Badatelské metody v biologii a geografii

Aktivizační metody a jejich využití ve výuce biologie a geografie se zaměřením na badatelsky orientovanou výuku (dále jen BOV)

 Cíle:

Po prostudování textu:

• Porozumíte významu aktivizačních metod v  biologii a geografii.
• Pochopíte rozdíly mezi BOV a tradičním pojetím výuky.
• Porozumíte vztahu mezi BOV, kooperativní výukou, problémovou výukou, integrovanou výukou, konstruktivistickým a transmisivním modelem vyučování apod.
• Budete schopni využít BOV na vybraných tématech biologie a geografie.
• Dokážete metodicky připravit BOV s využitím řešení problémů, kooperativní výuky, pozorování a experimentování na vybraných tématech biologie a geografie.

 Doporučená literatura:

ČÁBALOVÁ, D. Pedagogika pro učitele základních a středních škol. Plzeň, ZČU v Plzni, 2012.

DOSTÁL, J. Badatelsky orientovaná výuka jako trend soudobého vzdělávání. e- Pedagogium, III, s. 81 – 92. Olomouc: PedF UP, 2013.

Kolektiv autorů. Didaktika biologie v České republice 2010 a badatelsky orientované vyučování. České Budějovice: Pedf JU, 2010 (dále jen DiBi 2010).

MAŇÁK,J., ŠVEC,V. Výukové metody. Brno: Paido, 2004.

PETR, J. Biologická olympiáda - inspirace pro badatelsky orientované vyučování přírodopisu a jeho didaktiku. In: Papáček, M. (ed.): Didaktika biologie v ČR 2010 a badatelsky orientované vyučování. DIBI 2010. JU České Budějovice 2010, s. 136-144.

PODROUŽEK, L. Integrovaná výuka na základní škole. Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2002

PODROUŽEK, L. Přírodovědné experimenty a pozorování jako prostředek rozvoje myšlení žáků primární školy. Pedagogické rozhľady, 12, 4, 26-29

PODROUŽEK, L. Úvod do didaktiky prvouky přírodovědy pro primární školu. Dobrá voda, POLS, 2003.

RYCHNOVSKÝ, B. Badatelsky orientované vyučování v biologii a nadaní. In Janda, M., Šťáva, J., Věchtová, G. (eds.). Nadaní žáci ve škole. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2011, s. 85-92.

STUCHLÍKOVÁ, I. O badatelsky orientovaném vyučování. In: Papáček, M. (ed.): Didaktika biologie v ČR 2010 a badatelsky orientované vyučování. DIBI 2010. JU České Budějovice 2010, s. 129-136.

VLACH, P., CHOCHOLOUŠKOVÁ, Z. Biologie všedního dne. Západočeská univerzita v Plzni, 2014

HOŠKOVÁ, Z. a kol. Enviroexperiment - biologie pro 2. stupeň ZŠ, Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2012

VLACH, P. a kol. Enviroexperiment - biologie pro SŠ, Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2012

KRÁL, L., ŘEZNÍČKOVÁ, D. (2013): Rozšíření a implementace GIS ve výuce na gymnáziích v Česku. Geografie, 118, č. 3, s. 265–283. ISSN 1212-0014

ŘEZNÍČKOVÁ, D. (2013): Badatelsky orientovaná výuka geografie. Geografické rozhledy, 23, č. 1, s. 12–15.

ŘEZNÍČKOVÁ, D. a kol. (2008): Náměty pro geografické a environmentální vzdělávání: Výuka v krajině. Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, katedra sociální geografie a regionálního rozvoje, Projekt JPD 3 – Přírodovědná gramotnost, Praha, 184 s. ISBN 978-80-86561-63-9

Slovníček vybraných pojmů

Aktivizační metoda - je metoda, postup, kdy jsou využívány činnosti a schopnosti žáka, žáků ve spolupráci s učitelem, mezi žáky navzájem (např. sem patří problémové metoda, badatelská metoda, projektová metoda apod.). Využívány jsou individuální zvláštnosti žáků, jejich originalita, tvořivost, rozvíjena je flexibilita myšlení  ve smyslu "learning by doing".

Badatelsky orientovaná výuka – výuka vedená bádáním, objevováním v kontextu problémového vyučování.

Badatelsky orientované vzdělávání v přírodovědném vzdělávání – podstatou je bádání, plánování, zpřesňování, experimentování, řešení problémů s pochopením podstaty vědy v různých oborech (zde biologie a geografie).

Inquiry – bádání, zkoumání, hledání pravdy.

