Intuitivní představy o postavení Země ve vesmíru

Než žák přijde do školy, má už vytvořenou řadu svých hotových představ o tom, jak se chová a funguje svět kolem nás. Člověk si takové intuitivní představy (prekoncepty) vytváří od raného dětství na základě bezprostředního vnímání okolního světa a aktivního styku s ním. Tyto představy bývají často v rozporu s vědeckými poznatky, znesnadňují jejich správné pochopení a mohou vést k povrchnímu, formálnímu a zkreslenému osvojování fyzikálních pojmů.

V předchozím článku jsem se věnovala chybným představám spojeným se vztahem síly a pohybu. V tomto příspěvku chci upozornit na některé chybné představy žáků o postavení Země ve vesmíru.

Žáci mají nejrůznější představy o postavení Země ve vesmíru, o tom, jak se vzájemně pohybují Slunce, Země a Měsíc, jaký tvar má Země, jak po ní lidé vlastně chodí, proč se střídá den a noc. Jejich představy se s věkem postupně mění a vyvíjejí.

Slunce, Země a Měsíc

Představami žáků o vzájemném pohybu Slunce, Země a Měsíce se zabýval průzkum (Jones, Lunch, Reesink). Odhalil pět modelů, které zachycuje následující obrázek.

Model 1: Středem je nehybná Země.
Model 2: Středem je rotující Země.
Model 3: Středem je Země, okolo níž obíhá Slunce a/nebo Měsíc.
Model 4: Středem je Slunce, okolo něhož obíhá Země a/nebo Měsíc.
Model 5 - fyzikálně správný: Středem je Slunce, okolo něhož obíhá Země a okolo ní obíhá Měsíc.

Řadu zkreslených představ mívají žáci a studenti také o relativních velikostech a vzdálenostech Slunce, Země a Měsíce.

Země a lidé na ní

Tabulka ukazuje představy žáků a jejich vývoj s věkem o tvaru Země, o pohybu lidí na ní a o tom, co je to nahoru a dolů. (Zpracováno podle: Driver, Squires, Rushford, Wood-Robinson)

Den a noc

Několik průzkumů se věnovalo představám žáků o tom, proč se střídá den a noc.
Vývoj představ lze rozdělit do čtyř následujících skupin.

1. Živé Slunce
   Mnoho malých dětí považuje Slunce za živý objekt. Slunce podle nich "jde večer spát", "vypne se", "odejde", "schová se za stromy", "zajde za hory".

2. Zakryté Slunce
   Do další skupiny patří představy o tom, že Slunce něco zakryje. Zakrýt ho mohou mraky, Měsíc nebo noc či tma.

3. Pohyby a obíhání Slunce a Země

Slunce oběhne kolem Země jednou za den

Země oběhne kolem Slunce jednou za den

Slunce se pohybuje nahoru a dolů




4. Rotace Země
   Správná fyzikální představa o střídání dne a noci díky rotaci Země kolem vlastní osy.

Následující obrázek zachycuje zastoupení některých z výše uvedených představ v různých věkových kategoriích žáků, tak jak bylo zjištěno v rámci průzkumu (Baxter).

Fáze Měsíce

V rámci průzkumu (Baxter) se objevily následující představy žáků o příčinách měsíčních fází.

1. Mraky zakrývají část Měsíce.
2. Planety vrhají stín na Měsíc.
3. Na Měsíc dopadá stín Slunce.
4. Na Měsíc dopadá stín Země.
5. Správná představa: Fáze Měsíce se vysvětlují tím, jaká část viditelné strany Měsíce je osvětlená. Míra osvětlení závisí na vzájemné poloze Slunce, Země a Měsíce.

Zastoupení výše uvedených představ v různých věkových kategoriích žáků zjištěné v průzkumu (Baxter) ukazuje následující obrázek.

Roční období

• roční období se střídají díky různé vzdálenosti Země od Slunce, v zimě je dále, v létě blíže
  Tato představa bývá silně zažitá nejen u žáků, ale i u řady dospělých. Bohužel je toto zdánlivě logické vysvětlení nepravdivé. Pro nás, obyvatele severní polokoule, je to právě naopak. V létě jsme od Slunce nejdále. Kdyby změny ročních období způsobovalo přibližování a vzdalování Země od Slunce, muselo by být léto i zima současně na obou polokoulích. Ve skutečnosti je na jižní polokouli zima, když je u nás léto, a naopak.

  Střídání ročních období má na svědomí sklon zemské osy. Jednoduchou představu o nerovnoměrném ohřívání různých částí Země během roku by mohl žákům dát "špekáčkový" model zachycený na obrázku 8 (podle Rojka) Je zřejmé, že červnový špekáček se opéká více na horní polovině, která představuje severní polokouli, zatímco prosincový špekáček se bude opékat více dole, na jižní polokouli.

  Žákům bude možná vrtat hlavou, zda se na Zemi během roku nějak projevuje měnící se vzdálenost od Slunce. Vždyť když je Země blíže, mělo by být tepleji. Když je Země v přísluní, přijme od Slunce během dne opravdu o něco více energie, než když je v odsluní (asi o 7%). To se projevuje tím, že na severní polokouli jsou mírnější zimy a méně teplá léta. Na střídání ročních období má ale rozhodující vliv sklon zemské osy.

Závěr

V článku jsem shrnula některé chybné představy žáků o postavení Země ve vesmíru. Zmapování takových prekonceptů je prvním krokem na cestě k jejich překonávání. Pro konkrétní práci v hodinách je důležité, aby učitel věděl o jejich existenci, mohl na ně reagovat a vést žáky k tomu, aby si je sami uvědomili a poznali rozpor mezi nimi a tím, co se učí ve škole.

Podrobnější informace o citovaných výzkumech, ukázky rozhovorů s žáky i další úlohy lze nalézt v níže uvedené literatuře.

Literatura

Baxter, J.: Children's understanding of familiar astronomical events. International Journal of Science Education 11 (Special Issue), 1989, s. 502-513.
Driver, R. - Squires, A. - Rushford, P. - Wood-Robinson, V.: Making Sense of Secondary Science. Routledge Falmer, New York, 2003.
Jones, B. L. - Lunch, P. P. - Reesink, C.: Children's conception of the Earth, Sun and Moon. International Journal of Science Education 9 (1), 1987, s. 43-53.
Mandíková, D.: Výuka Newtonových zákonů I - intuitivní představy žáků.
Mandíková, D.: Intuitivní představy o pohybu a síle. Disertační práce. Praha, MFF UK 1990.
Nachtigall, D.: Vorstellungen von Fünfklassers über den freien Fall. Rukopis, Dortmund, 1981.
Nachtigall, D.: Vorstellungen im Bereich der Mechanik. In: Naturwissenschaften im Unterricht. Physik/Chemie, 34, 1986, č.13.
Rojko, M.: Omyly, které ovládly svět. PCVPP, Praha 1993.
Stead, K., Osborne, R.: What is gravity? Some Children's Ideas. N.Z. Science Teacher. 30, 1981, s. 5-12.