Univerzita Karlova v Praze. Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Karel Havlíček

Transkript

1 Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Karel Havlíček Přírodovědné úlohy výzkumu PISA 2009 analýza výsledků českých žáků Katedra didaktiky fyziky Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Dana Mandíková, CSc. Studijní program: Fyzika Studijní obor: Fyzika zaměřená na vzdělávání Praha

2 2

3 3

4 Poděkování Rád bych tímto poděkoval vedoucí bakalářské práce RNDr. Daně Mandíkové, CSc., bez jejíhož trpělivého dozoru by tato práce nevznikla. Její ochota poradit, jak po stránce odborné, tak po stránce formální, byla pro zdárné dokončení této práce klíčová. 4

5 Prohlašuji, že jsem tuto bakalářskou práci vypracoval samostatně a výhradně s použitím citovaných pramenů, literatury a dalších odborných zdrojů. Beru na vědomí, že se na moji práci vztahují práva a povinnosti vyplývající ze zákona č. 121/2000 Sb., autorského zákona v platném znění, zejména skutečnost, že Univerzita Karlova v Praze má právo na uzavření licenční smlouvy o užití této práce jako školního díla podle 60 odst. 1 autorského zákona. V Praze dne podpis 5

6 Název práce: Přírodovědné úlohy výzkumu PISA 2009 analýza výsledků českých žáků Autor: Karel Havlíček Katedra / Ústav: Katedra didaktiky fyziky Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Dana Mandíková, CSc., Katedra didaktiky fyziky Abstrakt: Bakalářská práce se zabývá analýzou výsledků českých žáků v přírodovědné části výzkumu PISA v roce V úvodu je stručně popsána celková charakteristika výzkumu PISA, jakých metod je použito a co je testováno. V souvislosti s tím je vysvětlen pojem přírodovědná gramotnost a blíže popsány testové úlohy a způsob jejich vyhodnocení. Dále práce obsahuje statistiky výsledků českých žáků z let 2000, 2003, 2006 a jvětší část práce se věnuje analýze výsledků přírodovědné části výzkumu z roku 2009 se zaměřením na otázky s fyzikální tématikou. Cílem této analýzy bylo blíže prozkoumat pokles výsledků českých žáků v roce 2009, v jakých úlohách uspěli nejméně respektive nejvíce a zda mají tyto úlohy něco společného. Součástí práce pak jsou i tři mnou vytvořené úlohy typu PISA. Klíčová slova: PISA, 15letí žáci, přírodovědná gramotnost, vědomosti, kompetence Title: Science tasks in PISA 2009 research analysis of Czech pupils results Author: Karel Havlíček Department: Department of Physics Education Supervisor: RNDr. Dana Mandíková, CSc., Department of Physics Education Abstract: This bachelor thesis is devoted to analysis of Czech pupils` results in scientific tasks in PISA 2009 research. Basic characteristic of the PISA research and its methods is given in the beginning of this work. The following chapters contain explanation of the term scientific literacy and descriptions of testing questions and methods of their evaluation. Majority of the work focuses on detailed analysis of results of Czech pupils from year 2009 in science with emphasis on physics. Goal of this thesis was to find correlation between test questions in which Czech pupils achieved either worst or best results. This work also contains 3 model testing questions of PISA type of my own creation. Keywords: PISA, 15-year-old pupils, scientific literacy, knowledge, competence 6

7 Obsah 1. ZÁKLADNÍ INFORMACE O VÝZKUMU PISA POUŽITÉ METODY PREZENTACE VÝSLEDKŮ PŘÍRODOVĚDNÁ GRAMOTNOST VYMEZENÍ PŘÍRODOVĚDNÉ GRAMOTNOSTI PŘÍRODOVĚDNÉ ÚLOHY TYPY OTÁZEK ZPŮSOB VYHODNOCOVÁNÍ PŘEHLED POČTU ÚLOH PŘÍRODOVĚDNÁ ÚLOHA PŘÍRODOVĚDNÁ ÚLOHA CELKOVÉ VÝSLEDKY ČESKÝCH ŽÁKŮ VÝVOJ VÝSLEDKŮ ČESKÝCH ŽÁKŮ V LETECH VÝSLEDKY V PŘÍRODNÍCH VĚDÁCH V PISE ANALÝZA VÝSLEDKŮ V KONKRÉTNÍCH ÚLOHÁCH VÝSLEDKY VŠECH TYPŮ PŘÍRODOVĚDNÝCH ÚLOH PISA ROZDÍLY VE VÝSLEDCÍCH ČESKÝCH ŽÁKU MEZI PISA 2006 A PISA VÝSLEDKY ÚLOH PROLÍNAJÍCÍCH SE ROKY 2000 AŽ VÝSLEDKY VYBRANÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH PISA ROZDÍLY VE VÝSLEDCÍCH ČESKÝCH ŽÁKU MEZI PISA 2006 A PISA 2009 U OTÁZEK S FYZIKÁLNÍ TÉMATIKOU SHRNUTÍ HLAVNÍCH ZJIŠTĚNÍ AUTORSKÉ ÚLOHY MARS ZEMĚTŘESENÍ A SEISMICKÉ VLNY D OBRAZ ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM TABULEK SEZNAM GRAFŮ... 65

8 Úvod Česká republika se od devadesátých let minulého století zapojuje do dvou velkých mezinárodních výzkumů zjišťujících znalosti a dovednosti žáků v oblasti přírodních věd TIMSS a PISA. Zapojení České republiky do mezinárodních výzkumů v oblasti měření výsledků vzdělávání umožňuje srovnání výsledků českých žáků s výsledky žáků dalších zemí. Oba zmiňované výzkumy navíc doprovází rozsáhlá dotazníková šetření, která zjišťují faktory ovlivňující získané vědomosti a dovednosti. Prostřednictvím těchto výzkumu má odborná i laická veřejnost také možnost seznámit se s novými trendy v oblasti hodnocení výsledků vzdělávání. Díky tomu, že se oba výzkumy pravidelně opakují, lze sledovat, jak se mění úroveň vědomostí a dovedností českých žáků s ohledem na změny ve školském systému. Tato bakalářská práce se podrobněji zabývá výsledky českých žáků v přírodovědné části výzkumu PISA Cíle mé práce byly následující: Vybrat a uspořádat data k výsledkům českých žáků v přírodovědných úlohách výzkumu PISA Doplnit celkový přehled výsledků českých žáků v přírodovědných úlohách v časovém vývoji o výsledky z roku Vytvořit přehled výsledků českých žáků z roku 2009 podle vědomostí, kompetencí a kontextu, na které byly úlohy zaměřeny, a podle typu otázek. Provést podrobnější rozbor celkového poklesu výsledků českých žáků v přírodovědné části výzkumu PISA 2009 oproti roku Zjistit, zda existuje nějaké spojení mezi úlohami, v nichž čeští žáci dosahují nejslabších respektive nejlepších výsledků. Podrobněji se zaměřit na otázky, v nichž se výsledky českých žáků nejvýrazněji změnily od roku V této podrobnější analýze se soustředit především na úlohy zaměřené na fyziku a techniku. Vytvořit a opilotovat tři úlohy stejného typu a zaměření jako jsou úlohy z výzkumu PISA. 2

9 Struktura práce: V prvních třech kapitolách popisuji výzkum PISA jako takový. Vysvětluji, čím se zabývá, koho a co testuje a jaké využívá metody. Ve čtvrté kapitole se zabývám celkovými výsledky českých žáků v přírodních vědách. jprve uvádím vývoj výsledků českých žáků v letech Potom se podrobněji věnuji výsledkům z roku 2009 s ohledem na typy otázek, sledované kompetence, vědomosti, situace a kontext. V kapitole páté je podrobná analýza výsledků u jednotlivých přírodovědných otázek. V poslední kapitole jsou mnou vytvořené úlohy stejného typu, jako jsou úlohy výzkumu PISA. 3

