Teorie vzdělávání fyzice 24 hodin, zakončení zkouškou Garant: prof. RNDr. Erika Mechlová, CSc. Anotace: Teorie vzdělávání ve fyzice mění své cíle ve vazbě na měnící se společnost. Základem se stává aktivní žák, který si osvojuje vědomosti a dovednosti vlastní aktivní činností. Osnova: 1. Vědecký systém fyziky a didaktický systém fyziky, transformace fyzikálního poznatku z vědeckého systému fyziky do systému vědomostí, dovedností, metod a postojů žáka. 2. Cíle vzdělávání fyzice a jejich formulace se záměrem měření výsledků výuky. 3. Rámcové vzdělávací programy a kompetence žáků v oblasti fyziky. 4. Požadavky z fyziky k maturitní zkoušce 5. Teorie vzdělávání fyzice z hlediska přístupů současných pedagogických a psychologických teorií kreativní učení, teorie vícenásobné inteligence, konstruktivismus, týmová práce a spolupráce, získávání informací. Literatura: KURELOVÁ, M., aj. Pedagogika2. Ostrava: PdF OU, 1993. JANOVIČ, J., aj. Didaktika fyziky. Bratislava: MFF UK, 1990. JANOVIČ, J., KOUBEK, V., PECEN, I. Vybrané kapitoly z didaktiky fyziky. Bratislava: MFF UK, 1999. KAŠPAR, E., aj. Didaktika fyziky. Obecné otázky. Praha: SPN, 1978. FENCLOVÁ, J. Didaktické myšlení a jednání učitele fyziky. Cvičení z didaktiky fyziky. Praha: SPN, 1984. BLACK, P., DRAKE, G., JOSSEM, EL. Physics 2000 as it Enters a New Millenium. IUPAP-36, http://www.iupap.org/report.html Connecting Research in Physics Education with Trachet Education. ICPE Publications BOOK, 1998 http://physics.ohio-state.edu/~jossem/icpe/books.html ČÁP, J., MAREŠ, J. Psychologie pro učitele. Praha: Portál, 2001. ISBN 80-7178-463-X. FENCLOVÁ, J. Torie a metodologie didaktiky fyziky. Praha: SPN, 1980. GARDNER, H. Dimenze myšlení: teorie rozmanitých inteligencí. Praha: Portál 1999. ISBN 80-7178-279-3. GARDNER, H. Intelligence refraimed: Multiple intelligence for the 21th century. New York: Basic Books, 1999. CHRÁSKA, Miroslav. Didaktické testy. 1. vyd. Brno: Paido, 1999, 91 s. ISBN 80-85931- 68-0.
KOLÁŘOVÁ, R., aj. Co má znát žák základní školy z fyziky, chemie a přírodopisu. Praha: Prométheus, 1999. MAREŠ, J.Styly učení žáků a studentů. Praha: Portál, 1998. ISBN 80-7178-246-7. MAREŠ, J. Styly učení a elearning. In MECHLOVÁ, E. (Ed.) Information and Communication Techlogy in Education 2002. Ostrava: Ostravská univerzita, 2002, p 35-52. ISBN 80-7042-828-7. MARTON, F. Describing and Improving Learning. In SCHMECK, RR. (Ed) Learning Strategies and Learning Styles. New York: Plenum Press, 1988, p. 53-82. PIŠÚT, J., JURČOVÁ, DOHŇANSKÁ. Rozvíjanie tvorivosti žiakov a studentov. Bratislava: UKo, 2000. Požadavky z fyziky pro státní maturitu. Praha: CERMAT, 2001. ROSE, C. GOLL, L. Accelerate Your Learning. The Action Handbook. Aston Clinton: Accelerated Learning Systems Ltd., 1992. ISBN 0 90 5553 40 3. ROSENBERG, MJ. e-learning. 