Zobrazit na úvodní stránce článků

Na začátek článku
Titulka > Modul články > Základní vzdělávání > Vzdělávací obor Fyzika a digitální techn...

Ikona teoreticky

Vzdělávací obor Fyzika a digitální technologie

Ikona odbornost
Autor: Drahomíra Pecinová
Anotace: Článek se v teoretické rovině zabývá digitálními technologiemi ve vzdělávacím oboru Fyzika zejména z hlediska Rámcových vzdělávacích programů pro základní školy a gymnázia. Prezentuje názor, dle kterého digitální technologie ve fyzikálním vzdělávání tvoří nedílnou součást jeho vzdělávacího obsahu.
Téma příspěvku:Přírodovědná gramotnost
Klíčová slova: klíčové kompetence, digitální technologie, rámcový vzdělávací program, přírodní vědy, fyzika, oborové didaktiky

Fyzika jako vědní obor položila základy, na nichž stojí dnešní svět informačních a komunikačních technologií. Přenos světla v optických vláknech, displeje mobilních telefonů či digitální fotografie dnes tvoří samozřejmou a všudypřítomnou součást našich životů. Pro žáky součást tak samozřejmou, že se jí vzdělávací obor Fyzika musí zabývat, nemá-li být vnímán jako zcela odtržený od reálného života.

Často se setkáváme s názorem, že digitální technologie ve výuce fyziky jsou vhodné především jako didaktický prostředek, jak žákům lépe přiblížit obsah fyzikálního vzdělávání. S názorem, dle kterého učit žáky digitálními technologiím nepatří mezi vzdělávací cíle ani do vzdělávacího obsahu fyzikálního vzdělávání, nýbrž primárně do vzdělávací oblasti Informační a komunikační technologie (ICT). V tomto článku bychom rádi prezentovali odlišný názor. Takový, dle kterého zařazení počítačů a ostatních informačních technologií do výuky fyziky nelze chápat jen jako jeden z možných didaktických postupů či metod, které mohou zlepšit a zatraktivnit výuku, ale že digitální technologie ve fyzikálním vzdělávání tvoří též neoddělitelnou součást jeho vzdělávacího obsahu.

Podívejme se blíže na propojení digitálních technologií a fyzikálního vzdělávání z hlediska Rámcových vzdělávacích programů pro základní školy [1] a gymnázia [2]. Vzdělávací obor Fyzika patří do vzdělávací oblasti Člověk a příroda. Charakteristika této oblasti v RVP ZV [1] v souvislosti s technologiemi uvádí: „Vzdělávací oblast Člověk a příroda (…) Poskytuje žákům prostředky a metody pro hlubší pochopení a využívání současných technologií a pomáhá jim lépe se orientovat v běžném životě.“ A i když v cílovém zaměření této vzdělávací oblasti nejsou digitální technologie explicitně uvedeny, píše se zde: „Vzdělávání v dané vzdělávací oblasti směřuje k utváření a rozvíjení klíčových kompetencí tím, že vede žáka ke zkoumání přírodních faktů a jejich souvislostí s využitím různých empirických metod poznávání (pozorování, měření, experiment) i různých metod racionálního uvažování.“

V RVP G [2] je charakteristika vzdělávací oblasti Člověk a příroda uvedena větou: „Základní prioritou každé oblasti přírodovědného poznávání je odkrývat metodami vědeckého výzkumu zákonitosti, jimiž se řídí přírodní procesy.” Metody vědeckého výzkumu se však dnes již neobejdou bez moderních informačních a komunikačních technologií. Je tedy třeba s nimi žáky seznamovat. Cílové zaměření vzdělávací oblasti Člověk a příroda v RVP G [2] moderní technologie přímo zmiňuje: „Vzdělávání v dané vzdělávací oblasti směřuje k utváření a rozvíjení klíčových kompetencí tím, že vede žáka k využívání prostředků moderních technologií v průběhu přírodovědné poznávací činnosti.“ Tato formulace nás vede ke klíčovým kompetencím.

Klíčové kompetence – nedílná součást Rámcových vzdělávacích programů pro základní školy a gymnázia ([1], [2]) – jsou definovány jako soubor dovedností, vědomostí, schopností, postojů a hodnot, důležitých pro osobní rozvoj a uplatnění každého člena ve společnosti. Je to vlastně jakási komplexní „výbava“ žáka1, kterou by ho vzdělávací proces měl vybavit. A právě díky této výbavě by žák by měl úspěšně zvládnout úkoly a situace nejrůznějšího charakteru, při kterých se dostane nejen při studiu, ale i v práci a osobním životě.