10 1. Základní informace o výzkumu PISA PISA (Programme for International Student Assessment) je v současné době jedním z nejdůležitějších a nejznámějších výzkumů v oblasti vzdělávání. Tento výzkum je projektem Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj (OECD). Do výzkumu bylo v roce 2009 zapojeno všech 34 členských zemí OECD a 31 dalších zemí z celého světa. Hlavním cílem tohoto výzkumu je zjistit, zda si žáci na konci povinné školní docházky osvojili vědomosti a dovednosti, které jsou nezbytné pro úspěšné uplatnění v reálném životě. Testováni jsou patnáctiletí žáci ze všech druhů škol. Sledovány jsou jejich dovednosti a znalosti ve třech různých oblastech a těmi jsou mateřský jazyk (čtenářská gramotnost), matematika (matematická gramotnost) a přírodní vědy (přírodovědná gramotnost). Výzkum probíhá v tříletých cyklech, přičemž každý cyklus věnuje zvýšenou pozornost jedné z uvedených oblastí. V roce 2000 byl výzkum zaměřen především na čtenářskou gramotnost, v roce 2003 na matematickou gramotnost a v roce 2006 na přírodovědnou gramotnost. V roce 2009 byla v centru pozornosti opět čtenářská gramotnost. V následující tabulce 1 je vidět vývoj počtu zúčastněných zemí a počet testovaných žáků v ČR. Tabulka 1: Počty zúčastněných zemí, českých žáků a škol ve výzkumu PISA Počet zemí Rok OECD jiné Počet žáků ČR 1 Počet škol ČR Počet skutečně testovaných žáků v mezinárodním vzorku. Národní vzorek byl v některých letech navyšován pro účely dalších národních zkoumání a srovnání. 4

11 1.1 Použité metody Úroveň gramotnosti žáků ve všech sledovaných oblastech je zjišťována prostřednictvím písemného testu, na jehož vyplnění mají žáci dvě hodiny. Tento čas je však pro ohodnocení všech sledovaných vědomostí a dovedností nedostačující. Aby bylo možné prověřit širší spektrum dovedností, aniž by byli žáci příliš vytíženi, je zpravidla testový materiál rozdělen do několika testových sešitů. Žákům je pak přidělen pouze jeden z nich. Například v roce 2000 by testový materiál pokryl celkem sedm hodin čistého času a byl proto rozdělen do devíti sešitů, přičemž každá úloha byla zastoupena v několika z nich. Tímto způsobem je zajištěno, že každá úloha je řešena reprezentativním vzorkem žáků. Všichni testovaní žáci dále vyplňují dotazník, ve kterém odpovídají na otázky týkající se jejich rodinného zázemí, prostředí, ve kterém žijí, jejich názorů a postojů. Součástí žákovského dotazníku jsou také otázky ohledně jejich školy a vyučovacích metod, s nimiž se setkávají. Dotazník mapující situaci v zúčastněných školách dále vyplňují jejich ředitelé a krátký dotazník o výuce čtení vyplňovali v roce 2009 i učitelé českého jazyka. 1.2 Prezentace výsledků Výsledky výzkumu PISA jsou v jednotlivých zemích prezentovány dvěma různými způsoby. Prvním je získaný počet bodů vyjadřujících úspěšnost žáků při řešení testových úloh. Uvádí se jednak průměrné výsledky zemí na třech celkových škálách pro čtenářskou, matematickou a přírodovědnou gramotnost. Pro blíže zkoumanou oblast jsou pak vytvořeny ještě dílčí škály zaměřené na okruhy sledovaných kompetencí a vědomostí. Druhým jsou tzv. úrovně způsobilosti. Žáci jsou rozděleni do šesti úrovní způsobilosti podle dosaženého počtu bodů 2. Žáci na první úrovni způsobilosti dosahují nejnižších výsledků a ovládají pouze nejjednodušší kompetence, šestá 2 Podrobné vymezení toho, co by měli žáci na jednotlivých úrovních umět, lze nalézt pro oblast čtení v [2], pro matematiku v [3] a pro přírodní vědy v [4]. 5

12 úroveň odpovídá nejlepším výsledkům a nejsložitějším kompetencím. Za základní úroveň je v rámci výzkumu PISA stanovena úroveň druhá. Žáci, kteří této úrovně nedosáhnou, mohou mít problémy v dalším studiu a s uplatněním na trhu práce. 6

13 2. Přírodovědná gramotnost 2.1 Vymezení přírodovědné gramotnosti Názory na to, jaké přírodovědné vzdělání by měla škola žákům poskytnout, se s časem a vývojem vzdělávání a společnosti mění. Podle současných názorů žáci nemusí umět velké množství přírodovědných pojmů a poznatků zpaměti. Měli by však ovládat pojmy základní a měli by je být schopni nejen reprodukovat, ale hlavně použít. Důraz je tedy kladen na schopnosti, jako je porozumění důležitým pojmům, rozeznávání osobních názorů od fakty podložených tvrzení, pochopení a osvojení metodiky získávání důkazů pro podporu vědeckých tvrzení a v neposlední řadě porozumění limitů vědy. Pro potřeby výzkumu PISA byla definice přírodovědné gramotnosti stanovena takto: Přírodovědná gramotnost je schopnost využívat přírodovědné vědomosti, klást otázky a z daných skutečností vyvozovat závěry, které vedou k porozumění světu přírody a pomáhají v rozhodování o něm a o změnách působených lidskou činností. ([1], str.7) Za čtyři hlavní složky přírodovědné gramotnosti jsou v rámci výzkumu PISA považovány: a) Vědomosti z přírodních věd a o přírodních vědách. b), které by měli žáci ovládat. c) Kontext, ve kterém se žáci s přírodovědnými problémy setkávají. d) Postoje žáků k přírodním vědám. 7

14 Vztahy mezi jednotlivými složkami jsou graficky znázorněny na následujícím schématu ([1], str.8). Kontext životní situace obsahující prvky přírodních věd a techniky rozpoznávání přírodovědných otázek vysvětlování jevů pomocí přírodních věd používání vědeckých důkazů Vědomosti vědomosti z přírodních věd (o světě přírody) vědomosti o přírodních vědách (o vědě samotné) Postoje reakce na přírodovědná témata zájem uznání hodnoty vědeckého výzkumu odpovědnost Přírodovědné vědomosti Přírodovědné vědomosti jsou děleny na vědomosti z přírodních věd a vědomosti o přírodních vědách. Testované vědomosti z přírodních věd byly vybírány z následujících oblastí: a) neživé systémy (struktura a vlastnosti hmoty, chemické změny, pohyb a síla, energie a její přeměny, vzájemné působení energie a hmoty) b) živé systémy (buňky, člověk, populace, ekosystémy, biosféra) c) systémy Země a vesmíru (struktura systémů Země, energie a změny v systémech Země, historie Země, Země ve vesmíru) d) technické systémy (role techniky, vztah mezi vědou a technikou, důležité principy) Vědomosti o přírodních vědách byly rozřazeny do dvou následujících kategorií: a) vědecký výzkum (vědecké postupy, experiment, měření, práce s daty) b) vědecká vysvětlení (ověření hypotéz, závěry, důkazy, vysvětlení) 8

