Postoje žáků k fyzice a jejich souvislost s výsledky žákova učení Jan Karlický Ústřední otázkou této práce bude rozhodnout, zda ve výuce fyziky existuje souvislost mezi tím, jak žáka učivo baví, respektive považuje-li jej za důležité, a mezi dobrými výsledky v učení. Dosažení dobrých výsledků žákova učení by mělo být snahou každého učitele, proto vyřčená otázka nabývá na důležitosti. V případě, že by odpověď na zmíněnou otázku byla kladná, pak by měl učitel fyziky věnovat hodně času a energie atraktivitě výuky, vysvětlování funkčnosti přístrojů či jiným aplikacím fyziky v praxi. Uvidíme však, že odpověď na tuto otázku nebude zdaleka tak jednoznačná, jak by se mohlo na první pohled zdát. Postoje k výuce určitého předmětu jsou tvořeny většinou tím, jestli daný předmět žáky baví, jestli jej považují za důležitý nebo jestli není příliš obtížný. Výsledky žákova učení jsou chápány nejčastěji jako osvojené znalosti či dovednosti, přitom přímé ztotožnění např. se známkami na vysvědčení je mírně problematické, neboť úroveň jednotlivých stupňů může být nastavena různě v rámci odlišných škol, ale i v rámci odlišných tříd. Více vypovídající by zde mohlo být nějaké vnější kriteriální hodnocení, které ovšem vede většinou k vyplňování otázek v testech, jenž nám ale často neřeknou, zda žák skutečně rozumí jazyku fyziky. Přehled problematiky Opakem zábavnosti předmětu je v běžném slova smyslu častá nuda v hodině onoho předmětu, zde mohu vycházet z práce Pavelkové (2006), která popisuje, že nudí se nejen ti, kterým je probírané učivo již známé a jsou proto nevytížení, ale také ti žáci, pro které je učivo složité či nesrozumitelné, přitom těchto žáků je přibližně dvojnásobek oproti první skupině. To je vysvětlitelné tím, že v případě ztráty pozornosti se žák znající učivo dokáže zpět vrátit do výkladu učitele, avšak žák neznalý učiva se již po krátkodobém výpadku pozornosti do učitelových myšlenkových konstrukcí vrátit nedokáže. Vzhledem k tomu, že ve fyzice není o složité myšlenkové konstrukce nouze, lze předpokládat, že nudou bude trpět hlavně skupina slabších žáků, což podporuje korelaci mezi kladnými postoji k předmětu a dobrými výsledky žákova učení. Dále z práce Pavelkové (2006) plyne výsadní postavení fyziky vzhledem k ostatním předmětům z hlediska nudy. Nejčastěji se žáci nudí právě ve fyzice, ovšem nutno dodat, že z velké hodnoty směrodatné odchylky plynou velké individuální rozdíly mezi žáky. Dále je takto fyzika zajímavá tím, že se v ní nudí častěji děvčata než chlapci, přitom celkově ve škole
je tomu naopak. Pro pořádek je nutné doplnit, že uvedené výsledky se týkají žáků druhého stupně základní školy. Teoretické analýzy (Hrabal a kol., 1989) nám říkají, že nuda je zejména frustrace poznávacích potřeb, přitom jako zdroj nudy může působit jak monotónnost v kterékoli podobě, tak i subjektivně vnímaná neužitečnost daného učiva. Zde vidíme určitou propojenost mezi nezábavností a subjektivní neužitečností, což obojí vede k nudě a celkově nedobrému žákovu postoji k danému předmětu či učivu. Z výzkumu konaném v rámci projektu Národního programu výzkumu II (Dvořák a kol., 2008) zaměřeném na žáky základních a středních škol vyplývá, že středoškoláky baví výuka fyziky ve škole méně než žáky základních škol. Také zde se potvrzuje, že fyzika baví více chlapce než děvčata. Pro odpověď na naši ústřední otázku je jistě důležité to, jak baví či nebaví fyzika studenty v závislosti na jejich poslední známce z fyziky na vysvědčení. Zde je vidět jasný trend, neboť mezi jedničkáři baví fyzika asi dvě třetiny studentů, mezi dvojkaři to je již jen polovina, mezi trojkaři ještě méně a mezi nejslabšími studenty to je pouze čtvrtina. Výzkum se dále zabývá i tím, zda studenty baví fyzika i mimo školu. Celkové rozložení je podobné jako pro výuku ve škole, tedy fyzika studenty baví zhruba stejně ve škole i mimo ní, ale je zde rozdíl, pokud se podíváme na jednotlivé skupiny podle známek. Např. jedničkáře baví fyzika ve škole více než mimo školu, něco podobného