostmi obsahu a didaktickými znalostmi obsahu v různých situacích: když respondent sám umí problém vyřešit (znalost obsahu), ale není schopen dítěti z obrázku správně poradit, kde udělalo chybu a jak by ji mohlo napravit (chybějící didaktické znalosti obsahu): např. Honza a S; když respondent sám umí problém vyřešit, ale není schopen určit důležitost jednotlivých součástí řešení, a tak nesprávně určí příčinu chyby: např. Honza a P. když respondent sám umí problém vyřešit, ale není schopen rozpoznat jiný běžně používaný postup, ve kterém je v jednom kroku chyba: např. Honza a P, Eva a P0; když respondent sám umí problém vyřešit, ale nerozumí postupu s chybou, který použilo dítě, a tak místo rady, jak chybu v postupu opravit, nutí dítě do "svého" postupu: např. Eva a S. Tento typ Concept Cartoons také zviditelní respondenty, kteří mají tendenci rozhodně odmítat postupy, které sami nepochopili (případ Honzy, Evy) nebo které jim připadají moc složité (Honza a S). A také respondenty, kteří se moc nesnaží najít příčinu chyb v postupech dětí (např. Eva a P0). Ukázalo se, že respondentům více vadí, když dítě zvolí "chytrý" postup a v jeho posledním kroku udělá chybu (Honza), než když provádí úpravy zcela mimo kontext (Terka). Kromě nízké úrovně didaktických znalostí obsahu odhaluje tento typ Concept Cartoons i úroveň vysokou: např. když respondent umí dítě upozornit na chybu v postupu a umí mu jasně poradit, proč a jak chybu napravit: např. Honza a S, Eva a S. Pro potřeby výzkumu jsme také vytvořili Concept Cartoon, na kterém je správná odpověď uvedena v jediné bublině, která neobsahuje postup, ale odkazuje na neznámý obrázek (bubliny

24 0 obsahující postupy jsou všechny chybné). Zde se projevila nízká úroveň znalostí obsahu, když respondenti neuměli úlohu sami správně vyřešit a vybrat bublinu se správnou odpovědí, i úroveň vyšší, když některé respondenty napadlo "provést zkoušku" a tím se přímému řešení vyhnout (S, S0). Nízká úroveň didaktických znalostí obsahu byla objevena u respondentů rozhodně odmítajících výsledek, u kterého neví, jak k němu dítě došlo (např. Tonda a S), a také u respondentů nepřiměřené kreativních, kteří jako možné vysvětlení jednoho z výsledků nabízeli nerealistické mylné představy (např. Tonda a S), některé zcela nesouvisející s řešenou úlohou (např. Tonda a S). Vyšší úroveň didaktických znalostí obsahu předvedli respondenti, kteří sice úlohu sami neřešili (prováděli pouze zkoušku), ale každému dítěti s chybným názorem dokázali vysvětlit, proč jeho názor nemůže být správný (např. S0, S). Ukázal se také diagnostický význam vizualizace snahy některých respondentů o vizualizaci neznámého postupu odhalily hluboká neporozumění obsahu (např. Tonda a S). 0. Závěrečná poznámka Diagnóza učitelových znalostí se obvykle provádí prostřednictvím analýzy videozáznamů pořízených během jeho výuky ve třídě. Oproti videozáznamům mají Concept Cartoons několik výhod: jsou kdykoliv dostupné, nevyžadují žádné technické vybavení, děti nemusejí být při diagnostice přítomné a obrázky je možné připravovat "na míru" přizpůsobit je podtypu sledovaných znalostí, úrovni znalostí, obtížnosti řešeného problému, konkrétnímu učiteli, určitému typu situace. Concept Cartoons sice představují pouze model možné situace ve třídě, ale dle našeho názoru má jejich využití v přípravě budoucích učitelů velký potenciál. Poděkování Tato studie byla realizována s podporou projektu GAČR -0S Zkvalitňování znalostí matematického obsahu u budoucích učitelů. stupně prostřednictvím badatelsky orientované výuky.

