V letech 2003-2004 se na UK v Praze uskutečnil výzkum v distančním, přesněji kombinovaném vzdělávání za použití LMS Moodle a IBM LearningSpace. Uvedeného výzkumu se zúčastnili pracovníci přírodovědecké fakulty UK v Praze a pracovníci Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích. Uvedeme nejen empirické výsledky o efektivitě tohoto druhu studia, uskutečněného na těchto fakultách a na základních školách při výchově talentovaných chemiků, ale i způsoby, jak dále zefektivnit tento druh výuky.
Celkem se tohoto výzkumu na vysokých školách se zúčastnilo okolo 100 studujících a na základní škole 10 talentovaných žáků. Výzkum byl organizován tak, že začátkem roku proběhly dvě fáze předběžného výzkumu.
V prvé fázi předběžného výzkumu se zjišťovala únosnost vytvořených učebních úloh a zpětná vazba byla realizována prostřednictvím e-mailové pošty. V druhé fázi předběžného výzkumu se u řešitelů zjišťovala jejich schopnost používat pro uvedenou formu distančního vzdělávání LMS Moodle a IBM Lotus LearningSpace (nyní přejmenovaný na IBM Lotus Learning Management System). Předběžný výzkum se realizoval na řadě modelových učebních úloh z chemie.
Přitom jsme vycházeli :
z výsledků použití těchto technologií v procesu osvojování jakéhokoliv učiva,
ze struktury a strukturních prvků používaných ve studijních oporách pro tuto formu výuky,
z požadavků kladených na nové didaktické prostředky, tj. být maximálně interaktivní, flexibilní (proměnlivé), zvyšovat individualizaci procesu osvojování učiva atd.
z využití cílových záměrů použití ICT ve výuce, jako je i příprava studujících pro samostudium, tedy pro celoživotní vzdělávání atd.,
z charakteru chemie - vědy, která se zabývá zejména studiem chemických reakcí a jejich zákonitostí atd.,
ze zákonitostí uložení osvojených vědomostí a dovedností do dlouhodobé paměti atd.
Organizace výzkumu
Základem výzkumu bylo řešení předložených 12 chemických učebních úloh, přičemž efektivita této formy vzdělávání se odvozovala z úspěšnosti řešení dalších úloh, rozličné složitosti, označených jako kontrolní úkoly a problémy.
Již předběžný výzkum přinesl řadu podstatných podnětů pro daný výzkum. Např. je třeba studijní opory poskytovat nejen ve formě self-testů, ale že musejí být doplněny CD-ROMy s nafilmovanými a upravenými chemickými experimenty. Tyto „experimenty“, po zkomprimování na 2 MB, byly přímo vloženy do jednotlivých úloh. Jednalo se např. o reakci hliníku s bromem, manganistanu draselného s glycerolem, rozdílné redukční vlastnosti atomového a molekulového vodíku, zkáza Titaniku, tornádo, „prasátko“.
Příklad učební úlohy s chemickým experimentem.
Zkáza Titaniku
Následující pokus do jisté míry modeluje zkázu Titaniku. V tomto případě dochází k potopení „lodičky“ zhotovené z filtračního papíru, jejímu zapálení atd. Titanik, označovaný jako nepotopitelný luxusní parník, se po srážce s ledovcem o hmotnosti asi 500 000 tun potopil v dubnu 1912 na cestě z Evropy do Ameriky.
Při řešení chemické podstaty dále uvedeného experimentu si uvědomte, že atom sodíku, podobně jako ostatní atomy alkalických kovů, jsou velmi reaktivní. Typické jsou pro ně redukční vlastnosti. Fyzikální a chemické vlastnosti alkalických kovů se dají jednoduše vysvětlit z jejich elektronové konfigurace valenčních elektronů: ns1, z jejich velikost atomů atd.
Ze záznamu na videu budete sledovat reakce sodíku ve vodě, ke které byl přidán fenolftalein.