2000. ISBN 0-07-136268-1. ČÁP, Jan. Psychologie výchovy a vyučování. Praha : Karolinum, 1997. ISBN 80-7066- 534-3. MECHLOVÁ, Erika. Výzkum skupinového vyučování ve fyzice na základní škole. Ostrava : Spisy pedagogické fakulty v Ostravě, 1984. KERLINGER, F. N. Základy výzkumu chování. Praha : Academia, 1972. KREJČÍ, Vladimír. Obecné základy pedagogiky. Ostrava : Pedagogická fakulta, 1976. KAŠPAR, Emil. Didaktika fyziky obecné otázky. Praha : SPN, 1976. KASÍKOVÁ, Hana. Pedagogické otázky současnosti. Praha : ISV, 1994. PELIKÁN, J. Výchova jako teoretický problém. Praha: Portál, 1993. KURELOVÁ, Milena, a kolektiv autorů. Pedagogika II Obecná didaktika. Ostrava : PdF OU, 1993. KURELOVÁ, Milada, a kolektiv autorů. Pedagogika IV a V vybrané kapitoly z pedagogiky. Ostrava : PgF OU, 1996 a 1997. MAŇÁK, J., WALTEROVÁ, E., MAREŠ, J. Pedagogický slovník. Praha : 1998. KAPOUNOVÁ, J. Používání informační a komunikační technologie ve výuce. Ostrava: Ostravská univerzita, 1999. BÍLEK, Martin, BRESTENSKÁ, Beata, a kolektiv autorů. Výuka chemie s počítačem. Hradec Králové : Gaudeamus, 1999. ISBN 80-7041-769-2. Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy České republiky. Učební osnovy čtyřletého gymnázia Fyzika (povinný předmět); Seminář a cvičení z fyziky (volitelný předmět ve 3. nebo 4. ročníku jednoleté kurzy); Cvičení z fyziky (nepovinný předmět v 1.-4. ročníku). Praha : Prometheus, 1994. HOLEC, Stanislav, a kolektiv autorů. Vybrané problémy z didaktiky prírodovedných predmetov. Banská Bystrica : Universita Mateja Bela, 1999. Projekt Tempus 09272-95. LUSTIGOVÁ, Z.. Fyzika pro 8. a 9. ročník základních škol. Praha : Fortuna.
LEPIL, O. Doplněk k učivu fyziky pro 8. a 9. ročník ZŠ s rozšířeným vyučováním matematice a přírodovědným předmětům. Praha : Prometheus. KOLÁŘOVÁ, R. Fyzika pro 8. ročník ZŠ (studijní část A, pracovní část B). Praha : Prometheus. BOHUNĚK,J. Pracovní sešit k učebnici fyziky pro 8. ročník ZŠ. Praha : Prometheus. MACHÁČEK,M. Pracovní sešit k učebnici fyziky pro 8. ročník ZŠ. Praha : Prometheus. KOLÁŘOVÁ,R. BOHUNĚK,J.: Fyzika pro 8. ročník ZŠ. Praha : Prometheus. MACHÁČEK, M. Fyzika pro 8. ročník ZŠ a víceletá gymnázia. Praha : Prometheus. ROJKO, M. a kol. Fyzika III - Fyzika kolem nás - pro základní a občanskou školu (žák. a učit. verze). Praha : Scientia. MACHÁČEK, M. Fyzika pro 8. ročník ZŠ. Praha : SPN. JÁCHIM, F.;TESAŘ, J. Fyzika pro 8. ročník ZŠ. Praha : SPN. VYSTRČIL, M.;VYSTRČILOVÁ, J. Sbírka úloh z fyziky pro základní školy a víceletá gymnázia. Praha : Švec software. BARTUŠKA, Karel, SVOBODA, Emanuel. Molekulová fyzika a termodynamika. Praha : Prometheus, 1996. BARTUŠKA, Karel, SVOBODA, Emanuel. Fyzika pro II. ročník gymnázií. Praha : SPN, 1985.