25 0 0 Použitá literatura Bana, J., Farrell, B. & McIntosh, A. (). Error patterns in mental computation in years. In B. Atweh & S. Flavel (Eds.), Galtha: Conference Proceedings of the th Annual Conference of MERGA (-). Darwin: MERGA. Berg, E. van den (0). Didaktická znalost obsahu v laboratorní výuce: Od práce s přístroji k práci s myšlenkami. Scientia in educatione, (), -. Berg, E. van den (0). Learning to investigate with concept cartoons. In V. Koudelková & L. Dvořák (Eds.), Dílny Heuréky 0 (-). Praha: Nakladatelství PK. Centrum pro zjišťování výsledků vzdělávání (0). Matematika Didaktický test MAMZDC0T0. Dostupné z html Dabell, J. (00) Using Concept Cartoons. Mathematics Teaching, 0, -. Dabell, J., Keogh, B. & Naylor, S. (00). Concept Cartoons in Mathematics Education. Sandbach: Millgate House Education. Fronek, J. (). Anglicko-český, česko-anglický slovník. Praha: LEDA. Hejnová, E. (0). Konceptuální úlohy pro aktivní učení na základní škole. In Moderní trendy v přípravě učitelů fyziky (-). Plzeň: Západočeská univerzita. Hejný, M. & Stehlíková, N. (). Zkoumání číselných představ dítěte a žáka. Pokroky matematiky, fyziky a astronomie, (), -. Janík, T. (00). Význam Shulmanovy teorie padagogických znalostí pro oborové didaktiky a pro vzdělávání učitelů. Pedagogika, (), -0. Janík, T. et al. (00). Pedagogical content knowledge nebo didaktická znalost obsahu? Brno: Paido. Janík, T. et al. (00). Možnosti rozvíjení didaktických znalostí obsahu u budoucích učitelů. Brno: Paido.

26 0 0 Keogh, B. & Naylor, S. (). Learning in science: another way in. Primary Science Review,, -. Keogh, B. & Naylor, S. (). Concept cartoons, teaching and learning in science: an evaluation. International Journal of Science Education, (), -. Keogh, B., Naylor, S., Boo, M. de & Feasey, R. (). The use of concept cartoons as an auditing tool in initial teacher training. Příspěvek prezentovaný na konferenci ESERA, Kiel, Německo. Kittler, J. (). Matematika pro. ročník základní školy, učebnice. Praha: Matematický ústav AV ČR. Kořínek, M. (). K otázce spojů v nižších ročnících ZDŠ. Pedagogika, (), -0. Kuřina, F. (0). Tři pokusy řešit neřešitelné. Pedagogika, (), -. Kuřina, F. (0). Didaktické znalosti obsahu a matematické vzdělávání učitelů. Pedagogická orientace, (), -0. Minárechová, M. (0). Využitie metódy concept cartoons pri modifikácii žiackych predstáv o prírodných javoch. PEDAGOGIKA.SK, (), -. Naylor, S. & Keogh, B. (00). Concept Cartoons in Science Education, nd Edition. Sandbach: Millgate House Education. Naylor, S. & Keogh, B. (0). Concept Cartoons: What have we learnt? Journal of Turkish Science Education, 0(), -. Naylor, S., Keogh, B. & Downing, B. (00). Argumentation and primary science. Research in Science Education,, -. Rowland, T., Huckstep, P. & Thwaites, A. (00). Elementary teachers mathematics subject knowledge: the knowledge quartet and the case of Naomi. Journal of Mathematics Teacher Education,, -. Rowland, T., Turner, F., Thwaites, A. & Huckstep, P. (00). Developing primary mathematics teaching. Reflecting on practice with the knowledge quartet. London: SAGE.

27 0 0 Rowland, T., Turner, F. & Thwaites, A. (0). Research into teacher knowledge: a stimulus for development in mathematics teacher education practice. ZDM Mathematics Education,, -. Ryan, J. & Williams, J. (0). Children's mathematics -. Learning from errors and misconceptions. Berkshire: Open University Press. Řídká, E. et al. (0, září). Současný stav maturit z matematiky. Příspěvek na LXIV. Akademickém Fóru Odborné skupiny Organizace výzkumu České fyzikální společnosti JČMF, Praha. Samková, L. & Hošpesová, A. (0, únor). Using Concept Cartoons to investigate future teachers' knowledge. Příspěvek prezentovaný na konferenci CERME, Praha. Samková, L., Tichá, M. & Hošpesová, A. (0). Error patterns in computation in Concept Cartoons. In J. Novotná & H. Moraová (Eds.), International Symposium Elementary Maths Teaching SEMT. Proceedings (0-). Praha: Univerzita Karlova, Pedagogická fakulta. Shulman, L. S. (). Those who understand: knowledge growth in teaching. Educational Researcher, (), -. Shulman, L. S. (). Knowledge and teaching. Foundations of the new reform. Harvard Educational Review, (), -. Švaříček, R. & Šeďová, K. (0). Kvalitativní výzkum v pedagogických vědách. Praha: Portál. Tichá, M. & Macháčková, J. (00). Rozvoj pojmu zlomek ve vyučování matematice. In Podíl učitele matematiky ZŠ na tvorbě ŠVP: Studijní materiály k projektu [CD-ROM]. Praha: JČMF. Libuše Samková (*) lsamkova@pf.jcu.cz Pedagogická fakulta, Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Jeronýmova 0, České Budějovice