Přírodovědná praktika

Příklad dobré praxe vznikl jako součást systémového projektu Pilot G/GP (www.pilotg-gp.cz), který v letech 2004 - 2008 spolufinancovaly ESF, MŠMT a MHMP.

Škola: Gymnázium olympijských nadějí, České Budějovice
Realizátoři: Jaroslav Koreš
Konzultant VÚP: Marta Šíbová

Zařazení předmětu Přírodovědná praktika do ŠVP reaguje na nutnost zvýraznit praktické činnosti v přírodovědných předmětech (Fyzice, Biologii, Chemii). Oddělení praktik od vyučovacích předmětů a zároveň přiřazení konkrétní časové dotace (1 hodina v týdnu) pedagogům umožnilo připravit pro žáky větší počet praktických úloh, věnovat více času rozvoji jejich praktických dovedností a propojit praktické činnosti s osvojovaným učivem. Důrazem na praktické úlohy žáci intenzivněji vnímají účelnost a praktičnost přírodovědných témat. Rozdělení tříd do skupin také umožňuje lepší individuální přístup k jednotlivcům i efektivnější práci celé třídy.

Kontext

Gymnázium olympijských nadějí v Českých Budějovicích je školou s rozšířenou výukou tělesné výchovy. Cílovou skupinou tohoto příkladu dobré praxe jsou žáci prvních a druhých ročníků čtyřletého gymnázia, kteří se kromě výrazného zájmu o sport v ničem neliší od svých vrstevníků.

Východiska

Tvorba školního vzdělávacího programu přinesla možnost nových úvah o koncepci přírodovědných předmětů. V rámci vyučovacích předmětů sice byla splněna povinnost zařadit 4 hodiny praktických činností za rok, ale přínos pro žáky byl učiteli vnímán jako minimální. Úlohy s měřicími přístroji v „Maturitě na nečisto" inspirovaly k novému způsobu realizace přírodovědných praktik a k výběru jiného typu úloh pro práci žáků.

Cíle

a) na úrovni oborů
Očekávané výstupy, vzdělávací obor Chemie, RVP G
Žák:

• využívá odbornou terminologii při popisu látek a vysvětlování chemických dějů,
• provádí chemické výpočty a uplatňuje je při řešení praktických problémů,
• předvídá vlastnosti prvků a jejich chování v chemických procesech,
• využívá znalostí o čističové struktuře látek a chemických vazbách k předvídání některých fyzikálně-chemických vlastností látek a jejich chování v chemických reakcích.

Očekávané výstupy, vzdělávací obor Fyzika, RVP G
Žák:

• měří vybrané fyzikální veličiny vhodnými metodami,
• zpracuje a vyhodnotí výsledky měření.

Očekávané výstupy, vzdělávací obor Biologie, RVP G
Žák:

• popíše stavbu těl rostlin, stavbu a funkci rostlinných orgánů,
• pozná a pojmenuje (s možným využitím informačních zdrojů) významné zástupce hub a lišejníků),
• popíše evoluci a adaptaci jednotlivých orgánových soustav,
• pozná a pojmenuje (s možným využitím informačních zdrojů) významné živočišné druhy a uvede jejich ekologické nároky.

b) na úrovni klíčových kompetencí
Cíle v oblasti kompetence k učení
Žák:

• vytváří si pro učení a pracovní činnosti optimální podmínky,
• stanoví si časové i obsahové priority,
• vytváří si časový plán a dodržuje jej.

Cíle v oblasti kompetence k řešení problémů
Žák:

• formuluje hypotézy na základě dostupných informací,
• navrhuje metody k ověření hypotézy,
• zvažuje úlohu jednotlivých faktorů při řešení problému,
• vyhodnocuje experiment z hlediska jeho průběhu.

Cíle v oblasti kompetence sociální a personální
Žák:

• identifikuje příčiny úspěchu i neúspěchu ve své práci,
• předvídá vnitřní překážky a své možnosti je odstranit nebo zmírnit.

