APLIKÁCIA METÓDY ČIERNEJ SKRINKY V TECHNIKE Viliam Garláty 2012
Názov metódy čiernej skrinky je odvodený z anglického názvu The black box method. Tento pojem zaviedol anglický neurológ Ashby. Čiernou skrinkou pomenoval zariadenie (model čiernej skrinky) so skrytým vnútorným usporiadaním. Pre ujasnenie, kam sa zaraďuje metóda čiernej skrinky uvádzame krátky teoretický úvod do problematiky: Riešenie praktickej či teoretickej úlohy vlastným aktívnym skúmaním je podstatou problémovej metódy (Krušpán, 1989, str. 99). Metóda čiernej skrinky, rovnako ako problémové vyučovanie nie sú úplne novým pojmom v edukácii. Prvotné myšlienky problémového vyučovania môžeme nájsť a sledovať už vo výchove v starovekom Grécku. (Turek, 2008, str. 374). Metódu čiernej skrinky spomína v Didaktike odborného výcviku v roku 1989 Ivan Krušpán. Vďaka aktivizujúcim funkciám metódu čiernej skrinky zaraďujú českí odborníci do systému aktivizujúcich metód, podskupiny problémového vyučovania, v užšom delení medzi heuristické metódy (Kotrba, T. a Lacina, L. 2011). Heuristické vyučovanie spoločne s tvorivým vyučovaním, discovery learning učenie objavovaním, guided discovery riadeným objavovaním, inquiry teaching pátracím vyučovaním, patria medzi stratégie problémového vyučovania. Problémové vyučovanie je možné realizovať nasledovnými metódami: - problémovým výkladom, - heuristickou metódou, - výskumnou metódou. Metóda čiernej skrinky patrí medzi heuristické metódy, pretože jej podstatou je vyriešenie problémovej úlohy. V našom prípade pôjde o vyriešenie čiastočne známeho problému v praktickej technickej úlohe. Metodické poznámky a odporúčania: Tabuľka 1 Príklady problémových otázok, ktoré sú vhodné a spestrujú výklad učiteľa. (Kotrba - Lacina, 2011, str. 99) Prečo... Akoby si vysvetlil? Dokáž... Ako to spolu súvisí? Čím sa líšia... Urči... Aký je základný rozdiel... Porovnaj... Popíš... Ktoré sú spoločné znaky... Čo je príčinou... Ako sa dajú použiť... Na vyučovaní techniky je potrebné vo väčšej miere využívať aktivizujúce metódy a formy práce z toho dôvodu, že praktická manipulácia upevňuje poznatky žiakov a zlepšuje predstavy. Výrazne tak prispievame k aplikácii poznatkov v praxi. Žiaci si ľahšie spájajú školské vedomosti s reálnym životom. Uvádzame niektoré metódy práce, ktoré sa dajú aplikovať v rámci technického vzdelávania nielen na základných školách. Brainstorming je vhodný práve pri problémových úlohách a konkrétne pri metóde čiernej skrinky, ale vyžaduje si viacej času na zvládnutie úlohy. Žiaci si vlastnou tvorivou činnosťou
v skupinách navrhujú a riešia daný problém, učiteľ má rolu moderátora, zapisuje nápady na tabuľu, usmerňuje činnosť a kontroluje čas. Stratégia podnetných otázok Ide o súbory podnetných otázok, ktoré si má klásť riešiteľ, otázky tvoria osnovu pracovného plánu riešiteľa. Orientácia: Je úloha zrozumiteľná? Čo treba nájsť? Je možné sformulovať úlohu presnejšie? Ako to všetko vzájomne súvisí? Prieskum faktov: Čo je dané? V akej situácii sa vlastne nachádzam? Čo sa dá vlastne využiť? Ako to všetko vzájomne súvisí? Prieskum ťažkostí: V čom spočíva hlavný problém pri riešení úlohy? Čo treba hľadať? Aké prekážky mi bránia v nájdení odpovede? Prieskum prostriedkov: Čo by som mohol potrebovať? Čo všetko mám k dispozícii? Aké myšlienkové postupy by mohli viesť k riešeniu? Tvorba hypotéz, námetov, ideí: Mohlo by to byť takto? Čo by sa stalo keby? Ak..., potom...? Prieskum hypotéz: Zodpovedá hypotéza mojim skúsenostiam, logike, pozorovaniu, experimentom, overeným poznatkom v praxi? Záverečné posúdenie: K čomu som dospel? Ako sa zmenila situácia? Mohol som postupovať inak? Je riešenie kompletné? Na čo som sa spoľahol bez toho, aby som si to poriadne overil? Môžem využiť výsledok aj v inej oblasti? (Turek, 2008, str. 278) Ako inšpiráciu pri zostavovaní problémových úloh v predmete technika uvádzame nasledovné formulácie úloh. Úlohy sú zvolené tak, aby podnecovali žiakov k samostatnej tvorivej činnosti, aktivite na hodinách techniky a hlavne aby sa naučili kriticky myslieť a zhodnocovať svoje vlastné produktívne myšlienky: Sústava progresívne stupňovaných problémových úloh: 1. Doplniť neúplný text (úprava schémy) z hľadiska logického úsudku. 2. Usporiadať neobvyklé zostavenie faktov (čísel, slov, viet, myšlienok) tak, aby z nich bolo možné vytvoriť celok. 3. Nájsť a opraviť úmyselnú chybu v zadaní. 4. Vyčleniť údaje, ktoré do schémy úlohy nepatria, pretože nezodpovedajú zadaným podmienkam. 5. Zodpovedať záporne postavenú otázku a previesť ju do kladnej formy. 6. Vymyslieť vetu, príhodu, príklad, ktorý by riešil rozpornú situáciu. 7. Vybrať správne riešenie z dvoch alebo aj troch ponúk. 8. Získať dôkaz k určitej definícii a uviesť príklad porušenia tejto definície. 9. Nájsť princíp predloženej schémy (zapojenia, usporiadania a pod.).