Definice a vysvětlení BOV

Definice BOV

V odborné literatuře najdeme řadu definic BOV. Pojem BOV pochází z anglicko-americké literatury (inquiry) a je v současné době implementován i na naše podmínky. Pro vás vybíráme následující dvě definice:

1. BOV je "cílevědomý edukační proces formulování problému, posuzování alternativ, plánovaného zkoumání a experimentování s následným vyvozováním závěrů a jejich verifikací s jinými informacemi a formováním koherentních argumentů". (Stuchlíková, 2010).
2. BOV je "způsob vyučování, při kterém se znalosti budují během řešení určitého problému v postupných krocích, které zahrnují stanovení hypotézy, zvolení příslušné metodiky zkoumání určitého jevu, získání výsledků a jejich zpracování, shrnutí, diskuzi a mnohdy i spolupráci s kolegy - žáky". (Petr, 2010).

Vysvětlení BOV

BOV patří mezi efektivní aktivizační metody problémového vyučování. Učitel využívá při osvojování znalostí řešení problémů s využitím problémových otázek, které vedou žáka ke zkoumání a objevování.

V aplikaci na přírodovědné předměty lze BOV přeneseně chápat v širších souvislostech. Zajímavé pojetí má v tomto ohledu Podroužek (upraveno podle Podroužek, 2003):

Heterogennost a složitost přírodovědných poznatků vyžaduje, aby žáci nebyli s přírodovědným (biologickým) učivem seznamováni formou slovního poučování a sdělování informaci.Tento způsob tradičního pojetí výuky  biologie může vést mnohdy k formálním a izolovaným vědomostem.

  Pro témata přírodovědného charakteru je důležité, aby žákům bylo prezentováno učivo zejména metodami umožňujícími jejich vlastní činnost, záměrné propojování slovního a názorného vyučování při experimentování, pozorování a řešení problémových úkolů a situací.

V tomto směru jde o tvořivé objevování skutečnosti, hledání vztahů a souvislostí mezi věcmi a jevy, používání metody pokusu a omylu a využívání pozitivního transferu, tj. aplikování předložených vzorů (didaktických typů) věcí, přírodnin a jevů a obecných principů na nové případy (tedy o BOV).

V experimentálních činnostech tak žáci nabývají potřebné dovednosti, které lze považovat za aktivní vědomosti a rovněž je lze chápat jako získávání určité připravenosti vykonávat vybrané činnosti v praktickém životě. Kromě toho si osvojují manuální zručnosti při práci s přírodním materiálem a pomůckami.

 Zamyšlení pro vás:

Pokuste se vrátit do  svých žákovských lavic v hodinách biologie (přírodopisu)/ geografie (zeměpisu). Setkali jste se s takto badatelsky orientovanou výukou? Pokud ano, zkuste napsat její výhody a nevýhody. Pokud ne, pak se podívejte na následující tabulku.

Výhody a nevýhody BOV očima studentů (upraveno podle Rychnovský, 2011)

	Výhody BOV	Nevýhody BOV
OBOROVÉ	- zvýšení motivace - vyhledávání, získávání a třídění informací - samostatnost a vyšší aktivita v činnostech - efektivnější pochopení souvislostí v učivu -změna rolí, komunikace mezi učitelem a žákem, žáky	- časová náročnost výuky i přípravy na výuku - pomalejší výukové tempo - riziko nerovnoměrného zapojení žáků
VŠEOBECNÉ	- rozvoj tvořivosti - trvalejší a hlubší zapamatování učiva - prohloubení mezipředmětových souvislostí - tolerance a respektování názorů druhých - zlepšení argumentace a obhajoby postojů -prostor pro další aktivity	- nepropracovanost a nesystematičnost výuky - může se objevit jednostrannost výuky - nemusí být vhodná pro všechny žáky

Kdy začít s badatelstvím u žáků aneb vývojové zvláštnosti žáků a BOV

• "Badatelství“ se objevuje u předškolních dětí  jako přirozené chování - „Proč je to tak, proč to tak není?“ – metodou je zde spontánní pozorování okolí a přirozený zájem o něj.
• Mladší školák má být veden k řízenému systematičtějšímu pozorování. Zde je důležitá stimulace a nácvik. Dlouhodobým procesem zde je záměrné, cílevědomé, řízené a především soustředěné pozorování.
• Starší žáci dále rozvíjí soustředěné pozorování, formování hypotéz, dovednost získávat a interpretovat data a formulovat závěry a hledat jejich aplikace v praxi.