Realizace - postup a metody

Předmět Přírodovědná praktika byl začleněn do učebního plánu školy s jednohodinovou dotací. Do tohoto nového vyučovacího předmětu jsou integrována témata z předmětů Fyzika, Biologie a Chemie. Výuka probíhá ve stejnou hodinu ve třech laboratořích, třída se na výuku dělí na třetiny. V jedné skupině probíhá laboratorní cvičení z fyziky, ve druhé z chemie a ve třetí z biologie. Ukázalo se, že určitým problémem bylo zajištění vyučovacího předmětu v rozvrhu (rozdělení tříd do skupin, přidělení vyučujících) a časová náročnost vyhodnocení výsledků laboratorních cvičení pro učitele.

Do přípravné fáze realizace nového vyučujícího předmětu vyučující vstoupili s jasnou představou. Předmět Přírodovědná praktika by měl žáky vést k:

• zvládnutí práce s měřicími přístroji (mikrometr, stopky, váhy, apod.),
• splnění zadané úlohy s minimem náhodných a hrubých chyb,
• zvládnutí samostatného či týmového zpracování úkolů a jejich vyhodnocení,
• rozvoji schopnosti odhalit případnou chybu,
• dovednosti ověřit výsledky a porovnat je s teoretickými předpoklady,
• schopnosti řešit problematické situace,
• schopnosti rozvíjet komunikaci ve skupině a s vyučujícími.

Pro každou laboratorní úlohu byl zvolen jednotný postup při zadávání a řešení daného úkolu, ať už se jedná o problém z fyziky, chemie či biologie.

1. Žákům je zadána úloha a její cíl.
2. Učitel objasní možné způsoby řešení úlohy.
3. V rámci pracovní skupiny žáci provedou rozbor úlohy a diskutují nejvhodnější laboratorní, měřicí metodu.
4. Po následné diskusi s vyučujícím žáci úkol zvolenou metodou realizují.
5. Žáci zaznamenávají průběh pokusu, zapisují používané pomůcky (chemikálie) do předtištěných protokolů, případně nakreslí aparaturu.
6. Na konci pokusu žáci vysloví závěr, zhodnotí, zda se podařilo splnit cíl úlohy a porovnají výsledky práce se skupinou, která pracovala jinou metodou.
7. Žáci diskutují zvolené metody práce.
8. Vyučující uvede nejefektivnější možný postup, připomene využití metody v praxi, zhodnotí práci jednotlivých skupin, zvýrazní nejlépe provedené práce.
9. Nejefektivnější provedení úlohy je žáky prezentováno.
10. Žáci zpracují výsledky praktika na počítači a odevzdají vyučujícímu elektronickou formou.

Takto vedené hodiny podněcují žáky k diskusi nad nejefektivnější laboratorní metodou a propojují teoretické znalosti s jejich praktickým užitím. V neposlední řadě dochází i k hodnocení a sebehodnocení jednotlivých pracovních skupin. Zpracování výsledků měření na počítači ve zvoleném formátu je žákům zadáno jako domácí práce. Tato činnost prohloubí dovednosti žáků při práci s výpočetní technikou.

Vyučujícím přinesla realizace nového předmětu možnost vytvořit a zařadit úlohy v souladu s právě probíraným učivem, a reagovat tak na problematické části vzdělávacího obsahu jednotlivých předmětů vhodnou praktickou činností. Náročnost praktických činností mohla být nastavena podle dovedností žáků.

Chemická laboratoř - fotografie práce žáků v chemické laboratoři

1. Obr.

Využité zdroje, pomůcky a způsob jejich využití

Vedení školy pro realizaci předmětu Přírodovědná praktika vybavilo jednotlivé kabinety řadou nových pomůcek. Učitelé se však snaží realizovat praktika s nejlevnějšími přístroji, měřidly a materiálem. Pro zpracování výsledků měření nejsou počítače vždy nezbytné, rozšiřují však možnosti tohoto předmětu stejně jako interaktivní tabule či propojení mikroskopu s TV.

Reflexe sledovaného příkladu dobré praxe

Nově pojatý předmět Přírodovědná praktika byl žáky i učiteli přijat kladně. Během jeho realizace v průběhu rohu se podařilo naplnit stanovené cíle jak na oborové úrovni, tak na úrovni klíčových kompetencí.