Teorie vzdělávání fyzice Prof. RNDr. Erika Mechlová, CSc., 2005-01-13 Teze 1. Vzdělávací dimenze fyziky, její studium z hlediska komunikace Při transformaci fyziky a jejích metod do vzdělávací sféry se vychází ze základních teoretických a metodologických předpokladů oboru a způsobů, jak je vnitřně strukturován. Na základě vzdělávacích kritérií a potřeb společnosti je třeba vymezovat rámcové obsahy, hlavní pojmy a metody, studovat jejich sdělitelnost a možnost předávání. Předmětem studia je také vztah mezi fyzikou a vzděláváním i význam fyziky pro jednotlivce a pro společnost. Hlavní metodou při řešení tohoto okruhu problémů je zkoumání vědomostních, dovednostních a problémových struktur prostřednictvím metod modelování. 2. Didaktický systém fyziky Didaktický systém fyziky je pojímán v jeho oborové, psychodidaktické, autobiografické a sociální podmíněnosti. V tomto okruhu problémů, označovaném nověji kurikulární výzkum, dochází k vlastní transformaci fyziky do didaktického systému fyziky. Hlavními otázkami jsou smysl a pojetí oboru jako předmětu pro určitý druh vzdělávání, pro danou skupinu adresátů zvláště, i ve vzdělávání vůbec. Je zde zahrnuta problematika obecných a specifických cílů vzdělávání fyzice, výběr a uspořádání učiva, rámcové obsahy vzdělávání a didaktické systémy pojmů. Nedílnou částí je elementarizace poznatků a otázky přiměřenosti výuky ve vazbě na věkové zvláštnosti a možnosti adresátů. Hlavní metodou při řešení tohoto okruhu problémů je modelování logických struktur didaktického systému fyziky, tj. základních představ, cílových pojmů, rámcových obsahů, soustavy fyzikálního učiva i jeho hodnotové vymezení. Hlavními metodami jsou zde další fáze didaktické analýzy: tvorba didaktického systému pojmů a didaktická optimalizace na základě určité strukturální povahy fyzikálního učiva se zřetelem ke vzdělávacím cílům a možnostem adresátů. 3. Projekt vzdělávání fyzice Jedná se o konkretizaci didaktického systému fyziky. Hlavním výzkumným úkolem v tomto problémovém okruhu, označovaném nově též kurikulární vývoj, je transformace didaktického systému fyziky do konkrétních učebních plánů, vzdělávacích programů a standardů, osnov, učebnic a dalších materiálně didaktických prostředků a aplikace teoretických závěrů do vzdělávací, většinou školní praxe, a to na úrovni centra, regionu, školy a učitele. Problémem je též teorie tvorby prostředků výuky, jednotlivě i v jejich vzájemných vztazích, jejich funkce a účinnost ve vzdělávacím procesu. Hlavní metodou tohoto problémového okruhu je tvorba materializovaných didaktických modelů, didaktické projektování a optimalizace na základě analýzy procesů učení žáků a vyučovacích činností učitelů. Patří zde zejména současné vzdělávací technologie, například distanční vzdělávání, e-learning, počítačem podporovaná výuka, počítačem podporovaný experiment.
4. Výukový proces oboru jako interakce mezi vyučujícím, učícím se a vzdělávacími obsahy Hlavním badatelským úkolem problémového okruhu je transformace didaktického systému fyziky a výukového projektu do vzdělávacího procesu utvářením vědomostí, dovedností a postojů učících se. Jsou zkoumány problémy jako jsou interakční vztahy, průběh vyučovací činnosti učitele fyziky a učení se žáka fyzice i systém vztahů mezi cíli, učivem, metodami, organizačními formami a materiálně technickými prostředky, jejich vztahy a jejich optimalizace. Hlavní metodou je modelování pomocí reálných výukových situací na základě didaktického pozorování a pedagogického experimentu. 