V platném českém kurikulu jsou klíčové kompetence formulovány poměrně obecně. Důvodem je skutečnost, aby pokryly možnosti všech vzdělávacích oblastí. Digitální technologie v nich (až na výjimku uvedenou níže) nejsou explicitně zmíněny. Ale protože tyto technologie jsou v dnešní době nedílnou součástí každodenních činností žáků i učitelů, do klíčových kompetencí se samozřejmě promítají.

Jedinou klíčovou kompetencí, která explicitně moderní technologie zmiňuje, je kompetence komunikativní. RVP ZV [1] v popisu této kompetence uvádí: „Na konci základního vzdělávání žák využívá informační a komunikační prostředky a technologie pro kvalitní a účinnou komunikaci s okolním světem. Rozumí různým typům textů a záznamů, obrazových materiálů, běžně užívaných gest, zvuků a jiných informačních a komunikačních prostředků, přemýšlí o nich, reaguje na ně a tvořivě je využívá ke svému rozvoji a k aktivnímu zapojení se do společenského dění.“ RVP G [2] v popisu komunikativní kompetence říká: „Na konci gymnaziálního vzdělávání žák efektivně využívá moderní informační technologie.“

Z výše uvedeného vyplývá, že výsledkem výuky tedy má být žák, který je k získání a výměně informací schopen vhodně a účelně využívat různé informační a komunikační prostředky a technologie. Žák, který by měl být schopen získávat informace z většího počtu alternativních zdrojů, odlišit informační zdroje věrohodné a kvalitní od nespolehlivých a nekvalitních, umět pracovat s těmito informacemi. Dále by měl být schopen k prezentaci své práce, například projektu, použít (s porozuměním) některého z prezentačních softwarů. Z toho pro učitele fyziky vyplývá, že by měl moderní digitální technologie ve výuce využívat a své žáky s těmito technologiemi seznámit a naučit pracovat. Ukázat jim využití moderních komunikačních a informačních prostředků a technologií při zpracování výsledků fyzikálních pozorování a měření, při přípravě a zpracování projektů a jejich prezentaci apod.

Digitální technologie se uplatní v rozvoji prakticky všech klíčových kompetencí, i když v nich nejsou přímo uvedeny. Takovým příkladem je kompetence k učení, která v  RVP G [2] říká: „Na konci gymnaziálního vzdělávání žák kriticky přistupuje ke zdrojům informací, informace tvořivě zpracovává a využívá při svém studiu a praxi.“ Pro učitele fyziky to znamená zadávat například přiměřeně náročné seminární práce či projekty, při jejichž řešení se studenti učí vyhledávat, zpracovávat, třídit a kriticky posuzovat fyzikální (přírodovědné) poznatky z různých zdrojů, tedy i s pomocí digitálních technologií. Upozorňovat žáky na alternativní zdroje informací, seznamovat studenty na přiměřené úrovni s novými výsledky vědy a techniky, které by pro ně mohly být zajímavé. Další možnosti rozvoje klíčových kompetencí (nejen) v oblasti digitálních technologií na gymnáziu lze najít například v publikaci Lze učit fyziku zajímavěji a lépe? [6].

Digitální technologie samozřejmě také ovlivňují do vzdělávací obsah a očekávané výstupy vzdělávacího oboru Fyzika. Podívejme se, na úrovni základního vzdělávání [1], na očekávaný výstup tematického celku Látky a tělesa: „Žák změří vhodně zvolenými měřidly některé důležité fyzikální veličiny charakterizující látky a tělesa.“ Na úrovni gymnaziálního vzdělávání [2] s ním koresponduje očekávaný výstup celku Fyzikální veličiny a jejich měření: „Žák měří vybrané fyzikální veličiny vhodnými metodami, zpracuje a vyhodnotí výsledky měření.“