15 2.1.2 V rámci výzkumu PISA je důraz kladen na tři následující kompetence: a) rozpoznávání přírodovědných otázek b) vysvětlování jevů pomocí přírodních věd c) používání vědeckých důkazů Rozpoznáváním přírodovědných otázek rozumíme schopnost rozhodovat, zda lze v dané situaci zodpovědět otázku na základě přírodních věd. Do této kompetence jsou také zařazovány schopnosti určit klíčová slova, podle kterých lze vyhledat informace k danému tématu, určení proměnných, které je třeba měnit respektive zachovat konstantní pro prozkoumání určitého jevu, uvědomění si, jakých dodatečných informací je pro daný úkol potřeba. Kompetenci vysvětlování jevů pomocí přírodních věd žáci prokáží aplikací příslušných vědomostí z přírodních věd pro interpretování jevů, rozpoznávání odpovídajících vysvětlení či popisů pro danou situaci a předpovídání změn. používání vědecký důkazů po žácích požaduje, aby byli schopni argumentovat a vyvozovat závěry na základě předložených dat, aby dokázali vybrat vhodný závěr z několika možností a úspěšně určili, o jaké předpoklady se tento závěr opírá Kontext a situace Kontextem úlohy je myšleno její specifické umístění v rámci situace. V rámci tohoto výzkumu jsou rozeznávány následující kontexty: a) zdraví (prevence, úrazy, výživa, přenos nemocí atd.) b) přírodní zdroje (spotřeba materiálů a energie, obnovitelné a neobnovitelné zdroje, populační růst atd.) c) životní prostředí (ekologicky uvědomělé chování, likvidace odpadů, trvalá udržitelnost atd.) d) rizika (přírodní nebo způsobená lidskou činností, zemětřesení, změna klimatu, pobřežní eroze atd.) 9

16 e) hranice vědy a techniky (nové materiály, zařízení a postupy, výzkum kosmu, původ a struktura vesmíru atd.) Situací rozumíme část žákova života, do níž je otázka zasazena. Dělíme je na: a) situace osobní (osobní život, rodina, vrstevníci) b) situace sociální (obec, společnost obecně) c) situace globální (celosvětové měřítko) Postoje dílnou součástí výuky přírodních věd je i motivování žáků k zájmu o přírodovědnou tématiku. Jejich postoje k těmto tématům jsou proto brány jako součást přírodovědné gramotnosti. Žáci nejsou v testech hodnoceni podle svých postojů, avšak v roce 2006 byly součástí některých úloh otázky zjišťující jejich postoje. Tyto otázky byly v sešitech odlišeny šedým podbarvením. Výzkum PISA 2006 zkoumal v rámci své přírodovědné části postoje žáků v oblastech: a) zájem o přírodní vědy b) uznání hodnoty vědeckého výzkumu c) odpovědnost vůči zdrojům a životním prostředím 10

17 3. Přírodovědné úlohy Typické úlohy výzkumu PISA tvoří větší komplex otázek, které zkoumají jedno určité téma. Na začátku úloh je obvykle více či méně rozsáhlý text, graf, obrázek nebo jiný písemný materiál, ke kterému se otázky vztahují. Tyto materiály slouží buď k tomu, aby žáky uvedly do daného tématu nebo aby jim poskytly informace, které jsou potřeba k zodpovězení otázek. Často se doplňující materiály objevují i mezi jednotlivými otázkami dané úlohy. Žákovi je tím, že déle pracuje s jedním tématem, umožněno se do něj hlouběji ponořit a porozumět mu. 3.1 Typy otázek V úlohách se objevují otázky čtyř typů: a) Otázky s výběrem odpovědí Žáci vybírají právě jednu z několika nabídnutých možností. b) Komplexní otázky s výběrem odpovědi - Žáci vybírají jednu z odpovědí Ano/ v souboru minimálně dvou otázek. c) Uzavřené otázky s tvorbou odpovědi - Žáci vytvářejí vlastní odpověď, jedná se však o odpověď vyjádřenou jedním či několika slovy (uvedení výsledku výpočtu, dokreslení symbolu do obrázku apod.). d) Otevřené otázky s tvorbou odpovědi - Žáci odpovídají vlastními slovy, jedná se o odpověď rozsáhlejší (zdůvodnění, jak dospěli ke svému závěru, uvedení argumentů podporujících správnost či nesprávnost určitého tvrzení apod.) 3.2 Způsob vyhodnocování odpovědí V případě otázek s výběrem odpovědi, komplexních otázek s výběrem odpovědi a některých uzavřených otázek s tvorbou odpovědi je možno odpovědi přímo vkládat do programu na zpracování dat (zaznamenává se, jakou žák vybral odpověď nebo zda byla správná). V případě otevřených a některých uzavřených otázek s tvorbou odpovědi je nutno odpovědi žáků odborně vyhodnotit. 11

18 Vyhodnocení těchto otázek probíhá tak, že vyškolení pracovníci přiřazují odpovědím žáků číselné kódy podle připraveného návodu (Codebooku). V něm jsou odpovědi rozděleny na úplné, částečné a nevyhovující. U každé otázky je pak podrobně rozepsáno, co musí odpověď obsahovat, popřípadě jakým způsobem má být napsána, aby byla vyhodnocena jako úplná (respektive částečná či nevyhovující). Kódy 2,1 jsou vyhrazeny pro odpovědi úplné nebo částečné, přičemž vyšší hodnota odpovídá vyšší správnosti odpovědi. Kód 0 je dáván odpovědím, kdy se žák pokusil odpovědět na otázku, ale jeho odpověď nemůže být uznána ani jako částečná nebo v případech, kdy je evidentní, že nepochopil text či položenou otázku. Kód 9 přísluší situaci, kdy se žák o odpověď ani nepokusil. Ač by tento způsob hodnocení měl snižovat míru jeho subjektivity na minimum, v některých případech se opravující musí rozhodnout, kde začínají hranice jednotlivých typů odpovědí. Ve sporných případech je odpovědi vždy přiřazen kód, který je pro žáka výhodnější. 3.3 Přehled počtu úloh V tabulce 2 je vidět přehled počtu použitých úloh a otázek v testech přírodovědné gramotnosti z let 2000 až Z tabulky je patrné, že otázky byly používány opakovaně a v roce 2009 nepřibyla žádná nová přírodovědná otázka. Tři úlohy se prolínají všemi devíti lety výzkumu a je na nich možno pozorovat vývoj výsledků. Tabulka 2: Přehled počtu úloh a otázek v testech přírodovědné gramotnosti rok počet úloh počet otázek z toho z roku 2000 počet úloh počet otázek z toho z roku 2003 počet úloh počet otázek z toho z roku 2006 počet úloh počet otázek

19 Pro představu o charakteru přírodovědných úloh používaných ve výzkumu uvádím ukázku dvou uvolněných úloh Přírodovědná úloha 1 ULTRAZVUK V mnoha zemích je možné zobrazit plod (vyvíjející se dítě) ultrazvukovým snímáním (echografie). Ultrazvuk je považován za bezpečný pro matku i dítě. Lékařka drží sondu a pohybuje s ní po břiše matky. Ultrazvukové vlny se přenášejí do břicha. Uvnitř břicha se odrážejí od povrchu plodu. Takto odražené vlny zachycuje opět sonda a předává je do přístroje, který vytvoří obraz. Otázka 1: ULTRAZVUK Aby mohl ultrazvukový přístroj vytvořit obraz, potřebuje spočítat vzdálenost mezi plodem a sondou. Ultrazvukové vlny se v břiše pohybují rychlostí 1540 m/s. Jaké měření musí přístroj provést, aby mohl spočítat vzdálenost? Otázka 2: ULTRAZVUK Obraz plodu lze získat také pomocí rentgenových paprsků. Ženám se však doporučuje, aby se během těhotenství rentgenování břicha vyhýbaly. Proč by se měly ženy během těhotenství vyhýbat rentgenování břicha? Otázka 3: ULTRAZVUK Může dát ultrazvukové vyšetření nastávajících matek odpověď na následující otázky? V každém řádku zakroužkuj Ano nebo. 3 Další uvolněné úlohy naleznete např. v publikaci [1]. 13