Výučbový program 10. Navrhnúť možné riešenia určitej úlohy alebo určiť jediné možné riešenie pri spolupráci v skupine alebo pri samostatnej práci. 11. Objaviť problém vo vzájomnej spolupráci s ostatnými žiakmi. Samostatne objaviť problém, formulovať ho, uviesť hypotézy a vedieť zdôvodniť riešenie. (Kotrba - Lacina, 2011, str. 99) V metodike uvádzame aj ďalšiu možnosť využitia pomocníkov na vyučovaní, jedná sa o didaktické technické prostriedky pre prácu na hodinách techniky. Jedným z nich je aplet pre vyučovanie elektrotechniky. Ide o interaktívny program, ktorý sa dá spustiť na väčšine bežne používaných PC. Táto aplikácia je voľne dostupná aj v slovenskom jazyku na stránkach Colorado University a odkaz nájdete v odporúčanej literatúre. Pre správne používanie apletov musíte mať v počítačoch nainštalovaný podporný program JAVA. Tento program je možné využívať aj v kombinácii s programom pre interaktívnu tabuľu SMART Notebook.
Návod na zostrojenie čiernej skrinky Pre učiteľov základných škôl uvádzame aj návod na výrobu čiernej skrinky. Jej výroba je veľmi jednoduchá a dá sa zvládnuť na hodine Techniky, kde pri jej výrobe môžu pomáhať aj žiaci. Na výrobu potrebujete: tvrdší kartónový (farebný) papier formát A3, pravítko, nožnice, sekundové lepidlo. Potrebujete si narysovať spodnú a vrchnú časť čiernej skrinky. My uvádzame rozmery podľa nami zostrojenej čiernej skrinky a je na Vás či si vyrobíte skrinku podľa nášho návrhu. Spodná časť: Vystrihnite z kartónu obdĺžnik s rozmermi 24 cm x 17,5 cm. Aby vzniklo dno (krabičky) čiernej skrinky, musíte si na vzniknutý obdĺžnik po obvode narysovať bočnice s výškou 4 cm, ktoré potom vystrihnete, zahnete a zlepíte sekundovým lepidlom (obrázok 4). Výsledný výrobok bude mať rozmery 16 cm x 9,5 cm. Vrchná časť: Vystrihnite z kartónu obdĺžnik s rozmermi 19,5 cm x 13 cm. Aby vzniklo veko (krabičky) čiernej skrinky, musíte si na vzniknutý obdĺžnik po obvode narysovať bočnice s výškou 1,5 cm, ktoré potom vystrihnete, zahnete a zlepíte sekundovým lepidlom. Výsledný výrobok bude mať rozmery 16,5 cm x 10 cm. Na zhotovenie vnútorných častí čiernej skrinky budete potrebovať: 4,5 V batériu, dve alebo tri žiarovky (3,5 V; 0,2 A) s objímkou podľa typu čiernej skrinky, spojovacie vodiče (krokosvorky), kontaktné svorky (kovové struny s dĺžkou cca 4 cm, ktoré slúžia na pripájanie vodičov, pozri obrázok 5). Na zhotovenie polystyrénovej stavebnice potrebujete: polystyrénový panel s rozmermi 100 x 150 cm z ktorého si narežete menšie pracovné panely. Ďalej sú potrebné: žiarovkové objímky (obrázok č. 8, objímky), špendlíky, kancelárske spinky, nožnice, klince, kľúče a iné vodivé a nevodivé materiály. Ukážky čiernej skrinky: Obrázok 1 Čierna skrinka
Obrázok 2 Spodná časť čiernej skrinky Obrázok 3 Vrchná časť čiernej skrinky
Obrázok 4 Detail vnútorného spoja čiernej skrinky
Obrázok 5 Vnútorné zapojenie čiernej skrinky typ 1 Obrázok 6 Vnútorné zapojenie čiernej skrinky typ 2
Obrázok 7 Hotová čierna skrinka typ 1 Obrázok 8 Objímky