je také vidět v menší míře u dvojkařů. Celkově je ale i zde zachován trend lepší známka více baví fyzika. Jedna část zmiňovaného výzkumu se věnovala též již zmíněné subjektivní neužitečnosti, a to i v souvislosti s tím, zda žáky fyzika baví či ne. Zde je výrazný rozdíl mezi chlapci a dívkami, kdy přes 60 % chlapců se vyjádřilo, že fyziku potřebovat budou, naproti tomu u dívek mírně převažuje neužitečnost fyziky. Mezi žáky, které fyzika baví, výrazně převažuje názor, že fyziku v životě potřebovat budou, u druhé skupiny je to obráceně, ale ne až tak výrazně. Tedy i zde nacházíme souvislost mezi zábavností a subjektivně vnímanou užitečností, resp. nudností a subjektivně vnímanou neužitečností. Jiná část výzkumu byla věnována vnímání fyziky středoškoláky, a to zároveň v porovnání s biologií a matematikou. Bohužel fyzika zde nedopadla příliš dobře, neboť větší shoda mezi žáky je v tom, že fyzika je stará, vzdálená, nudná a složitá. Přitom lépe dopadla v hodnocení žáků fyzika jako vědní obor než fyzika jako vyučovací předmět. Co se týče srovnání se zmiňovanými předměty, tak kromě toho, že matematika je považována za ještě starší než fyzika, pak biologie i matematika je brána jako méně vzdálenější, zábavnější i méně složitější než fyzika. Z podrobnějšího pohledu na to, jak fyzika žáky baví ve srovnání s oběma předměty vyplývá, že fyzika velmi baví mnohem méně žáků než biologie i matematika, a
zároveň oba předměty vůbec nebaví mnohem menší část žáků než fyzika. Opět se zde objevuje i subjektivně vnímaná neužitečnost, která v případě fyziky překonává nejen biologii a matematiku, ale i např. školu jako celek či všechny oblasti zájmů žáků, včetně her. Zajímavé je též podívat se na jednotlivé oblasti fyziky, což byla jedna z oblastí zmiňovaného výzkumu. Mezi jednotlivými kapitolami středoškolské fyziky jsou rozdíly v preferencích, v nadprůměru se nachází především optika, astrofyzika a elektřina. Zdá se, že více preferencí sklízejí popisná témata fyziky nad abstraktními a teoretickými částmi fyziky. Při preferenci jednotlivých užších témat zaujímají hlavně otázky bezpečnosti, moderních technologií, vzniku a vývoje vesmíru a překvapivých skutečností. Naopak nezaujímají témata jako např. matematický popis jevů, vysvětlení abstraktních pojmů či témata z historie fyziky. Nepřekvapivě chlapci více preferují technická témata než děvčata. Z hlediska zaměření výuky fyziky žáci preferují především dovednosti užitečné pro život, principy fungování věcí a témata potřebná k přijímacím zkouškám. Naopak příliš nezaujímají aplikace v technice, použití měřících přístrojů či historické souvislosti. Co se týče činností, tak žáci by rádi prováděli pokusy vlastníma rukama, využívali počítače a internetu ke vyhledávání a zpracování dat. Nejmenší obliby se dostalo počítání příkladů, odvozování vztahů a odhadování chyb měření. Vlastní názor K tomu, že ve fyzice platí pozitivní korelace mezi postoji k předmětu a výsledky učení reprezentovanými známkami vede podle mého názoru to, že fyzika, ať už jako vědní obor nebo vyučovací předmět, je vždy a ze své podstaty založena na poměrně složitých myšlenkových operacích a přesných pojmových strukturách, kde velmi často pochopení nového učiva vyžaduje znalost předchozího učiva. K dobrým výsledkům v učení fyziky je nutné především pochopení těchto myšlenkových operací a pojmových struktur, po dobrém vhledu do učiva zapamatování již často přichází samo. Žáci, kteří si libují v těchto operacích a strukturách, většinou mají k fyzice kladný postoj a zároveň dosahují dobrých výsledků, často i přes nevelkou snahu o zapamatování, neboť vše je logické a lze si odvodit. S tím souvisí i určité nadání pro danou věc. Naopak žáci, kteří se ve složitějších myšlenkových operacích a strukturách ztrácejí, často upadají do nudy, což jen prohlubuje jejich nedostatky a odpor k předmětu, takže ani pečlivá příprava před písemkou a usilovná snaha o zapamatování nemusí vést k dobrým výsledkům, zvláště pokud zůstávají nepochopeny základy.