20 Leden Prosinec Leden Prosinec Rychlost větru Rychlost větru Leden Prosinec Leden Prosinec Rychlost větru Rychlost větru Může dát ultrazvukové vyšetření odpověď na tuto otázku? Je v břiše více než jedno dítě? Jaké je pohlaví dítěte? Jakou barvu mají oči dítěte? Má dítě správnou velikost? Ano nebo ne? Ano / Ano / Ano / Ano / 3.5 Přírodovědná úloha 2 VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Větrná energie je obecně považována za zdroj energie, který může nahradit výrobu elektřiny spalováním uhlí a ropy. Stavby na obrázku jsou větrné elektrárny, jejichž lopatkami otáčí vítr. Lopatky roztáčejí generátory, které vyrábějí elektřinu. Otázka 1: VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Grafy zobrazují průměrnou rychlost větru během roku na čtyřech různých místech. Který z následujících grafů znázorňuje nejvhodnější místo pro stavbu větrné elektrárny? A. B. 0 0 C. D

21 Elektrický výkon 0 0 Elektrický výkon Elektrický výkon Elektrický výkon 0 0 Otázka 2: VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Čím je vítr silnější, tím rychleji se otáčejí lopatky a tím více elektrické energie se vyrobí. V praxi však mezi rychlostí větru a elektrickým výkonem není přímá souvislost. Provoz větrných elektráren se v praxi řídí těmito čtyřmi podmínkami: Lopatky se začnou otáčet, když rychlost větru dosáhne hodnoty v 1. Když je rychlost větru vyšší než v 2, otáčky lopatek se z bezpečnostních důvodů nebudou zvyšovat. Elektrický výkon dosáhne maxima (W), když se rychlost větru rovná v 2. Když rychlost větru dosáhne hodnoty v 3, lopatky se přestanou otáčet. Který z následujících grafů nejlépe vyjadřuje vztah mezi rychlostí větru a elektrickým výkonem za uvedených provozních podmínek? A. W B. W C. v 1 0 v 2 v 3 Rychlost větru W D. W 0 v 1 v 2 v 3 Rychlost větru 0 v 1 v 2 v 3 Rychlost větru 0 v 1 v 2 v 3 Rychlost větru Otázka 3: VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Čím vyšší je nadmořská výška, tím pomaleji se při stejné rychlosti větru lopatky otáčejí. Které z následujících zdůvodnění nejlépe vysvětluje, proč se při stejné rychlosti větru lopatky větrných elektráren, které jsou na vyšších místech, otáčejí pomaleji? A S rostoucí nadmořskou výškou má vzduch menší hustotu. B S rostoucí nadmořskou výškou klesá teplota. C S rostoucí nadmořskou výškou se zmenšuje gravitace. D S rostoucí nadmořskou výškou častěji prší. 15

22 Otázka 4: VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Napiš jednu konkrétní výhodu a jednu konkrétní nevýhodu výroby energie ve větrných elektrárnách ve srovnání s výrobou energie, při které se využívají fosilní paliva jako uhlí a ropa. Výhoda výhoda Pro ilustraci uvádím pokyny pro hodnocení (Codebook) otázky 4. HODNOCENÍ OTÁZKY 4 Úplná odpověď Kód 2: Je uvedena jedna výhoda a jedna nevýhoda. Výhody: vypouštějí oxid uhličitý (CO2). spotřebovávají fosilní paliva. Zdroj větru se nevypotřebuje. Poté, co se postaví větrný generátor, je již výroba elektrické energie levná. ní žádný odpad a/nebo se nevypouštějí žádné jedovaté látky. Využívá přírodní síly neboli je to čistá energie. výhody: ní možné vyrábět podle poptávky. (Protože rychlost větru se nedá ovládat.) Pro větrné elektrárny jsou vhodná jen některá místa. Příliš silný vítr může větrné elektrárny poškodit. Jedna větrná elektrárna vyrobí relativně malé množství energie. Někdy jsou hlučné. Někdy mohou rušit elektromagnetické vlny (např. televizní vlny). Někdy umírají ptáci, když narazí do rotorů. Mění se přirozený vzhled krajiny. Je drahé je postavit a udržovat. 16

23 Částečná odpověď Kód 1: Je správně uvedena buď výhoda, nebo nevýhoda (viz příklady u úplné odpovědi), ale ne obě. vyhovující odpověď Kód 0: ní správně uvedena ani výhoda ani nevýhoda. Dobré pro životní prostředí nebo přírodu. [Tato odpověď je všeobecně platným tvrzením.] Špatné pro životní prostředí nebo přírodu. Postavit větrnou elektrárnu stojí méně peněz než postavit elektrárnu na fosilní paliva. [Žák ignoruje skutečnost, že k tomu, aby se vyrobilo stejné množství energie jako v elektrárně na fosilní paliva, je potřeba mnoho větrných elektráren.] Kód 9: nezodpovězeno 17

24 4. Celkové výsledky českých žáků Vývoj výsledků českých žáků v letech Čeští žáci dosáhli v letech 2000, 2003 a 2006 v testu přírodovědné gramotnosti nadprůměrných výsledků. Statisticky významně lepších výsledků dosáhlo v roce 2000 pouze sedm zemí a v roce 2003 už jen dvě země. Od roku 2000 do roku 2003 se výsledky našich žáků významně zlepšily. Ke zlepšení došlo především u dobrých žáků, což mělo za následek zvětšení rozdílu mezi nimi a slabšími žáky. V roce 2006 bylo statisticky významně lepších devět zemí a zároveň se Česká republika zařadila mezi země s nadprůměrným rozdílem mezi lepšími a slabšími žáky. V roce 2006 byly přírodní vědy hlavní sledovanou oblastí. Byly proto vytvořeny i dílčí škály pro sledované kompetence a vědomosti, které umožnily detailnější srovnání výsledků. Porovnáním výsledků na dílčích škálách s celkovým výsledkem v přírodovědném testu lze u žáků určit, ve kterých dílčích oblastech jsou více nebo méně úspěšní. Co se týče kompetencí, byli čeští žáci v roce 2006 více úspěšní na škále vysvětlování jevů pomocí přírodních věd a méně úspěšní na škále rozpoznávání přírodovědných otázek. Obdobných výsledků dosáhli i žáci Maďarska, Slovenska, Estonska, Polska a Litvy. Výsledky českých a slovenských žáků byly navíc výrazně horší i na škále používání vědeckých důkazů. V oblasti vědomostí, byly výsledky našich žáků podstatně horší na škále vědomostí o přírodních vědách (vědecké postupy) v porovnání s výsledky na škále vědomosti z přírodních věd (znalost obsahu). Šlo o největší rozdíl ze všech zemí OECD. Druhý a třetí největší rozdíl byl shledán v Maďarsku a na Slovensku. Maďarsko a Česká republika byly dvě země OECD s nejlepším relativním výsledkem na vědomostní škále neživé systémy (fyzika, chemie). 4 Zpracováno podle [5] 18