V tomto tematickém celku se žáci seznamují s fyzikální veličinou čas, s jejími jednotkami, učí se vědomostem a dovednostem, které jsou s tímto tématem spojené. To pro učitele mimo jiné znamená, že žáky učí čas měřit, učí je pracovat s přístroji k tomu určenými (například stopkami). Měření času je dovedností, kterou v běžném životě často potřebuje každý z nás. Čas lze měřit mnoha nejrůznějšími způsoby a žáky je třeba s nimi seznámit. V dnešní době, kdy naprostá většina obyvatel České republiky vlastní mobil (tablet, smart phone, počítač aj.), lze toto měření jednoduše provést (a často se právě takto provádí) pomocí tohoto zařízení. Měří-li tedy žáci například během nějakého fyzikálního experimentu čas pomocí nějakého mobilního telefonu, digitální technologie slouží nejen jako didaktický prostředek při výuce fyziky, ale také přirozeně vstupují do jejího vzdělávacího obsahu a stávají se její neoddělitelnou součástí.

Na využívání digitálních technologií klade důraz i současná školská reforma. Dne 9. července 2014 byla usnesením vlády č. 538 schválena Strategie vzdělávací politiky České republiky do roku 2020 [12], která se stala základním kamenem české vzdělávací politiky. Její součástí je i Strategie digitálního vzdělávání do roku 2020 [11], která byla přijata vládou 12. listopadu 2014 jako usnesení vlády ČR č. 927/2014.

MŠMT ve svém prohlášení [5] uvádí: „Cílem strategie je zapojení moderních technologií do vyučování tak, aby prostupovaly celým procesem výuky na základních školách, nikoli jen v určitých předmětech. Plné zapojení moderních technologií do výuky všech předmětů by tak mělo být nezbytné v rámci posunu vzdělávacího systému od memorování faktů k důrazu na čtenářskou gramotnost, komunikační dovednosti a logické myšlení. Smyslem strategie je podpořit rozvoj kompetencí žáků v oblasti práce s informacemi a s digitálními technologiemi, a také rozvoj informatického myšlení žáků tak, aby měli možnost uplatnění v informační společnosti v průběhu celého života.“ Dvě z cílových oblastí Strategie digitálního vzdělávání do roku 2020 se přímo dotýkají digitálních kompetencí žáků a učitelů:

  • Zajistit podmínky pro rozvoj digitálních kompetencí a informatického myšlení žáků.
  • Zajistit podmínky pro rozvoj digitálních kompetencí a informatického myšlení učitelů.

Existuje mnoho možností, jak digitální kompetence během výuky fyziky rozvíjet. Typickým příkladem jsou počítačem podporované experimenty. Počítač (smart phone, tablet, aj.) může být dále využit jako nástroj pro prezentaci výsledků měření a nových zjištění. Internet může sloužit jako zdroj informací. Pro vzdělávací účely lze též využít online kurzů, online učebnic, appletů a mnoho dalších aplikací.

Užitečným zdrojem, který můžeme doporučit a který je zaměřen přímo na využití digitálních technologií ve výuce přírodních věd, je elektronický časopis e-Mole [13]. Digitálními technologiemi v didaktice přírodních věd se zabývá článek s názvem Digitální technologie v didaktice přírodních věd [17]. Rozvoj digitálních kompetencí žáků lze dobře propojit s badatelsky orientovaným přístupem k výuce přírodních věd (badatelsky orientované přírodovědné vzdělávání, IBSE, [7]), který koresponduje s charakteristikou vzdělávací oblasti Člověk a příroda v [1] a [2]. Metoda IBSE je doporučována ve zprávě Evropské komise Science Education NOW: A Renewed Pedagogy for the Future of Europe [3] jako metoda, která vykazuje značný potenciál zvyšovat zájem žáků i zlepšovat jejich výsledky v přírodovědném a matematickém vzdělávání.

Využívání digitálních technologií ve škole je pro mnoho žáků zajímavé a atraktivní. Mezi lety 2006 a 2008 byl na katedře didaktiky fyziky MFF UK řešen výzkumný projekt, zaměřený na problematiku vzdělávání ve fyzice, který tuto skutečnost potvrdil. Jeho výsledky jsou shrnuty v publikaci Lze učit fyziku zajímavěji a lépe? [6].

