Už jste někdy viděli atom?

Popisovaná učební aktivita je upravenou verzí činnosti představované Carolinou Svensson-Huldt [1] v předmětu Přírodověda pro menší děti (Science for Younger Children).

Návrh učební činnosti je v souladu s přístupem k výuce vědních předmětů např. v USA nebo Švédsku. Jedná se o hledisko souboru znalostí, které definoval Lederman (2008) [2]. Podle jeho přístupu by žáci měli být vedeni k pohledu na vědu jako na: prozatímní, subjektivní, kreativní, pozorování/odvozování, teorie/zákony, složku sociokulturní sféry a jako na empiricky založenou [3]. Tato hlediska by měla být brána v úvahu již při tvorbě kurikula.

Hlavním cílem předkládané vyučovací jednotky je, v souladu se zmíněným přístupem ke vědě, přivést žáky k poznání prozatímnosti vědeckých informací, k původu empirických zjištění, ke kreativitě a pozorování/odvozování na základě vlastní činnosti. Žáci sami zjišťují, že informace, které mohou vědci získat, jsou závislé na použité technice, jejíž možnosti jsou limitované. Skrze toto zjištění by žáci měli být vedeni k tomu, aby stejným způsobem přistupovali i k dalším poznatkům z jiných (nejen) přírodovědných oblastí. Prostřednictvím tohoto přístupu jsou naplňovány požadavky na rozvoj kritického přístupu ke zdrojům informací, kritické usuzování nebo kritické myšlení (Matematika a její aplikace, Člověk a příroda).

Cílem popisované aktivity je také ukázat žákům vzájemnou propojenost vědních oborů, konkrétně mezipředmětový vztah fyziky a chemie. Jedním z důvodů vytváření mezipředmětových vztahů je přesvědčení, že by žáci měli mít ucelený obraz daného oboru nebo jevu; proto musí chápat, že poznatky získané v jednotlivých vyučovacích předmětech tvoří jednotu, v níž se každý vyučovací předmět váže na ostatní v mnoha souvislostech [4]. V tomto konkrétním případě se sice nejedná přímo o poznatky, avšak přístup k získávání těchto poznatků je společný více oborům.

V neposlední řadě je vhodné zařadit tuto činnost, zvláště u žáků nižších ročníků, pro snížení abstrakce předkládaného učiva (tento aspekt je nicméně důležitý i u starších žáků [5]). K jednotlivým poznatkům, byť jsou v případě atomu značně abstraktní, vědci dospěli určitými vědeckými postupy. Pro školní prostředí není důležitá přesná znalost těchto postupů. Důležité je povědomí o nich.

Provedení aktivity

Při hodině chemie může učitel položit otázku: „Co je to atom?”, „Viděl ho někdo?”, „Jak vlastně vypadá?”

Žáci jsou zpravidla takovýmto typem dotazů zaskočeni. V aktivnějších třídách lze předpokládat odpovědi obsahující slova: jádro, obal, kulička apod.

Učitel pokračuje dotazem: „Jak to vědci zjistili?”, „Jak si mohou být jistí?”. Předpokladem je, že nikdo z žáků nebude umět na tuto otázku fundovaně odpovědět. Znaky novosti, problémovosti a neurčitosti vyvolané touto úlohou aktualizují poznávací potřeby žáků [6]. Nyní nastává chvíle, kdy má učitel možnost využít kreativitu a pozorovací/odvozovací schopnosti většinou motivovaných žáků.

Učitel rozdá dvojicím či trojicím žáků pracujícím vždy na jednom stole černé zalepené pouzdro od kinofilmu.V něm jsou uloženy drobné kovové i nekovové předměty (např. matka, kovová podložka, kulička z ložiska, dřevěné nebo keramické korálky, písek). Při výběru předmětů záleží na kreativitě učitele, je důležité posoudit, mají-li žáci možnost byť jen orientačně poznat, o jaký předmět se jedná. Vedle sebe pracující dvojice dostanou pouzdra, jejichž obsah je pokud možno odlišný. Tím učitel alespoň z části navodí podmínky, ve kterých skupinky žáků pracují samostatně.

Úkolem žáků je po 15 minutách bádání na tabuli nakreslit a prezentovat, co je uvnitř černého pouzdra ukryto. Krabičky od kinofilmů žáci nesmějí otevřít. K dispozici je jim učitel jako poradce a jakákoli pomůcka, kterou si však musí sami od učitele vyžádat (dostanou ji v případě, že učitele přesvědčí o relevanci jejího použití). Podle zkušeností s touto aktivitou žáci většinou přijdou na využití váhy, magnetu, stetoskopu, popř. nádoby s vodou apod. Učitel by měl také mít připraveny rezervní krabičky a předměty vložené do „černých skříněk” pro případ, že by někteří žáci – vedeni nápadem – porovnávali chování neznámého systému se známým.

Učitel mimo pozice rádce a „dodavatele vědeckých nástrojů” zajišťuje dozor nad tím, aby členové jednotlivých skupin nehledali inspiraci k použití nástrojů u svých sousedů.

Po uplynutí času jednotlivé pracovní skupiny nakreslí průřez pouzdrem kinofilmu na tabuli, prezentují své výsledky a svá rozhodnutí zdůvodňují.

Možné pokračování aktivity

Skupiny, jejichž výsledky jsou podobné, se spojí a pracují polečně. Žáci ve větších skupinách diskutují nad svými „atomy” a vyměňují si poznatky, které vedly k upřesňování informací o obsahu pouzdra. Pouzdra kinofilmů však žáci nesmějí otevřít ani teď. (Pouze by se přesvědčili, jestli měli pravdu. Hlavní přínos této aktivity je ale v pochopení nekonkrétnosti představy, jakou s dostupnou technikou dosáhli. Atom také neuvidíme.)

Učitel na závěr shrne celou aktivitu tak, aby hodina končila představou žáků o mezích vědeckého poznání, způsobech pronikání informací z jednoho vědního oboru do druhého apod. Poté následuje krátké uvedení modelu stavby atomu, ke kterému došli vědci použitím jen „o trochu lepších” nástrojů.