25 Ve výzkumu PISA 2009 čeští žáci poprvé klesli do oblasti průměru. Srovnatelných výsledku dosáhli z okolních zemí žáci Maďarska. Statisticky významně lepších bylo již 19 zemí. Od roku 2006 se výsledek českých žáků významně zhoršil. Jednalo se o největší propad z 56 zemí, které se obou cyklů zúčastnily. Ruku v ruce s propadem celkových výsledků se zvětšil (z 15,5 % na 17,3 %) i podíl českých žáků, kteří nedosáhli druhé, základní, úrovně způsobilosti. Zároveň pokleslo zastoupení českých žáků ve dvou nejvyšších úrovních (z 11,6 % na 8,4 %). Tabulka 3 je přehledem výsledků našich žáků za roky Hodnoty průměru ČR a OECD jsou průměry žáky dosažených bodů. Tabulka 3: Přehled výsledků PISA v oblasti přírodních věd Rok Průměr ČR Průměr OECD Počet zemí Pořadí ČR Počet zemí s významně lepším výsledkem Počet zemí se srovnatelným výsledkem Následující tabulka 4 uvádí výsledky českých žáků, kteří jsou na konci základního vzdělání, 5 v dosud realizovaných mezinárodních výzkumech matematického a přírodovědného vzdělávání. Srovnávány jsou pouze země OECD. V tabulce jsou výsledky ve formátu: Pořadí českých žáků / počet zúčastněných zemí. Tabulka 4: Umístění ČR v mezinárodních výzkumech (srovnání se zeměmi OECD) pořadí/počet zúčastněných zemí TIMSS 1995 TIMSS 1999 PISA 2000 PISA 2003 PISA 2006 TIMSS 2007 PISA 2009 matematika 3/24 10/15 17/27 10/29 11/30 6/12 22/34 přírodní vědy 1/24 6/15 11/27 6/29 10/30 5/12 19/34 5 V TIMSSU se jedná o žáky 8. ročníků, v PISE o patnáctileté žáky. 19

26 4.2 Výsledky v přírodních vědách v PISE Průměrná úspěšnost českých žáků v přírodovědných úlohách byla 54,4 %, přičemž průměr žáků zemí OECD byl 52,9 %. jlepších výsledků dosáhli již tradičně žáci Finska a žáci asijských zemí. Rovněž žáci Kanady, Austrálie a Nového Zélandu se pravidelně umísťují na předních příčkách. Ještě v roce 2003 s nimi byly výsledky českých žáků srovnatelné, ale už v roce 2006 se jim výsledky našich žáků významně vzdálily. Ze sousedních zemí dosáhli v roce 2009 významně lepších výsledků žáci Německa a Polska. Polští žáci byli přitom ve všech předchozích šetřeních významně horší než čeští žáci, avšak v roce 2009 se jejich výsledky výrazně zlepšily. Postupně se od roku 2000 zlepšují i němečtí žáci. V pořadí všech zemí se před ČR umístily ještě Shangai (1.), Hong Kong (3.), Singapur (4.), čínský Tchaj-pej (12.), Lichtenštejnsko (14.) a Macao v Číně (18.). Na následující straně jsou v tabulce 5 uvedeny výsledky zemí OECD z roku Seřazeny jsou podle průměrného počtu bodů získaného žáky dané země Výsledky chlapců a dívek Chlapci a dívky dosahují v zemích OECD, pokud jde o přírodní vědy, velmi podobných výsledků. Rozdíly ve výsledcích jsou všeobecně malé ve srovnání s rozdíly ve výsledcích z oblastí matematiky a čtenářské gramotnosti. Chlapci dosáhli v zemích OECD průměrné úspěšnosti 53,4 % a dívky 52,5 %. Rozdíl ve výsledcích chlapců a dívek byl statisticky nevýznamný i v České republice. (České dívky měly výsledek nepatrně lepší (54,8 %) než chlapci (54,1 %).) Podobně tomu bylo i v okolních zemích Maďarsku, Polsku a na Slovensku. Významně lepšího výsledku dosáhly dívky ve Finsku a Japonsku. Naproti tomu v Německu dosáhli významně lepšího výsledku chlapci. Výsledky českých chlapců a dívek v přírodovědných testech se významně nelišily ani v minulých šetřeních. Mírně lepších výsledků dosahovali chlapci. Ti se ale od roku 2006 zhoršili více než dívky. Tento trend potvrzují jak výsledky PISA 2009, tak výzkum TIMSS Tabulky a grafy byly zpracovány na základě dat zveřejněných mezinárodním centrem PISA a dat zpracovaných statistiky bývalého Ústavu pro informace ve vzdělávání pod vedením Jana Hučína. 20

27 Tabulka 5:Průměrné výsledky zemí OECD 2009 Země Průměr Země Průměr Finsko 554 USA 502 Japonsko 539 Česká Republika 500 Korejská republika 538 Norsko 500 Nový Zéland 532 Dánsko 499 Kanada 529 Francie 498 Estonsko 528 Island 496 Austrálie 527 Švédsko 495 Nizozemsko 522 Rakousko 494 Německo 520 Portugalsko 493 Lichtenštejnsko 520 Slovensko 490 Švýcarsko 517 Itálie 489 Velká Británie 514 Španělsko 488 Slovinsko 512 Lucembursko 484 Polsko 508 Řecko 470 Irsko 508 Turecko 454 Belgie 507 Chile 447 Maďarsko 503 Mexiko 416 Průměrný výsledek země: statisticky významně lepší než ČR Průměrný výsledek země: nad průměrem OECD statisticky se významně neliší statisticky významně horší než ČR pod průměrem OECD 21

28 4.2.2 Výsledky podle typu otázek V tabulce 6 je uvedeno zastoupení jednotlivých typů otázek (viz kapitola 3.1) v přírodovědné části testu PISA Graf 1 zachycuje průměrné úspěšnosti žáků v otázkách jednotlivého typu. Uvedeny jsou průměrné výsledky zemí OECD a výsledky tří vybraných zemí. Finsko a Japonsko uvádím jako země s tradičně nejlepšími výsledky. Německo slouží jako příklad země, s níž jsme měli v minulých letech srovnatelné výsledky. Tabulka 6: Zastoupení typů otázek PISA 2009 rok počet otázek s výběrem odpovědi komplexní s výběrem odpovědi typ otázky uzavřená s tvorbou odpovědi otevřená s tvorbou odpovědi počet % počet % počet % počet % Graf 1: Průměrná úspěšnost podle typu otázky Graf 1: Průměrná úspěšnost podle typu otázky % s výběrem odpovědi komplexní s výběrem odpovědi uzavřená s tvorbou odpovědi otevřená s tvorbou odpovědi 35 ČR OECD Finsko Japonsko Německo 22

29 Dle očekávání dosáhli čeští žáci nejlepších výsledků v otázkách s výběrem odpovědi a hned poté v komplexních otázkách s výběrem odpovědi. Otázky vyžadující tvorbu vlastní odpovědi měly úspěšnost významně menší. Podobné rozdíly v úspěšnostech podle typů otázek můžeme najít i u žáků v Polsku, Maďarsku a na Slovensku. Podobný trend můžeme vidět i na výsledcích Finska, Japonska a Německa, ale rozdíly v úspěšnostech těchto dvou skupin řešených otázek nejsou tak velké. Z výzkumu TIMSS 2007 vyplývá, že se čeští žáci často do řešení otevřených úloh vůbec nepouštějí. Toto potvrzuje i šetření výzkumu PISA Prvních 16 nejvíce neřešených otázek bylo s tvorbou odpovědi. Patnáct z nich neřešilo více jak 10 % českých žáků, devět pak přes 20 % českých žáků. Zatímco v zemích OECD se do řešení otázek s tvorbou odpovědi v průměru nepustilo 9,9 % žáků, v České republice tento průměr činí 19,4 % žáků. U otázek s výběrem odpovědi jsou tato procenta žáků, kteří úlohu neřešili, významně nižší (3,3 % pro české žáky a 2,3 % pro žáky zemí OECD). Z devíti otázek, které neřešilo přes pětinu našich žáků, bylo šest zaměřených na vědecká vysvětlení a tři byly z oblasti živých systémů. jčastěji neřešená otázka se týkala podmínek provádění experimentu. V dalších šlo např. o argumentaci na základě dat uvedených v tabulce. 23