Provedení pokusu:
Do jedné třetiny skleněné vany naplněné vodou nalijeme 1ml roztoku fenolftaleinu. Na hladinu vody umístíme "parníček" z filtračního papíru. Do každého "komínu parníčku" dáme malý očištěný kousek sodíku. Pozorujeme probíhající děje.
V dále uvedených učebních úlohách budete řešit podstatu chemických reakcí probíhajících ve skleněné vaně.
S kterou částicí atomový sodík ve skutečnosti reaguje? Jak tato částice vzniká ?
Chemickou rovnicí zapište reakci atomu sodíku s danou částicí. Která z reagujících částic má oxidační a která redukční vlastnosti.
Jaké výchozí látky reagují při hoření? Zapište hoření chemickou rovnicí.
Složitější otázky:Jaký poměr koncentrací H3O + (zjednodušeně H+ ) a OH - je před a po reakci?
Kdybychom sodík nahradili draslíkem. V čem by byla tato reakce podobná a v čem rozdílná od výše sledované reakce sodíku?
Kdybychom použili místo vody roztok zředěné kyseliny. Jaký by byl rozdíl v reakci sodíku v tomto prostředí, v porovnání s jeho reakcí ve vodě?
Jednodušší otázky:
Jen pro úplnost uvádíme charakter digitálních chemických experimentů a jednoduchých a složitých flexibilních učebnic.
V oblasti vytváření CD nebo DVD s chemickými experimentů jsme nafilmovali chemické experimenty, které jsou atraktivní, provedené neobvyklým způsobem, které mají vztah k chemii všedního dne, které jsou velice nebezpečné, kladou vysoké nároky na čas, finanční zabezpečení atd.
Jednoduchá flexibilní učebnici (dále jen flexibilní učebnice I) racionálním způsobem vysvětluje podstaty odvozených empirických údajů z nafilmovaných chemických experimentů. Pro zvýšení flexibilnosti poznávacích postupů, mohou studující zvolit buď teoretický nebo empirický způsob řešení daných úloh. Teoretické vyhodnocování daných jevů bude prováděno pomocí aplikace vytvořené ve Flash, umožňující variabilnosti jejich řešení. Empirický postup je realizován prostřednictvím videa s chemickými experimenty, neúplnými schématy diagramů, grafů, které mohou studující použít, doplnit atd.
Složitější flexibilní učebnici (dále jen flexibilní učebnice II), na rozdíl od flexibilní učebnice I zpracovává nejen širší chemická témata, např. Chemie kyslíku a jejich sloučenin a dále obsahuje : hypertextový slovník potřebných chemických poznatků a činností k řešení předkládaných učebních úloh, poskytuje studujícím odstupňované pomocné informace k jejich vyřešení, vyžaduje vysokou interaktivitu při samostatném případně až tvořivém řešení učebních úloh, řadu empirických údajů - grafů, diagramů,videí s chemickými experimenty atd. Navíc tyto učebnice jsou vytvořeny v jazyku html, což umožňuje jejich úpravu studujícími podle rozvoje daného vědního oboru, podle cílů vzdělávání, podle jejich vlastní poznatkové struktury atd. K zvýšení zájmu o dané učivo jsou studující "odměňováni" při správném vyřešení úlohy vhodnými obrázky, případně jsou " káráni" při jejich chybném vyřešení atd.
Efektivita použití distanční formy vzdělávání byla dále sledována i prostřednictvím rozhovorů, besed se studujícími a nakonec i analýzou výsledků didaktických testů. Dlouhodobost uložení osvojených chemických poznatků a činností byla zjišťována po půl roce po vyřešení předložených úloh, přičemž výsledky této formy osvojování učiva byly porovnávány s výsledky, kterých se dosáhlo pouze v prezenčním studiu.
Pilotní výzkum na základních školách byl organizován podobným způsobem a celkem se jej zúčastnilo 10 talentovaných žáků z různých škol. Prakticky tak poprvé došlo k diferenciaci výuky chemie na základních školách.
Jan Čipera
0 komentářů:
Okomentovat