5. Výsledky výuky fyziky, jejich zjišťování, měření a hodnocení Jedná se o výzkumy, které se zabývají speciálními otázkami obtíží při učení i vyučování fyzice. Empirickými metodami se zjišťuje, jak se vstupní představy žáků v průběhu vyučování fyzice mění nebo mohou měnit. Cílem těchto prací je odhalení obtíží při vytváření fyzikálních pojmů u žáků, jejich systematizace a vytvoření nových strategií, které by zjištěným potížím předcházely nebo je alespoň zmírňovaly. Předmětem výzkumu je i efektivita výuky a vliv použitých výukových metod a organizačních forem. Neméně důležitým výzkumným okruhem je i vliv učitele na vzdělávací proces. Jakou roli sehrává kvalifikovanost učitele, zkušenosti, pedagogická průprava nových učitelů, tvůrčí činnost učitele, jeho podíl na modernizaci výuky apod. Předmětem studia je působení výuky na vědomosti, dovednosti a osobnost učícího se, zpětná vazba k vyučujícímu fyziky v každé fázi vzdělávání i vyhodnocování procesu výuky fyziky. Dalším výzkumným okruhem je zjišťování a hodnocení výsledků výuky ve vazbě na vzdělávací cíle, struktura vědomostí učících se, jejich dovednosti, postoje a hodnoty, hodnocení celého použitého didaktického systému fyziky, prostředků výuky i jejich podmíněnost. Hlavními metodami je modelování a měření úrovně vztahů učícího se a učiva, modelování nejdůležitějších vztahů a funkcí v didaktickém systému fyziky, v didaktických prostředcích a procesu výuky. Specifické zde je především didaktické měření a diagnostika. 6. Uplatnění vzdělání ve fyzice mimo vzdělávací sféru, popularizace fyziky Studovaným procesem je transformace fyzikálního vzdělávání do životních a společenských situací. Hlavními problémy jsou možnosti splnění různých potřeb jednotlivců a společnosti, stav vzdělání a jeho lidské a společenské důsledky, vztah oboru i výuky a společenské sféry. Hlavními metodami jsou jednak modelování reálných vztahů vzdělání s jeho společenským okolím, jednak strukturní analýza a jejich didaktická interpretace. 7. Problematika vzdělávání učitelů ve fyzice K předcházejícím oblastem se tato problematika těsně váže. Prostřednictvím profesní přípravy a dalšího vzdělávání získávají učitelé fyziky předpoklady pro projekci výsledků poznání v oboru do školní výuky i pro didaktickou komunikaci. Situace přípravy učitelů fyziky se v posledních letech zkomplikovala odklonem zájmu studentů a žáků od přírodních věd a především od fyziky.
8. Práce s žákem talentovaným pro fyziku i s žáky bez pozitivního vztahu k předmětu Jak ukazují výzkumy ve světovém měřítku, došlo ve dvacátém století k několika přelomům ve vztahu žáků k fyzice a jejím technickým aplikacím. Podstatně se zmenšil počet žáků s hlubším pozitivním vztahem k této problematice a nastal odklon zájmu směrem k humanitnímu a jazykovému vzdělávání, přestože matematika s fyzikou nacházejí stále širší uplatnění ve fyzikálním modelování, vysvětlování jevů v přírodě i technice, v aplikacích v řadě dalších oborů. Ukazuje se, že běžný absolvent střední školy v brzké době nebude schopen porozumět té části populace, která se fyzikálními problémy a jejich aplikacemi zabývá profesně. Tím se však dostává běžný člověk do stavu vazalství vůči těm, kteří této problematice rozumějí. Je třeba prozkoumat vztah dětí a mládeže k fyzikální problematice, zopakovat řadu, dříve provedených výzkumů a získat porovnáním nový pohled na soudobou mládež, jež by mohl ovlivnit další vývoj vzdělávání ve fyzice. 8. Dějiny vzdělání a vzdělávání ve fyzice, filozofie fyziky Dějiny vyučování fyzice na českých základních a středních školách nebyly dosud soustavně zpracovány. Taktéž nikdo systematicky nezpracoval vydávání učebnic fyziky v období od národního obrození po dnešek. Částečně na předložené otázky odpovídají výzkumy a analýzy, které v posledních deseti letech provedli členové katedry obecné fyziky v Plzni. Tak jako jiná literatura, i fyzikální literatura, včetně učebnic fyziky, je národním literárním a kulturním dědictvím, jehož studium nám může přinést mnoho podnětů pro další vývoj didaktického systému fyziky i pro vývoj fyzikálního vzdělávání na našich školách. Zvláště v dnešní době, jako v každé přelomové době, je dobré se ohlédnout po minulém, zhodnotit uplynulý vývoj a vytipovat hlavní mezníky, hlavní trendy a zaměřit se na prognózu.