30 4.2.3 Výsledky podle sledované kompetence V tabulce 7 je uvedeno zastoupení jednotlivých otázek podle sledovaných kompetencí (viz kapitola 2.1.2) v přírodovědné části testu PISA Graf 2 zachycuje průměrné úspěšnosti žáků v otázkách podle sledovaných kompetencí. Tabulka 7: Zastoupení otázek podle kompetence rok počet otázek vysvětlování jevů pomocí přírodních věd rozpoznávání přírodovědných otázek používání vědeckých důkazů počet % počet % počet % Graf 2: Průměrná úspěšnost podle sledované kompetence Graf 2: Průměrná úspěšnost podle sledované kompetence % vysvětlování jevů pomocí přírodních věd rozpoznávání přírodovědných otázek používání vědeckých důkazů ČR OECD Finsko Německo Polsko Maďarsko Rozdíl v průměrné úspěšnosti českých žáků v otázkách zaměřených na vysvětlování jevů pomocí přírodních věd a v otázkách zaměřených na rozpoznávání přírodovědných otázek je nevýznamný. Za významný lze již považovat rozdíl 24

31 v průměrné úspěšnosti ve výše uvedených dvou typech otázek a v otázkách zaměřených na používání vědeckých důkazů, ve kterých si čeští žáci vedli nejhůře. Zajímavé je, že nejlepšího výsledku dosáhli čeští žáci ve vysvětlování jevů pomocí přírodních věd, přičemž žáci zemí OECD byli v průměru v tomto typu otázek naopak nejméně úspěšní. Rozdíl ve prospěch českých žáků je zde významný. V otázkách se sledovanou kompetencí rozpoznávání přírodovědných otázek dosáhli čeští žáci výsledků téměř totožných s průměrem všech zemí OECD, nevýznamný je i rozdíl v průměrné úspěšnosti v otázkách se sledovanou kompetencí používání vědeckých důkazů. Maďarští žáci byli podobně jako naši žáci nejúspěšnější ve vysvětlování jevů pomocí přírodních věd, zatímco polští žáci v používání vědeckých důkazů. V této kompetenci výrazně vynikají žáci Finska. Rovněž žáci Německa zde byli ze sledovaných kompetencí nejúspěšnější. Průběh úspěšností podle kompetencí je ve výsledcích německých žáků přesně opačný než u českých žáků. Stejně je tomu i u japonských žáků. Srovnáme-li výsledky českých chlapců a dívek v letech 2006 a 2009, zjistíme, že v obou letech měly české dívky významně lepší výsledky než chlapci na kompetenční škále rozpoznávání přírodovědných otázek. V roce 2009 byly výsledky dívek v průměru o 2,7 % lepší. Naopak čeští chlapci byli lepší než dívky ve vysvětlování jevů pomocí přírodních věd. V roce 2006 tento rozdíl patřil mezi zúčastněnými zeměmi k největším. V roce 2009 byli chlapci v této kompetenci lepší už jen o 1,6 % a rozdíl nebyl významný. Na škále používání vědeckých důkazů se výsledky českých chlapců a dívek v roce 2006 nelišily, v roce 2009 byly dívky v průměru o 2,0 % lepší, což je na hranici statistické významnosti. Obdobná situace je i v průměru žáků zemí OECD, jen v používání vědeckých důkazů byli chlapci v roce 2009 o něco málo lepší (o 0,9 %). 25

32 4.2.4 Výsledky podle sledované oblasti V tabulce 8 je uvedeno zastoupení jednotlivých otázek podle sledovaných oblastí (podle vyžadovaných vědomostí viz kapitola 2.1.1) v přírodovědné části testu PISA Graf 3 zachycuje průměrné úspěšnosti žáku v otázkách podle sledovaných oblastí. Tabulka 8: Zastoupení otázek podle oblasti rok počet otázek neživé systémy vědomosti z přírodních věd živé systémy systémy Země a vesmíru technické systémy vědomosti o přírodních vědách vědecký výzkum vědecká vysvětlení počet % počet % počet % počet % počet % počet % Graf 3: Průměrná úspěšnost podle vědomostí z přírodních věd a o přírodních vědách Graf 3: Průměrná úspěšnost podle vědomostí z přírodních věd a o přírodních vědách % 58 Z přír. věd O přír. vědách ČR OECD Finsko Japonsko Německo Polsko Maďarsko Čeští žáci jsou významně úspěšnější v otázkách zaměřených na znalosti z přírodních věd, tedy znalosti obsahu, než v otázkách o přírodních vědách. Druhé jmenované jsou otázky metodické, zaměřené např. na vytváření hypotéz, využívání různých výzkumných metod a interpretace dat. Podobně tomu bylo i v šetření v roce 26

33 2006. Toto zjištění je vcelku pochopitelné. S úlohami a otázkami tohoto typu se totiž čeští žáci ve škole ani v učebnicích či sbírkách úloh příliš nesetkávají. Srovnáme-li výsledky některých dalších zemí, zjistíme, že podobných výsledků dosahují žáci Maďarska. V Polsku a Finsku je pak rozdíl úspěšnosti mezi oběma typy otázek nižší. Ještě vyrovnanější výsledek měli žáci v Japonsku a zejména v Německu, kde je rozdíl již nevýznamný. Průměrnou úspěšnost podle jednotlivých oblastí pro české žáky a žáky zemí OECD zachycuje graf 4. Čerchované čáry značí průměr ČR a průměr OECD v celém přírodovědném testu. Graf 4: Průměrná úspěšnost podle oblasti Graf 4: Průměrná úspěšnost podle oblasti % živé systémy Živé systémy Systémy Země a vesmíru Technické systémy Vědecký výzkum Vědecká vysvětlení ČR OECD Průměr ČR Průměr OECD 27

34 Čeští žáci si nejhůře vedli v otázkách zaměřených na znalosti z oblasti živé přírody. Výsledky z této oblasti byly dokonce významně horší než v obou oblastech týkajících se znalostí o přírodních vědách. Podobně tomu bylo z okolních zemí i v Polsku, Maďarsku, Německu a na Slovensku. Ve Finsku a Japonsku měly otázky z této oblasti také nejnižší úspěšnost. Naopak nejvyšší úspěšnost měli čeští žáci v otázkách z oblasti technické systémy. Tyto otázky ale byly pouze čtyři. Poměrně dobrých výsledků dosáhli i v otázkách z neživé přírody, průměrná úspěšnost zde byla významně vyšší než v ostatních oblastech s výjimkou technických systémů. V průměru žáků zemí OECD byl průběh úspěšnosti obdobný. V roce 2006 měla ČR spolu s Maďarskem nejlepší relativní výsledek ze zemí OECD v oblasti neživé systémy. V oblasti živé systémy dosáhli tehdy čeští žáci výsledku lepšího, než byl průměr za celý přírodovědný test a výsledek byl podobný jako v oblasti systémy Země a vesmíru. Ovšem v obou oblastech z vědomostí o přírodních vědách měli v roce 2006 čeští žáci výrazně horší relativní výsledek. Čeští chlapci byli v roce 2009 významně lepší než české dívky v oblasti neživé systémy (65,1 % oproti 60,3 %). Tato situace panovala již v roce Tehdy jsme spolu s Rakouskem, Maďarskem a Slovenskem patřili k zemím s největším rozdílem ve výsledcích chlapců a dívek. Mírně lepších výsledků (57,4 % oproti 56,4 %) dosáhli čeští chlapci v roce 2009 v oblasti systémy Země a vesmíru. V roce 2006 byl v ČR v této oblasti největší rozdíl ve prospěch chlapců ze všech zemí. V oblasti živé systémy i technické systémy byly výsledky chlapců a dívek vyrovnané, a to v obou šetřeních. 28