Zde vidím odlišnost fyziky od jiných vyučovacích předmětů, např. již od zmiňované biologie. Zatímco ve fyzice je znalost základních jevů z mechaniky vyučované v prvním ročníku SŠ nutná po celou dobu výuky fyziky, tak v případě biologie živočichů probírané obvykle v druhém ročníku se téměř nevyžaduje biologie rostlin vyučovaná o rok dříve. To má ovšem významné důsledky. Především, i bez znalosti rostlin lze získat dobré známky v biologii živočichů po pečlivé přípravě na písemky či zkoušení, což o fyzice v druhém ročníku říci nelze. Nenutnost znát předchozí učivo také určitě napomáhá k snadnějšímu zabavení žáků, neboť jednak v novém neznámém učivu jsou si všichni žáci rovni a také nikdo není předem odrazován připomínáním a navazováním na učivo, které by se mělo již znát. S jistou nadsázkou lze říci, že kdo se ztratil ve fyzice v prvním ročníku, ten již po zbytek studia nikdy nenaváže novým učivem na staré, přitom bude upadávat do nudy a výsledky učení nebudou dobré. V biologii jde spíše o znalosti aktuálního učiva, tedy i o schopnosti učit se a zapamatovat si. Zde i největší nadšenci se musí pečlivě připravovat a korelace mezi postoji k předmětu a výsledky v učení zde nebude zřejmě platit tak, jak je tomu ve fyzice. Vraťme se nyní k subjektivně vnímané neužitečnosti a vzdálenosti fyziky žáky. Jak je vidět, žáci mají zájem o dovednosti užitečné pro život, moderní technologie a principy fungování věcí, což jsou témata nezřídka na fyzice zcela založené. Problém dnes nastává podle mého názoru v tom, že nejnovější technické prostředky včetně počítačů jsou založeny téměř na tom nejsložitějším, co nám dnešní technologie a fyzika nabízejí, kdežto středoškolská fyzika začíná úplně od základu a od toho nejjednoduššího. Velmi se to projevuje v experimentech a vysvětlování fungování věcí, kde v mechanice lze ukázat tak maximálně princip rovnoramenných vah, kladky či hydraulického lisu, jenže kolik žáků se s tím později setká? Podobně v elektřině, ve výkladu se dojde např. k principu a funkci tranzistoru, ovšem k vysvětlení principu fungování počítače je ještě dlouhá cesta. Dnešní doba je ve znamení širokého použití výpočetní techniky a mikrotechnologií v přístrojích, což velmi zastiňuje fyzikální náhled na danou věc. Uvedu příklad s měřením teploty: Dříve se teplota měřila výhradně pomocí manuálního odečítání z kapalinových teploměrů, jejichž princip pomocí tepelné roztažnosti je poměrně snadné vysvětlit, třeba již v rámci molekulové fyziky. Ale k pochopení činnosti automatické měřící stanice, kde teplota je pomocí měnícího se odporu termistoru převáděná na elektrický proud, který je dále snímán, převeden do digitální formy a ještě zasílán do centrály, kde se do určitého souboru zapisuje teplota, je snad potřeba všech partií fyziky. Je možné, že v dobách nedávno minulých, kdy se přístroje vlastnoručně opravovaly a mnoho lidí si různé elektrické přístroje vyrábělo samo, ještě tak rozevřené nůžky mezi
