Az önálló ismeretszerzésre alapozott tanítás lehetősége a természettudományi nevelésben

^[1]A szerző a Közoktatási Modernizációs Közalapítvány pályázatán nyertes, a természettudományi nevelés, szűkebben a fizikatanítás korszerűsítését célzó programot mutatja be. Ennek egyik legfőbb jellemzője az integrált természettudományi szemlélet, amely segíti az átlagpolgárt a társadalmi problémák természettudományi hátterének megértésében. A bemutatott program a tanulók önálló ismeretszerző tevékenységére alapozottan kívánja tanítani a természettudományokat, széleskörűen alkalmazva a projektmódszert.

Az Oktatási Minisztérium megrendelésére az Országos Közoktatási Intézet szervezésében 2001-től tantárgyi obszervációs munkálatok folytak; jelen beszámoló készítője a fizika tantárgy felelőse volt. E munka keretében vizsgálódtunk többek közt arról is, hogy a tanárok milyen módszereket alkalmaznak a tananyag feldolgozása során. Jelen beszámolóhoz ebből idézünk néhány lényeges megállapítást.

Az obszervációs munka részeként 2002 májusában kérdőíves adatgyűjtést végeztünk az általános iskolai tanárok körében. A felmérésben az ország minden tájáról összesen 2185 pedagógus vett részt, tantárgyanként körülbelül százötvenen. Az obszervációs munkálatok folytatásaként 2003 szeptemberében kérdőíves adatgyűjtést végeztünk kétszáz különböző típusú (hat- és nyolcosztályos gimnázium, négyosztályos gimnázium, szakközépiskola és szakiskola) középiskola bevonásával az ország minden tájáról.

Adataink 152 általános iskolai fizikatanár kolléga és 154 középiskolai fizika-munkaközösség válaszaiból származnak.

Felmérésünkben többek közt arról is érdeklődtünk (ötfokú skálán) a kollégáktól, hogy tanóráikon milyen gyakran alkalmaznak különböző munkaformákat (1. ábra). Az eredmények alapján megállapíthatjuk, hogy a kollégák nagy része igen ritkán alkalmaz korszerű munkaformákat. A csoportmunkát 81%-uk soha vagy legfeljebb néha alkalmazza. A különböző kollektív munkaformák mellőzésével pedig nehéz fejleszteni a más kérdésekre adott válaszok alapján a kollégák által is fontosnak ítélt olyan kulcskompetenciákat, mint együttműködési, kommunikációs stb. kompetenciák. Továbbá nehéz heterogén gyerekcsoportokban tanítani.

1. ábra • Az általános és középiskolai tanárok által alkalmazott munkaformák gyakorisága

Az is látható az 1. ábrából, hogy a középiskolai tanárok még az általános iskolai kollégáknál is gyakrabban alkalmazzák a frontális óravezetést, és ritkábban a különböző kollektív munkaformákat.

A különböző hazai felmérések szerint sajnos a fizika egyike azoknak a tantárgyaknak, melyeket a diákok általában a legkevésbé szeretnek. Ez a tárgy a kémiával együtt a természettudományos nevelés legproblematikusabb területe.

Az új szemléletű természettudományos oktatásban, amely a leendő átlagpolgárnak és nem a természettudományok területén tovább tanuló diáknak szól, a fő cél az élet során felmerülő döntéshelyzetek mérlegeléséhez a társadalmi összefüggéseiben értelmezett tudomány megismerése, az alkalmazási lehetőségek széles köre, a helyi érdekeltségek bemutatása. A tanulók tanulásának tervezése során lényeges szerepe kell legyen a tapasztalatszerzésnek, a kutató eljárások gyakorlásának, ami önálló kísérletezést, a szakirodalom tanulmányozását és társadalmi tevékenységet, gondolkodásmódot is jelent.