35 4.2.5 Výsledky podle situací a kontextu V tabulkách 9 a 10 jsou uvedena zastoupení jednotlivých otázek podle situací a kontextu (viz kapitola 2.1.3) v přírodovědné části testu PISA Graf 5 zachycuje průměrné úspěšnosti českých žáků, žáků zemí OECD a žáků Finska a Japonska podle situací, na které byly otázky zaměřeny. Průměrné úspěšnosti žáků Polska, Maďarska i Německa měly obdobný trend jako v případě žáků ČR. Tabulka 9: Zastoupení otázek podle situace rok počet otázek sociální osobní globální počet % počet % počet % Tabulka 10: Zastoupení otázek podle kontextu rok počet otázek životní prostředí zdraví hranice vědy a techniky rizika přírodní zdroje jiné počet % počet % počet % počet % počet % počet % Graf 5: Průměrná úspěšnost podle situace Graf 5: Průměrná úspěšnost podle situace % osobní sociální globální ČR OECD Finsko Japonsko 29

36 Čeští žáci dosáhli nejlepšího výsledku v otázkách s osobní situací, průměrná úspěšnost byla významně lepší než ve zbývajících dvou kategoriích i než průměrná úspěšnost v zemích OECD. Významně lepší než průměr zemí OECD byl i jejich výsledek v otázkách se sociální situací. Naopak výsledek významně horší než průměr zemí OECD měli čeští žáci v otázkách s globální situací. V těchto otázkách byli významně lepší čeští chlapci než české dívky (úspěšnost 48,9 % oproti 46,0 % u dívek). České dívky byly naproti tomu lepší než čeští chlapci v otázkách s osobní situací (úspěšnost 62,0 % oproti 59,8% u chlapců, na hranici významnosti). V otázkách se sociální tématikou byl výsledek českých dívek a chlapců srovnatelný. Průměrná úspěšnost českých žáků a žáků zemí OECD podle kontextu, do kterého byly otázky zasazeny, je uvedena v grafu 6. Graf 6: Průměrná úspěšnost podle kontextu Graf 6: Průměrná úspěšnost podle kontextu % ČR OECD životní prostředí hranice vědy a techniky rizika zdraví přírodní zdroje jiné V otázkách o životním prostředí dosáhli čeští žáci srovnatelných výsledků s průměrem zemí OECD. U těchto otázek byl v ČR druhý největší rozdíl ve výsledcích chlapců a dívek (3,1 % ve prospěch dívek, rozdíl není ale statisticky významný), narozdíl od průměru zemí OECD kde byly výsledky chlapců a dívek v otázkách o životním prostředí nejvíce vyrovnané. 30

37 Výsledky českých žáků u otázek s kontextem hranice vědy a techniky se rovněž významně neliší od průměru zemí OECD. Srovnatelné jsou výsledky chlapců a dívek jak v rámci ČR, tak v průměru zemí OECD. V otázkách na téma rizika dosáhli naši žáci nejlepších výsledků, průměrná úspěšnost byla významně vyšší jak ve srovnání s ostatními kontexty, tak ve srovnání s průměrem OECD. U těchto otázek byl největší rozdíl ve výsledcích chlapců a dívek v průměru zemí OECD (průměr chlapců byl o 2,5 % lepší, nejedná se ale o rozdíl statisticky významný). U nás jde naopak o otázky, kde se výsledky chlapců a dívek lišily nejméně (o 0,2 % lepší dívky). Výsledky českých žáků v otázkách s tématikou zdraví byly srovnatelné s průměrným výsledkem zemí OECD. V těchto otázkách byly v ČR největší rozdíly ve výsledcích chlapců a dívek, dívky byly významně lepší (o 4,4 %). V průměru zemí OECD nebyl tento rozdíl významný (1,5 % ve prospěch dívek). V otázkách s tématikou přírodních zdrojů dosáhli čeští žáci významně lepších výsledků, něž byl průměr zemí OECD (o 3,4 %, což je druhý největší rozdíl mezi výsledky českých žáků a průměrem OECD). Výsledek českých chlapců a dívek byl srovnatelný. Otázky s jiným kontextem byly pouze tři a nemá smysl průměrný výsledek blíže rozebírat. 31

38 5. Analýza výsledků v konkrétních úlohách 7 V následující kapitole se budu podrobně věnovat výsledkům českých žáků v jednotlivých přírodovědných úlohách. Jejich výsledky porovnám s průměrem zemí OECD, s výsledky z let 2006 a u několika úloh i s výsledky z let 2003 a Z přírodovědných úloh použitých v PISE 2009 bohužel nebyla uvolněna pro veřejnost ani jedna otázka. mohu tedy uveřejnit jejich znění a omezím se na stručný popis povahy těchto otázek a jejich zařazení podle jejich typu, testované kompetence, vědomostí, případně oblasti, situace a kontextu. V první podkapitole se zabývám výsledky všech přírodovědných úloh a otázek z roku V druhé podkapitole je rozebrán vývoj výsledků od roku V podkapitole třetí je ukázán vývoj výsledků u úloh, které jsou zařazovány již od roku V podkapitole čtvrté se zaměřuji na otázky s fyzikální tématikou z roku V podkapitole páté uvádím vývoj výsledků těchto otázek od roku V podkapitole šesté je celkové shrnutí zjištěných poznatků. 5.1 Výsledky všech přírodovědných úloh a otázek PISA Otázky s nejnižší úspěšností V nejméně úspěšně řešené otázce z roku 2009 byly žákům předloženy dvě hypotézy a několik zjištění. Žáci pak měli u jednotlivých zjištění rozhodnout, kterou ze dvou hypotéz podporují. Naši žáci dosáhli u této otázky průměrné úspěšnosti pouhých 16,1 %, přičemž o něco lépe si vedli čeští chlapci (17,7 % oproti 14,3 % u dívek, rozdíl není významný). Tato otázka byla ovšem i celosvětově nejhůře řešenou otázkou (průměr zemí OECD je 17,7 %). 7 Při zpracování jsem vycházel z dat zveřejněných mezinárodním centrem PISA a dat zpracovaných statistiky bývalého Ústavu pro informace ve vzdělávání pod vedením Jana Hučína. 32

39 Druhá nejhůře řešená otázka českých žáků (25,6 %) testovala schopnost žáků kriticky hledět na výsledky experimentů. Žákům byla předložena tabulka dat a hypotéza, kterou by měla tato data potvrdit. Žáci pak měli rozhodnout, zda jsou data dostatečná pro potvrzení hypotézy a svou odpověď zdůvodnit. V této otázce si lépe vedly české dívky (29,1 % oproti 22,3 %, rozdíl není významný). Průměr zemí OECD byl v této otázce 29,4 %, rozdíl oproti ČR je významný. V pěti nejhůře řešených otázkách v ČR byla průměrná úspěšnost pod 30 %. Čtyři z těchto otázek byly o přírodních vědách, čtyři byly také otevřené s tvorbou odpovědi. Kromě výše uvedených dvou měli žáci například napsat hlavní myšlenku popsaného experimentu či na základě textu napsat, na co by se měl soustředit vědecký výzkum týkající se popsané problematiky. S úlohami tohoto typu se čeští žáci ve škole příliš nesetkávají Otázky s nejvyšší úspěšností jvětší úspěšnost (94,3 %) měli čeští žáci v otázce, v níž měli správně interpretovat značení používané na propanových lahvích. Tato otázka byla i celosvětově jedna z nejvíce úspěšných (průměr zemí OECD 89,2 %). Druhá nejlépe řešená otázka (88,0 %) po žácích chtěla, aby rozhodli o tom, zda jsou dané zdroje informací vhodné pro zjištění užitečných informací o předloženém tématu. Průměr zemí OECD byl v této otázce 83,7 %, rozdíl oproti ČR je významný. Čeští žáci dosáhli větší úspěšnosti než 75 % u sedmi otázek. Z nich čtyři měly formu otázek s výběrem odpovědi, dvě byly komplexní s výběrem odpovědi a jedna otevřená s tvorbou odpovědi. Pět z těchto otázek bylo z přírodních věd a pět se tematicky zabývalo fyzikou nebo technikou. 33