středoškolskou fyzikou a technickými aplikacemi nebyly, jak je tomu dnes, a proto se nemůžeme divit, že ta samá klasická fyzika zaujme dnes méně lidí než dříve a některé pokusy ji demonstrující se stávají postupně školometskými s vysvětlením, že dříve se to používalo. Tedy nic překvapivého, že potom žáci označují fyziku jako zastaralou či neaktuální. Nabízí se otázka, je-li ve výuce fyziky na střední škole něco špatně, že je považována za neužitečnou a neaktuální. Zde se musím vrátit na začátek svých úvah, kde bylo vyřčeno, že při učení fyziky je potřeba znát předcházející učivo. Pokusy o přeskočení některých kapitol by mohly vést k tomu, že se bude operovat s některými pojmy, které však nebyly dříve uspokojivě vysvětleny a dostatečně zažity. Toto nastává podle mého soudu v prvním ročníku chemie na SŠ, kdy se již operuje s pojmy z moderní fyziky, které se ve fyzice probírají částečně v maturitním ročníku, pořádněji spíše až na VŠ. Nezbývá zřejmě tedy nic jiného než postupovat od základů a jednoduché jevy demonstrovat pomocí jednoduchých experimentů. Má to sice mimo již zmíněné efekty také důsledek v odlišnosti témat fyziky jako vyučovacího předmětu a fyziky jako vědního oboru, a to jak v oblastech zájmu, tak i prostředků. Nevelké znalosti matematiky umožňují provádět většinou jen velice zjednodušené analytické výpočty, příliš vzdálené od reality. Na druhé straně ani ve vědeckém bádání neplatí vždy, že ten kdo používá určité prostředky jim dokonale rozumí. Shrnutí Pokud ztotožníme výsledky žákova učení s výslednou známkou na vysvědčení, což sice obnáší jisté problémy zmíněné již v úvodu, ale nic lepšího zřejmě nemáme, můžeme říct, že platí pozitivní korelace mezi postoji žáků k fyzice a výsledky učení. Toto tvrzení je podpořeno jak experimentálními daty, tak i následujícími úvahami. Zmíněná korelace však nemusí platit ve všech vyučovacích předmětech. Z experimentálních výzkumů vyplývá, že postoje žáků k fyzice jsou celkově spíše záporné, a to i vzhledem k ostatním předmětům. Např. ve fyzice se žáci nejčastěji nudí, považují ji za složitou, neužitečnou a zastaralou, což jistě spolu souvisí. Přitom existují témata či činnosti, které by žáky zajímaly více, nicméně ve fyzice postupující postupně od úplných základů je těžké se k nim vůbec dostat. Pro současné učitele fyziky je zřejmě těžké zaujmout větší část třídy, a to třeba i experimenty, neboť jednoduché pokusy už dnes většinou nemají příliš velké uplatnění v praxi, naopak u moderních přístrojů, spojených třeba i s výpočetní technikou, což žáci ve fyzice vidí radši, je vysvětlení funkčnosti velmi náročné a žáci mohou nakonec upadat do nudy i zde.
Reference Dvořák, L. a kol., 2008: Fyzikální vzdělávání pro všestrannou přípravu a rozvoj lidských zdrojů na úrovni základních a středních škol, projekt Národního programu výzkumu II č. 2E06020. [online, cit. 2.5.2013] http://kdf.mff.cuni.cz/vyzkum/npvii/index.php Hrabal, V. a kol., 1989: Psychologické otázky motivace ve škole, SPN, Praha. Pavelková, I., 2006: Žákovské postoje k učení a ke škole - konstanty a proměny, Psychologické dny 2006. [online, cit. 30.4.2013] http://cmps.ecn.cz/pd/2006/texty/pdf/pavelkova.pdf