A nevelés a személyiségfejlődéssel kapcsolatos. Ez a folyamat – a természettudományos nevelésben – párhuzamos azzal, ami általában az oktatásban lejátszódik, azzal, ahogyan a tanulást egyre tágabban értelmezik a pedagógiai elméletben és – késéssel ugyan, de – fokozatosan a gyakorlatban is. E tendenciát úgy írhatjuk le egyszerűen, hogy a tanulás ismeretelsajátításként való értelmezése felől a pedagógia elmozdult a komplexebb személyiségjellemzők formálásának irányába. A pedagógia figyelme egyre inkább a különböző kulcskompetenciák, szokások, motívumok, érzelmek, magatartás-fejlesztés kérdései felé fordul. Ez a természettudományi nevelésben is jól megfigyelhető tendencia.

Fizikatanításunk azonban még napjainkban is túlságosan koncentrál a feladatmegoldásra. Túl sok a sablonos, preparált feladat a tankönyvekben, a különböző feladatgyűjteményekben, kevés esetben lelhető fel ellenben a valós problémahelyzetek megoldását bemutató, illetve ilyenek megoldását kérő kontextus.

Hiányoznak az olyan példatárak, illetve problématárak, amelyek integrált szemléletet, csoportos gondolkodást, projektmunkát kívánnának meg a gyerekektől. Valójában maguk a tanárok is idegenkednek az ilyen modern szemléletű tanulásszervezési módszerektől, ezért kell számukra minél több segítséget adni. Fontos a különböző műveltségi területekhez tartozó, illetve több műveltségi területet átfogó problématárak létrehozása, a differenciált feldolgozást segítő feladatsorok, munkalapok összeállítása feldolgozási javaslatokkal, módszertani útmutatókkal együtt.

A gyerekek többségét foglalkoztató problémák feldolgozásával elérhetjük, hogy megnövekszik a tantárgy iránti érdeklődés is. A megfelelően kiválasztott feladatok megoldása közben nemcsak a fizikai ismeretek megértéséhez jutnak közelebb a gyerekek, a munka során olyan módszereket is elsajátíthatnak, amelyeknek más területeken is hasznát veszik majd felnőtt életük során. Megismerhetnek problémaelemző módszereket, megtanulhatják, hogyan lehet egy-egy döntés következményeit előre átgondolni, elemezni.

A fenti alapvetésekre hivatkozva pályázatunk fontos célkitűzése egy problématár létrehozása volt a természettudományok, elsősorban a fizika társadalmi szemléletű tanulásához, tanításához.

Elsősorban az élettelen természet jelenségeiből kiindulva, illetve preferálva olyan komplex feladatok kidolgozását tekintettük feladatunknak, melyek sokrétű megközelítést igényelnek, és nincs feltétlenül egyértelmű megoldásuk.

Az általunk összegyűjtött problémák sokfélék, egyéni vagy csoportos vizsgálódásra alkalmasak.

• Nyílt végű kérdésekre válaszkeresések.
• Napilapokban megjelent természettudományos témájú újságcikkek elemzése és értékelése, ami nagyban segíti az értő olvasás fejlődését, továbbá mutatják a természettudományok fontos társadalmi szerepét.

Feladat a cikkek természettudományos tartalmának vizsgálata és elemzése mind társadalmi, mind szaktudományi szempontból, illetve az azokhoz kapcsolódó egyéb, kiegészítő vizsgálatok készítése. Fontos annak vizsgálata, helyesen jelennek-e meg a természettudományos ismeretek a médiában, avagy előfordul, hogy torz világképet tükröz némelyik írás.

• Különböző felmérések készítését kérő feladatok, melyek alkalmasak a valószínűségi gondolkodás, a korrelatív gondolkodás és a kritikai gondolkodás fejlesztésére is.

Minden esetben törekedtünk az integrált szemléletre, a gyakorlati, hétköznapi élethez kapcsolódó, a gyerekek saját világához tartozó, ahhoz minél jobban közelítő kontextusok megtalálására. Az értelmesállampolgári lét minél teljesebb körű kibontakoztatását tartottuk szem előtt.

Nemcsak a különféle problémák összegyűjtését tartottuk feladatunknak, hanem azt is, hogy a megvalósításhoz módszertani segítséget, alternatív ötleteket is nyújtsunk a kollégáknak.