Příkladem je oblast kompetence k řešení problémů. Na začátku každého měření jsou žáci seznámeni s úlohou včetně teorie a jsou vyzváni k tomu, aby vyslovili hypotézu o průběhu a výsledku měření a odhadli výsledek a možné chyby měření. Tyto poznatky pak využijí při zpracování výsledků měření a zhodnocení výsledků. Nejčastějším problémem žáků při zpracovávání výsledků měření byla neschopnost sestavit závěr laboratorního cvičení, tedy vybrat z výsledků důležité informace, a ty zhodnotit. Stálým vyžadováním kvalitního závěru se žáci zdokonalovali v rozpoznání důležitých informací a výsledků a na konci školního roku již velmi dobře odlišili zásadní informace od nedůležitých.

Praktické činnosti žáků také dávají učitelům přírodovědných předmětů zpětnou vazbu o osvojení probraného učiva. Možnost odvolat se při výkladu na praktické výsledky a naopak při praktické činnosti žáků využít již známé teorie vytváří velmi silnou vazbu mezi teorií a praxí.

Shrnutí a zhodnocení kvality příkladu dobré praxe

Ukázalo se, že předmět Přírodovědná praktika je pro vyučující náročný na přípravu. Hodně času zabírá především vymýšlení témat a opravování prací žáků. Každý týden je třeba opravit protokoly 3 skupin po 16 pracích. Vzhledem k tomu, že žáci musí splnit všechny úlohy, 2x za pololetí se vkládá tzv. „doměřování". Žáci, kteří chyběli, mají možnost si zameškané měření doplnit.

Zařazení tohoto předmětu do ŠVP se osvědčuje. Vyučující jsou spokojeni s hodinovou dotací, skupinovou výukou a možností propojení i procvičení teorie v praktických úlohách. Výhodou je také volnost v zadávání úloh, ty reagují na potřeby vyučujících i žáků a po dohodě mohou být měněny. Úspěšnost praktik je zjišťována i z referencí absolventů, kteří řadu dovedností a návyků, které získali při laboratorních měřeních, využívají v zaměstnání či při dalším studiu.

Budoucí perspektiva příkladu dobré praxe

Po vyhodnocení průběhu přírodovědných praktik v 1. ročníku se vyučující rozhodli ponechat stávající učební osnovy bez výraznějších změn. Přípravou a vyhodnocením praktik pro 2. ročník bylo zjištěno, že žáci nedokáží správně narýsovat graf a vyčíst z něj výsledky, proto ve spolupráci s vyučujícími ICT došlo ke změně v učebních osnovách předmětu Informatika tak, aby žáci byli schopni zpracovat výsledky měření včetně grafů v programu MS Excel.

V rámci grantu Zavádění nových technologií do středních a vyšších odborných škol, vyhlášeného zřizovatelem, škola podala návrh na projekt Příprava žáků na využívání ICT technologií v praxi při realizaci praktických úloh, který byl schválen a dotován částkou 200 000 Kč. Podařilo se tak získat peníze na dovybavení učebny pro přírodovědná praktika šesti PC s laboratorním zařízením ISES, umožňujícím měření s využitím počítače. Žáci se seznámí s možnostmi využívání počítačů při praktickém měření a porovnají výhody a nevýhody manuálního měření s využitím PC. Proto mohou být některé úlohy podobné - jednou je žáci budou realizovat tradičně, jindy s počítačem. Dá se očekávat, že dalším vývojem se bude zvyšovat zastoupení počítačem zpracovaných úloh.

Fyzikální laboratoř - fotografie práce žáků ve fyzikální laboratoři

2. Obr.

 Další zdroje informací k příkladu dobré praxe

Zdrojem informací se staly především náměty na laboratorní cvičení v příslušných učebnicích jednotlivých předmětů pro gymnázia. Pro fyziku byly vybrány učebnice Fyzika pro gymnázia z nakladatelství Prométheus. Pro biologii byly použity učebnice Biologie pro gymnázia nakladatelství Fortuna.

Další náměty na internetu:
Chemie - www.inforum.cz/archiv/infomedia98/pdf/rieger.htm;
Fyzika - www.fyzweb.cz;
Biologie - www.priroda.cz.

Kontaktní osoba:
Jaroslav Koreš
e-mail: jkores@goncb.cz