Návrh pre prácu s metódou čiernej skrinky Rozdelenie žiakov do skupín po 4 až 5 žiakov Poznámka: žiaci môžu na úlohe pracovať aj samostatne, ale učiteľ musí zvoliť náročnosť úlohy podľa výkonnosti daného žiaka. Úlohy žiakov v skupinách: (informácia pre učiteľov) 1. Zapisovatelia: Každý žiak si zapisuje zistené postrehy do pracovného hárku. Postrehy predstavujú zozbierané údaje o čiernej skrinke. Zapisovanie nie je len na začiatku aktivity, ale slúži na záznam každého návrhu žiakov počas manipulácie s čiernou skrinkou. Žiaci si majú klásť otázky: Čo je dané? Čo treba nájsť? Ako to všetko spolu súvisí? 2. Manipulátor s čiernou skrinkou: Každý žiak si vyskúša manipuláciu s čiernou skrinkou, ale nesmie skrinku rozoberať/otvárať. 3. Manipulátory s pomôckami: Všetci žiaci majú za úlohu manipuláciu s pomôckami (elektrotechnické pomôcky, stavebnice). Ich úlohou je nasimulovať stav podobný tomu v čiernej skrinke. Majú k dispozícii jednotlivé súčiastky, ako sú vodiče, žiarovky, objímky, batérie, napr. aj počítač a pod. Kladenie otázok: Čo sa dá využiť? Ako je to presne zapojené? Čo by som mohol potrebovať? 4. Pozorovatelia: Každý žiak pozoruje, čo sa deje so žiarovkami a zistenia si zapisuje do pracovného hárku. Dôležité je klásť si otázky: Čo treba hľadať? V čom spočíva hlavný problém úlohy? Zadanie úloh pre žiakov (pokyny pre žiakov v skupinách) Čas na manipuláciu a zapisovanie zistených poznatkov: 15 minút V pracovných hárkoch je napísané, čo bude vašou úlohou. Pozorne si prečítajte zadania a pustite sa do práce! Vyriešte problém: Pred sebou máte čiernu skrinku, ktorá svieti. Vašou úlohou je zistiť, aký jav v nej prebieha a aký elektrický obvod sa v nej nachádza. Diskutujte a zapisujte si svoje zistenia podľa inštrukcií v pracovnom hárku. 1. Manipulujte s čiernou skrinkou: Komentujete, čo prežívate. Napr.: Je skrinka ťažká? Čo musím spraviť, aby svietili všetky žiarovky? Musím k nej niečo pripojiť? Čo sa dá využiť? Ako je to presne zapojené? Čo by som mohol potrebovať? atď. Zistené údaje a poznatky zapisujú všetci do svojich hárkov. 2. Nakreslite si schému predpokladaného elektrického obvodu do pracovných hárkov. 3. Manipulujte s pomôckami a stavebnicou:
- predvádzajte elektrotechnické súčiastky a manipulujte so stavebnicou, spoločne všetci komunikujte, - zostavte si elektrický obvod na stavebnici alebo pomocou apletu a porovnávajte svoje zistenia s predpokladaným vnútorným zložením čiernej skrinky. Otázky: Čo sa dá využiť? Ako je to presne zapojené? Čo by som mohol potrebovať? Spoločne si vyhodnoťte zistené poznatky o predpokladaných zapojeniach v čiernej skrinke, ktoré ste si zapisovali do pracovných hárkov. Vyberte správne riešenie, zakreslite obvod do pracovného hárku. (Čas na analýzu a vyhodnotenie: 15 minút.) Kladenie otázok: Mohlo by to byť takto? Čo by sa stalo keby? Zapojte nakreslený elektrický obvod v elektrotechnickej stavebnici. (Čas na zostavenie elektrického obvodu na stavebnici: 10 minút) Po zapojení obvodu na stavebnici bude nasledovať vyhodnotenie a odkryjú sa karty. Žiaci otvoria skrinku a overia, na koľko boli ich návrhy, analyzované typy a zapojenia správne. Kladenie otázok: Môžem využiť výsledok aj v inej oblasti? Je riešenie kompletné? K čomu som dospel? (čas 5 minút) Žiaci si svoje obvody a skrinku môžu nafotiť, a potom budú svoje zistenia prezentovať pred spolužiakmi v triede.