Ta mimo jiné uvádí: „Žáci od druhého stupně ZŠ až po vyšší gymnázia při dotazu na vhodné činnosti ve výuce fyziky výrazně preferují využití počítačů. Navíc obecnějších tématech, na něž by se výuka měla zaměřit, uvádějí hned na druhém místě principy fungování věcí kolem nás. A moderní technologie tvoří dnes přirozenou součást našeho světa – pro mladou generaci součást tak samozřejmou, že se jí fyzika ve škole musí věnovat, nemají-li ji žáci vnímat jako zcela odtrženou od života.“ Mnoho žáků disponuje celou řadou dovedností z oblasti ICT, kterých je přínosné ve výuce fyziky využít. Mnohdy jsou vybaveni digitálními kompetencemi na vyšší úrovni než učitel. Je třeba z této skutečnosti udělat výhodu, ne se těmto technologiím ve výuce vyhýbat.

Používání digitálních technologií ve fyzikálním vzdělávání sebou nese mimo nesporných výhod i některá úskalí, která bychom měli mít na paměti. I když jejich podrobný rozbor není předmětem tohoto článku, přesto si jedno z nich uveďme. Týká se výše uvedené atraktivity moderních technologií.

Autor článku Mýty a mylnosti o ICT ve vzdělávání [8] uvádí: „Využívání technologií ve škole je pro mnoho žáků přitažlivé. Ovšem, není to samotné učivo, ale především použité metody a formy práce s těmito technologiemi, které děti přitahují více, nežli tradiční a běžný přístup. Dětem poskytují technologie nový „hlas“ na vyjadřování (webové stránky, blogy, podcasty), nové způsoby vytváření dynamických výstupů (YouTube, Lip dub, Glogster), podporují rozvoj strategií učení a mohou poskytovat nové sociální interakce (např. sociální sítě). Činnostní a interaktivní charakter práce s technologiemi je přitažlivější nežli výklad učitele. To vše je pro zvídavé děti lákavé.”

Autoři Stuchlíková a Janík [9] v podobném duchu píší: „… kromě nutnosti, aby žáci a studenti tyto technologie zvládali, bývá vyzdvihována skutečnost, že práce s nimi žáky baví. Zde ovšem často hraje svou roli pouhá skutečnost, že jde o novinku. Novost se ale časem vytrácí, a to poměrně rychle.“ Učitel by proto měl být obezřetný a postupovat s rozumem a citlivě, vždy s ohledem na konkrétní výukové situace.  

Vzdělávací obor Fyzika by měl žáky s digitálními technologiemi seznamovat, naučit je s nimi smysluplně pracovat a využívat je. Digitální technologie slouží nejen jako didaktický prostředek ke zlepšení výukových výsledků žáků, ale stávají se nutnou součástí fyzikálního vzdělávání. Jednou z velkých výzev oboru didaktiky fyziky je tak modernizace obsahu fyzikálního vzdělávání z hlediska informačních a komunikačních technologií.  

Navazující dvě úlohy ukazují, jakým způsobem lze s digitálními technologiemi v hodinách fyziky pracovat. Doufáme, že pro mnohé učitele se stanou užitečnou inspirací.


1 Pokud se nejedná o citaci původních pramenů, budeme z důvodu lepší čitelnosti textu používat označení žák pro objekty pedagogického působení učitele, i když genderově korektní by bylo označování žák/žákyně. Rovněž označení učitel znamená učitele i učitelku.

Zařazení do seriálu: Tento článek je zařazen do seriálu ICT a fyzika.

Ostatní články seriálu:

Citace a použitá literatura:
[1] - Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. 2013. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.nuv.cz/t/aktualne-platne-zneni-rvp-zv].  
[2] - Rámcový vzdělávací program pro gymnázia. 2009. [cit. 2015-10-16]. Dostupný z WWW: [http://rvp.cz/informace/dokumenty-rvp/prehled-doku...].  
[3] - European Commission, Science Education NOW: The Renewd Pedagogy for the Future of Europe. 2007. [cit. 2015-10-16]. Dostupný z WWW: [http://ec.europa.eu/research/science-society/docum...].  
[4] - 4. Evropský referenční rámec [online]. Klíčové schopnosti pro celoživotní učení . 2007. [cit. 2015-10-16]. Dostupný z WWW: [http://eur-lex.europa.eu/legal-ontent/CS/TXT/?uri=...].  
[5] - Strategie digitálního vzdělávání do roku 2020. 2014. [cit. 2015-9-1]. Dostupný z WWW: [http://www.msmt.cz/file/34429/].  
[6] - Lze učit fyziku zajímavěji a lépe?. 2008. [cit. 2015-10-16]. Dostupný z WWW: [https://kdf.mff.cuni.cz/vyzkum/NPVII/PriruckaProUc...].  
[7] - DVOŘÁKOVÁ, Irena. Fyzikální vzdělávání žáků a učitelů v projektu Heuréka. Disertační práce. 2011. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://kdf.mff.cuni.cz/lide/dvorakova/Disertace.pd...].  
[8] - NEUMAJER, Ondřej. Mýty a mylnosti o ICT ve vzdělávání. 2012. [cit. 2015-10-16]. Dostupný z WWW: [http://ondrej.neumajer.cz/?item=myty-a-mylnosti-o-...].  
[9] - STUCHLÍKOVÁ, Iva; JANÍK, Tomáš. Oborové didaktiky: vývoj – stav – perpektivy . 2015. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.ped.muni.cz/didacticaviva/data_pdf/knih...].  
[10] - RŮŽIČKOVÁ, Daniela. Rozvíjíme ICT gramotnost žáků. Metodická příručka. VUP. 2011. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.vuppraha.cz/wp-content/uploads/2012/01/...].  
[11] - Prohlášení MŠMT ke Strategii digitálního vzdělávání. 2015. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.msmt.cz/ministerstvo/strategie-digitaln...].  
[12] - Strategie vzdělávací politiky do roku 2020. 2015. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.vzdelavani2020.cz/images_obsah/dokument...].  
[13] - e-Mole, časopis o výuce nejen s digitálními technologiemi. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.e-mole.cz].  
[14] - Klíčové kompetence v základním vzdělávání. VUP. 2007. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.vuppraha.cz/wp-content/uploads/2010/02/...].  
[15] - Klíčové kompetence na gymnáziu. VUP. 2008. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://www.vuppraha.cz/wp-content/uploads/2010/02/...].  
[16] - SVOBODA, Emanuel. Úrovně klíčových kompetencí na konci gymnaziálního vzdělávání. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [https://kdf.mff.cuni.cz/vyzkum/NPVII/materialy/kli...].  
[17] - HOLEC, Jakub. Digitální technologie v didaktice přírodních věd. 2015. [cit. 2015-12-7]. Dostupný z WWW: [http://clanky.rvp.cz/clanek/c/G/20443/DIGITALNI-TE...].  
Anotované odkazy:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné anotované odkazy.
Přiřazené DUM:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné DUM.
Přiřazené aktivity:
Příspěvek nemá přiřazeny žádné aktivity.
 
INFO
Publikován: 06. 01. 2016
Zobrazeno: 3026krát
Hodnocení příspěvku
Hodnocení týmu RVP:
Hodnocení článku : 0

Hodnocení uživatelů:
Hodnocení článku : 5
Hodnotit články mohou pouze registrovaní uživatelé.

1 uživatel Hodnocení článku : 5
zatím nikdo Hodnocení článku : 4
zatím nikdo Hodnocení článku : 3
zatím nikdo Hodnocení článku : 2
zatím nikdo Hodnocení článku : 1
Jak citovat tento materiál
PECINOVÁ, Drahomíra. Vzdělávací obor Fyzika a digitální technologie. Metodický portál: Články [online]. 06. 01. 2016, [cit. 2019-06-19]. Dostupný z WWW: <https://clanky.rvp.cz/clanek/c/z/20579/VZDELAVACI-OBOR-FYZIKA-A-DIGITALNI-TECHNOLOGIE.html>. ISSN 1802-4785.
Licence Licence Creative Commons

Všechny články jsou publikovány pod licencí Creative Commons.


Komentáře RSS komentářů článku
1.Autor: Jan MaršákVloženo: 12. 01. 2016 10:16

Kvalitně zpracovaný a užitečný článek.

2.Autor: Ondřej NeumajerVloženo: 17. 01. 2016 09:44

Zájemcům o využití digitálních technologií vřele doporučuji německou publikaci iStage 2: Smartphones in Science Teaching, která je ukázkou provázání výuky fyziky a ICT par excellence. Je k dispozici v angličtině i němčině. Na stránkách Science on Stage Deutschland je navíc mnoho dalších podkladů pro učitele přírodních věd, které využívají ICT.

Vložit komentář:

Pro vložení komentáře je nutné se přihlásit.