II. Badatelské metody ve fyzice - metoda problémová a heuristická

Obr. 1 - Ilustrativní obrázek, zdroj vlastní, autor: Jan Krotký
Problémové vyučování
Metoda problémová a heuristická
Problémová metoda je založena na řešení problémových úloh žáky nebo ve spolupráci několika žáků. Podstatou problémové metody je (volně dle Zormanové, 2014, s. 154) "vedení žáků k tomu, aby samostatně nebo s dopomocí učitele získali nové poznatky a dovednosti vlastní myšlenkovou (heuristickou, objevitelskou) činností. Podstatou této metody je postavení žáků před problém (problémovou úlohu), kterou nemohou vyřešit jen s využitím dosavadních znalostí, ale je zapotřebí intenzivní myšlenkové činnosti a objevování nových informací a faktů potřebných k vyřešení problémového úkolu."
Typologie problémových úkolů:
Problémové úlohy lze zaměřit na:
-
objevování specifických vztahů,
-
rozhodování se mezi několika systémy vztahů,
-
na konstrukci nástroje, postupu pro řešení úkolu.
Problémové úlohy s problémem v oblasti cíle úkonu mají zejména teoretický charakter. Cílem těchto úkolů je odhalit podstatu zkoumaného jevu a získat nové vědomosti, které jsou nutné pro vysvětlení zkoumaného jevu. (Zormanová, 2014, s. 155)
Příklad: fyzikální demonstrační pokusy vedoucí k pochopení fyzikálních zákonů.
Problémové úlohy s problémem v oblasti způsobu úkonu mají především logický charakter a vedou k rozvoji a fixaci vědomostí a logických dovedností. Převážně se jedná o úlohy a logické myšlenkové operace, lehce aplikovatelné v obdobných situacích.
Příklad: fyzikální nebo matematické početní úlohy nebo úlohy na ověření správnosti měření, sestrojení apod.
Problémové úlohy s problémem v oblasti podmínek úkolu se vytvářejí při osvojování a rozvoji dovedností.
Příklad: úlohy na měření s přístroji, s nimiž pracujeme poprvé. Je tedy nutné najít a vybrat takový postup, který zajistí efektivní řešení - měření daných veličin a tím i efektivní řešení zadaných úloh.
Zásady tvorby problémové úlohy
-
úloha vychází z dosavadních vědomostí a dovedností žáků,
-
je přiměřená věku, dovednostem a schopnostem žáků,
-
má problémový, objevný obsah, který vede ke konstruování nového poznatku nebo dovednosti,
-
má žáky zaujmout a motivovat k poznávání,
-
vychází z činnosti žáků s dílčí a pouze návodnou korekcí od učitele,
-
vždy respektuje vytyčený cíl a směřuje k němu,
-
nejčastěji začíná slovy PROČ...., NAVRHNI...., VYTVOŘ.....,SROVNEJ A DOLOŽ..., JAK BYS VYSVĚTLIL..., DOKAŽ..., CO JE PŘÍČINOU....,JAKÝ JE ZÁKLADNÍ ROZDÍL......, JAK SOUVISÍ....., JAK LZE POUŽÍT.......atd...,
-
zachovává logickou posloupnost kroků, viz fáze řešení problémových úloh.
Fáze řešení problémových úloh dle Maňáka a Švece, 2003, s. 116-117:
Jako efektivní postup řešení se dle Maňáka a Švece jeví následující postup žáků v níže uváděných krocích:
-
Identifikace, nalezení problému - odhalení a pojmenování problému.
-
Analýza problémové situace - proniknutí do struktury problému, určení proměnných, vymezení, co známe, co je třeba zjistit, dohledat, spočítat, naměřit a jak.
-
Vytváření hypotéz, domněnek - strukturace návrhů pro různá řešení, jakési hledání klíče problémové situace. Právě fáze vytváření hypotéz (předpokladů, odhadů, typů, návrhů postupů) odlišuje problémové a heuristické úlohy od úloh algoritmických s předem daným, jasným a neměnným postupem.
-
Verifikace (ověřování) hypotéz a vlastní řešení problémové úlohy - jsme ve fázi, kdy jsme si navrhli postup nebo několik postupů řešení, které budeme nyní realizovat a ověřovat. Pro výuku je klíčové poznání, že chyba (chybná hypotéza) postup řešení neukončuje, není projevem žákovi neschopnosti, ale směřuje žáka na správnou cestu, k novým přesnějším postupům.
-
Návrat k dřívějším fázím při neúspěchu řešení.
-
Výběr nejvhodnějšího řešení, jeho ověření a formulace závěru, odpovědi.
Obdobné vymezení fází řešení problémové úlohy popisují Kožuchová a Zormanová (in Zormanová, 2014, s. 155)
-
Definice problému a jeho vymezení - odpověď na otázku "v čem je problém", co je třeba řešit, že před ním stojí neznámá vědomost či dovednost.
-
Naznačení ideálního řešení - žák si zde stanoví, čeho chce dosáhnout.
-
Sběr informací a poznatků o problému - dohledání a identifikace chybějících informací, žák si uvědomuje své dosavadní znalosti, vztahy mezi jednotlivými fakty a jevy a jejich souvislosti.
-
Návrhy různých alternativ řešení - nejcennější fáze řešení problému v oblasti podávání návrhů na řešení úkolu, vyslovování předpokladů výsledků, samostatné uvažování a komparace stávajících poznatků s odhady, náměty a alternativami řešení.
-
Zhodnocení návrhů - ověření navržených řešení, odpověď na otázku, co jsme vyřešili, spočítali, naměřili, našli...
-
Realizace návrhu - zda jsme splnili stanovený cíl, zda řešení odpovídá zadání a zda není třeba vrátit se k předchozím krokům a aktualizovat je.
-
Hodnocení a systematizace získaných poznatků a dovedností - zařazení nových poznatků do systému již zažitých znalostí a dovedností, vyvození nových souvislostí, pravidel a pouček.
Přehledný a dobře zapamatovatelný postup při řešení problému sestavili J.D. Bransdorf a B.S. Stein (in Maňák, Švec, 2003, s. 118) pod názvem IDEAL:
I = identifikace problému a možností jeho řešení
D = definice cílů
E = explorace, použití možných strategií
A = anticipace, použití možných strategií, výsledků a činností
L = logické zhodnocení výsledků jako výzva pro další učení (look back and learn)
Literatura ke studijnímu článku:
ČÁBALOVÁ, D. Pedagogika, Praha: Grada, 2011. 272 s. ISBN 978-80-247-2993-0.
FISHER, R. Učíme děti myslet a učit se. 2. vyd. Praha: Portál, 2004. 172 s. ISBN 80-7178-966-6.
LOKŠA, J., LOKŠOVÁ, I. Tvořivé vyučování. Praha: Grada, 2003. 208 s. ISBN 80-247-0374-2.
MAŇÁK, J., ŠVEC, V. Výukové metody. Brno: Paido, 2003. 219 s. ISBN 80-7315-039-5.
PASCH, M. et al. Od vzdělávacího programu k vyučovací metodě. Praha: Portál, 1998. 424s. ISBN 80-7178-127-4.
VALIŠOVÁ, A. a kol. Pedagogika pro učitele. Praha: Grada, 2007. 402 s. ISBN 80-2471-734-4.
ZORMANOVÁ, L. Obecná didaktika. Praha:Grada, 2014. 240s. ISBN 978-80-247-4590-9.