40 5.1.3 Otázky řešené nejhůře v porovnání s průměrem zemí OECD V roce 2009 byly průměrné výsledky českých žáků významně (o více jak 3 %) horší, než je průměr zemí OECD u 11 z 53 přírodovědných otázek. Z těchto 11 otázek osm testovalo vědomosti o přírodních vědách a pět testovalo kompetenci používání vědeckých důkazů. Jedinou otázkou, v níž naši žáci dosáhli o více jak 10 % horších výsledků, byla otázka, kde žáci museli vybrat z tabulky ta data, která podporovala danou hypotézu a správně s nimi argumentovat. V této otázce naši žáci dosáhli průměrné úspěšnosti 48,1 %, což bylo o 13,1 % méně, než, průměr zemí OECD. Jiný náhled do srovnání se zbytkem zemí OECD vnáší takzvané relativní pořadí. Toto číslo vyjadřuje pořadí ČR v dané otázce podle úspěšnosti v rámci OECD. Sto procent odpovídá prvnímu místu a nula procent místu poslednímu. Pod hranicí 25 % se čeští žáci umístili v sedmi otázkách. V těchto sedmi otázkách měli žáci převážně interpretovat předložená data či výsledky, průběh a jednotlivé detaily pokusů. Pět z těchto otázek se tématicky zabývalo biologií Otázky řešené nejlépe v porovnání s průměrem zemí OECD Čeští žáci významně (o více jak 3 %) překonali průměr zemí OECD u 21 z 53 otázek. U čtyř otázek byli čeští žáci lepší o více jak 10 % a u jedné dokonce o více jak 15 %. Z těchto 21 otázek jich 12 testovalo kompetenci vysvětlování jevů pomocí přírodních věd a pět kompetenci používání vědeckých důkazů. Z hlediska testovaných vědomostí, bylo 14 z těchto otázek zaměřeno na vědomosti z přírodních věd a sedm na vědomosti o přírodních vědách. Naši žáci si oproti průměru zemí OECD nejlépe vedli v otázkách s výběrem odpovědi a v komplexních otázkách s výběrem odpovědi (19 z 21). Vcelku překvapivě ovšem dvou nejlepších výsledků oproti průměru OECD dosáhli čeští žáci v otevřených otázkách s tvorbou odpovědi (o 14,2 % a o 17,5 % lepší výsledek). jlepšího výsledku čeští žáci dosáhli u otázky, v níž měli určit místo, které bude po provedení popsaných terénních úprav nejvíce rizikové z hlediska náchylnosti ke statickým problémům a přírodním katastrofám. Druhého nejlepšího výsledku dosáhli u otázky, v níž měli na základě předložených dat vymyslet hypotézu vysvětlující změnu populace tučňáků v dané lokalitě. 34

41 V relativním pořadí dosáhli čeští žáci u pěti otázek vyšší hodnoty, než je 75 %. Žáci zde měli převážně vysvětlovat nebo poznat správná vysvětlení různých jevů, či odhadnout, jak daný jev proběhne. Ve dvou případech museli využít vlastních praktických znalostí a ve zbylých třech otázkách byly informace potřebné k jejich vyřešení obsaženy v průvodním textu či tabulkách Otázky, ve kterých byli chlapci úspěšnější než dívky Čeští chlapci byli významně (o více jak 8 %) lepší než dívky ve čtyřech z 53 otázek. V otázce s největším rozdílem (16,9 %) měli žáci určit zdroje CO 2. V otázce s druhým největším rozdílem (11,7 %) měli žáci určit, odkud pochází uhlík při hoření dvou různých paliv. Ze čtyř otázek s významným rozdílem tři testovaly kompetenci vysvětlování jevů pomocí přírodních věd. Pokud jde o testované vědomosti, tři byly zaměřeny na vědomosti z přírodních věd Otázky, ve kterých byly dívky úspěšnější než chlapci České dívky byly významně (o více jak 8 %) lepší než chlapci v jedné z 53 otázek. V této otázce (rozdíl ve prospěch dívek 9,0 %) měli žáci určit, na které z uvedených otázek lze odpovědět na základě vědeckých pokusů. Druhý nejvyšší rozdíl (7,8 %) byl v otázce, v níž měli žáci vybrat data, která podporují danou hypotézu. Narozdíl od chlapců převažovaly v dívkami lépe řešených otázkách ty, které testovaly vědomosti o přírodních vědách. 5.2 Rozdíly ve výsledcích českých žáků mezi PISA 2006 a PISA Změny ve výsledcích všech žáků Od roku 2006 se výsledky českých žáků významně (o více jak 5 %) zlepšily jen u dvou z 53 otázek. K největšímu zlepšení (o 9,4 %) došlo u otázky, v níž měli žáci vytvořit možnou hypotézu vysvětlující pokles jedné ostrovní populace tučňáků na 35

42 základě předložených údajů. Druhé největší zlepšení (o 5,3 %) zaznamenali čeští žáci u otázky, v níž měli odhadnout, zda jsou předložené hypotézy o způsobech šíření ovsa možné. Výsledky českých žáků se významně (o více než 5 %) zhoršily při řešení sedmi z 53 otázek. Z těchto sedmi otázek čtyři testovaly kompetenci vysvětlování jevů pomocí přírodních věd. Ve většině z těchto otázek nebyly žákům v průvodním textu dány potřebné informace a žáci pro řešení museli využít vlastních znalostí z přírodních věd. jvětší pokles výsledků (9,1 %) byl u otázky, v níž měli žáci určit zdroje CO 2 (šlo o stejnou otázku, ve které byl v roce 2009 největší rozdíl ve výsledcích českých chlapců a dívek). Druhý největší pokles (8,4 %) pak byl u otázky, v níž byl žákům popsán experiment a obzvláště bylo poukázáno na jeden jeho detail (podmínku experimentu). Žáci pak měly rozhodnout u třech předložených výroků, zda vyjadřují skutečný důvod, proč byla nastavena již zmíněná podmínka, za níž experiment probíhal Změny ve výsledcích chlapců Čeští chlapci se zlepšili o více jak 5 % ve třech otázkách z 53. Z těchto tří otázek dvě testovaly kompetenci vysvětlování jevů pomocí přírodních věd a jedna používání vědeckých důkazů. Otázky zaměřené na rozpoznávání přírodovědných otázek nebyly v otázkách s kladnou změnou oproti roku 2006 výrazně zastoupeny. Z hlediska typu otázek zde byly nejvíce zastoupeny otázky s výběrem odpovědi či komplexní s výběrem odpovědi. K největšímu (10,0 %) a druhému největšímu (8,1 %) zlepšení došlo u stejných otázek jako ve statistice všech českých žáků (podkapitola 5.2.1). O více jak 5 % se zhoršily výsledky českých chlapců při řešení devíti z 53 otázek. Z toho u jedné z nich překonal pokles dokonce hranici 10 %. Z těchto devíti otázek šest testovalo kompetenci vysvětlování jevů pomocí přírodních věd. K největšímu poklesu došlo u stejné otázky jako u statistiky všech českých žáků, ale pokles byl o 12,0 %. 36