Závěr

BOV chápeme jako model výuky přírodovědným předmětům, ve kterém žák za pomoci učitele ověřuje nějakou vlastní domněnku, předpoklad, hypotézu či zjištění a zaznamenává a hodnotí jak průběh, tak i výsledky svého bádání.

Jak na BOV v pedagogické praxi aneb Kroky badatelského postupu:

1. krok: motivace, získávání informací a práce s nimi, kladení otázek – výzkumné otázky (otázka) 
2. krok: formulace hypotézy/hypotéz 
3. krok: plánování bádání, realizace pokusů, bádání, záznam a vyhodnocení získaných údajů
4. krok: hledání souvislostí, formulace závěrů a hodnocení hypotéz, prezentace a obhajoba výstupů 
5. krok: kladení nových výzkumných otázek, inovace postupů, reflexe a sebereflexe 

Vybrané strategie, metody a formy práce BOV

V BOV v biologii a geografii doporučujeme využití následujících metod, forem a strategií výuky. Vybíráme jen některé z nich (zájemcům o další metody doporučujeme výše uvedenou odbornou literaturu k BOV).

• Pozorování předmětů a jevů v přírodě a ve výuce
• Pokusy a experimenty
• Projektové a kooperativní vyučování a učení
• Problémová a heuristická metoda
• Zkušenostní učení a učení v životních situacích
• Kritické myšlení

Úkol pro vás: Práce s odbornou literaturou.

Pro některé z vás jsou uvedené metody již dávno známé. Pro vás, kteří máte o svých znalostech pochybnosti, doporučujeme odbornou literaturu, např. těchto autorů: Skalková, Maňák, Švec, Zounarová apod. Tím si vyzkoušíte jednu z výhod BOV - vyhledávání a práce s informacemi. Při studiu se pokuste aplikovat svoje znalosti do výuky biologie/geografie.

Učitel a žák v BOV

Co dělá žák?

• přemýšlení o tématu a formulace hypotéz,
• plánování a příprava,
• provedení činnosti (pokus, experiment apod.), pozorování a záznam, analýza dat, hledání souvislostí, prezentace,
• formulování závěrů (potvrzení hypotézy),
• reflexe a hodnocení.

Jaká je role a činnosti učitele?

• průvodce a pomocník žáka,
• plánuje postup výuky, doporučí literaturu, zprostředkuje pomůcky,
• koriguje, popř. intervenuje.

Jaké jsou aktivity žáka a učitele v BOV?

V BOV se promítají různé úrovně badatelského učení žáka a učitele.

Žák: formuluje problém, promýšlí postup, bádá a formuluje závěry, reflektuje svoji činnost.

Učitel: formuluje výzkumnou otázku, metodický postup, možné postupy, hodnocení.

 

BOV a RVP se zaměřením na dovednosti žáka

Jaké dovednosti žák v BOV rozvíjí?

• motivaci a seberegulaci učení,
• kritické a tvořivé myšlení,
• logiku,
• time management a personální management (pokud je BOV ve skupinové a kooperativní práci),
• zodpovědnost, samostatnost, spolupráci.

BOV a jeho přínos do života žáků:

• bádání, práce s informacemi,
• plánování práce (obsah i čas),
• učení se změnám, postupy zkoumání,
• vedení záznamů,
• pozorování jevů,
• schopnost komunikace a spolupráce (práce v týmu),
• předvídání závěrů, 
• zajímavá prezentace k problému, práce s multimédii,
• obhájení výsledků,
• orientace v tabulkách, grafech apod.,
• formulace myšlenek, posuzování a reflektování postupů, sbírání důkazů,
• vyvození závěrů, hodnocení přínosu.

Aktivity BOV v  biologii

• Vedení badatelského deníku - struktura: deník si vytváří žák sám, učitel může doporučit následující body: jméno, sledované téma, zápis postupu, reflexe, náměty na zlepšení.
• Plánování projektů (např. pomoc útulku v péči o zvířata; teplo našich domácností a ekologie; různé podoby lidské a zvířecí lásky apod.).
• Olympiády a soutěže (zaměřit se na poznávání regionálních specifik v oblasti fauny a flóry atd.).
• Pokusy a náměty na pozorování (např.:  pozorování chování zvířat v ZOO a ve volné přírodě; výskyt rostlin podle regionu apod., rozdíly růstu rostlin v různých podmínkách, daktyloskopie  a antropologické znaky v praxi apod.).

Příklad aplikace BOV na téma

Poznávání stop zvířat a zhotovování sádrových odlitků stop: 

Námět: Co nám prozradí stopy zvířat v přírodě?

Cíle:

• na základě odlitků stop zvířat prozkoumat rozdíly mezi jednotlivými druhy zvířat,
• odvodit směr jejich pohybu, velikost apod.,
• rozvoj zručnosti při odlévání stop.

Hypotézy:

• Čím je stopa hlubší, tím živočich hmotnější.
• Velikost živočicha ovlivňuje velikost stopy - čím větší zvíře, tím větší stopa.
• Čím bude živočich rychlejší, tím budou stopy od sebe vzdálenější.

Pomůcky: sáček sádry, voda, miska z plastické hmoty, lžička, proužky kreslicího papíru, dřevěné kolíčky (délka asi 20 cm), štětec, lopatka, nůž, psací potřeby, vizitky, igelitový sáček.

Postup:

1. Zhotovení sádrových odlitků

• Vyhledáme co  nejzřetelnější stopu zvířete.
• Stopu opatrně štětcem očistíme od listů a větviček.
• Stopu ohraničíme pruhem kartonu a přichytíme kolíčky do půdy. (Děláme to proto, aby se sádrová kaše nerozlila a také proto, aby byl odlitek pěkný.)
• Takto připravenou stopu slabě poprášíme práškovou sádrou.
• Do misky nalijeme potřebné množství vody a za stálého míchání lžičkou přisypáváme sádru, až vznikne řídká kaše, která se dá snadno lít.
• Připravenou kaši opatrně nalijeme na stopu tak, aby byla celá zakrytá, a necháme ji ztvrdnout.
• Ztvrdlý odlitek opatrně vyrýpneme lopatkou (nebo nožem), očistíme štětcem a vložíme do igelitového sáčku.
• Do sáčku vložíme vizitku s těmito údaji: jméno zvířete, místo a datum odlití.
• Z odlitých stop uděláme ve třídě výstavku.

2. Pozorování odlitků stop a jejich porovnávání s ohledem na potvrzení/vyvrácení stanovených hypotéz pomocí encyklopedií, klíčů a odborné zoologické literatury (doporučujeme práci ve dvojicích, nebo v malých skupinách).

3. Zápis a diskuze výsledků bádání, vč. hypotéz (pokud si žáci vedou badatelský deník, pak zápis provádí do něho). Vést žáky i ke grafickému znázorňování (možnost využití grafických programů v PC).

4. Kontrola a hodnocení (učitel, žáci) - kritéria splnění cílů, ověření hypotéz, znalost identifikace zvířat podle stop, kvalita odlití stop a výběru stopy pro odlitek, originalita a správnost zápisu z bádání.

 Aktivity BOV v geografii

• vedení cestovatelského deníku - struktura: deník si vytváří žák sám, učitel může doporučit následující body: jméno, sledované téma, zápis postupu, reflexe, náměty na zlepšení,
• plánování projektů (např. ochrana životního prostředí apod.),
• olympiády a soutěže (zeměpisná olympiáda),
• pokusy a náměty na pozorování (např.: sledování různých morfologických jevů v krajině - tvar údolí, charakter vodního toku, významné vrcholy apod.).
  

Příklad aplikace BOV na téma

Černé a Čertovo jezero (exkurze)

Žáci na místě řeší následující úlohy:

1. Najděte v okolí Černého a Čertova jezera morény. Proč je jich tu tolik?

2. Jak byste popsali tvar reliéfu kolem jezer? Jak se liší od tvaru údolí řek?

Další náměty na využití BOV v biologii a geografii:

Náměty lze čerpat z následujících publikací:

HOŠKOVÁ, Z. a kol. Enviroexperiment - biologie pro 2. stupeň ZŠ, Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2012

VLACH, P. a kol. Enviroexperiment - biologie pro SŠ, Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2012

ŘEZNÍČKOVÁ, E. a kol. Výuka v krajině. Náměty pro geografické a environmentální vzdělávání. Praha: Univerzita Karlova v Praze, 2008

Závěr

BOV patří mezi aktivizující metody výuky. Rozvíjí nejen motivaci žáka k biologii/geografii, efektivní osvojování poznatků, ale patří mezi zajímavé metody rozvoje celé osobnosti žáka. Je však nutné upozornit na to, že může být efektivnější u talentovaných žáků v oblasti přírodovědných předmětů. Učitel by si měl uvědomit nejen pozitiva BOV, ale i jeho úskalí. Vždy bude BOV vyžadovat rozsáhlejší přípravu a promýšlení témat v biologii/geografii.