Az elkészült részeket folyamatosan kipróbáltuk a Deák Diák Iskola tanulóival, majd a feldolgozás során szerzett tapasztalatok felhasználásával CD-t készítettünk az elvégzett munkáról, melyen a problématár, a további kollektív feldolgozásra alkalmas témakörök gyűjteménye feldolgozási javaslatokkal együtt, és néhány, az újszerű módszereket bemutató tanórai videofelvétel található. Bemutató előadást tartottunk a Kőszegen megrendezett Általános Iskolai Fizikatanári Ankéton, ahol az elkészült CD-t minden résztvevő (180 fő) megkapta.

A médiából vett problémák, a szövegértés fejlesztését segítő cikkek elemzése

A További kollektív feldolgozásra ajánlott témák a „törzsanyagból” című részben arra kívántunk példákat mutatni a kollégáknak, hogy a kötelező, régebben törzsanyagnak nevezett területek is feldolgozhatók másképpen, a megszokott frontális óraszervezéstől eltérően. Ez újfajta gondolkozást kíván a tanártól, továbbá azt is, hogy a fizikaoktatás céljait kicsit másképp szemlélje. Az oktatás fő feladata a gyerekek személyiségének formálása, melyhez az éppen feldolgozni kívánt tananyag csupán csak eszköz. A gyerekek különböző képességei nem csak úgy fejleszthetők, hogy a tanórák elején izgulnak, hogy kik fognak felelni, majd az óra közepe táján megkönnyebbülnek, mert elkezdik az új anyag tárgyalását, és a tanár logikus magyarázatához szép, látványos kísérleteket mutat be, majd az óra végén közli, hogy amit elmondott, bemutatott, azt a következő órára meg kell tanulni. Természetesen nem azt akarjuk mondani, hogy ilyen jellegű tanórákra nincs szükség, de gondoljuk végig, hogy a diákok mely képességei fejlődnek ilyen esetekben! Figyelni kell, összpontosítani, csendben maradni, nyugodtan ülni, leküzdeni a szorongásokat az óra eleji felelések idején stb.

A különböző kollektív munkaformák alkalmazása során azonban a gyerekek személyiségjellemzőinek sokkal szélesebb köre fejleszthető. Ahol a gyerekek önállóan próbálnak valamit megtanulni, miközben olvassák a tankönyv szövegét, vázlatot írnak, magyarázó ábrákat készítenek, önállóan elvégeznek pár egyszerű kísérletet, keresnek az interneten, és mindeközben együttműködnek társaikkal. És persze a feldolgozás végén beszámolnak a többi csoportnak a végzett munkáról. A feldolgozás közben lehetnek helyzetelemző beszámolók, illetve tanári kísérletek (amelyek túl veszélyesek lehetnek tanulókísérletként), majd folytatódik tovább a gyerekek csoportos tevékenysége.

A kollégák sok esetben azt gondolják, amint arra a bemutatót, illetve egyéb előadásainkat követő beszélgetésekből következtettünk, hogy a felsorolt esetekben nem végzik esetleg rendesen a munkájukat, mivel nem ők magyarázzák el a tananyagot. A gyerekek azonban nagyon sokat fejlődnek azáltal, hogy ők saját maguk szerzik meg a tudást. Különösen akkor, ha figyelembe vesszük napjaink egyik legfontosabb célkitűzését: az élethosszig tartó tanulásra, az önálló ismeretszerzésre történő felkészítést. És ezt csak úgy tudjuk megtenni, ha időnként ténylegesen kitesszük a gyerekeket ilyen helyzeteknek.

A tanár nagyon fontos munkája ezekben az esetekben abból áll, hogy megszervezzék a munkát, segítsék a diákokat a tanulásban. De a tudást a gyerekeknek kell megszerezniük! Közben fejlődik együttműködési képességük, a másokra való odafigyelés, a munka arányos és igazságos elosztása, az egymásért való felelősség érzése stb. A tanárnak nagyon jól kell ismernie a gyerekeket: kinek milyen jellegű feladatot lehet adni, hogyan célszerű a csoportokat kialakítani. Nem elég, ha egyszerűen csak jól tudják a fizikát. Ez persze elengedhetetlen, sőt alapfeltétel, hiszen a gyerekek egyéni gondolkodási útjainak megértéséhez, az abban való konkrét segítségadás nagyon magas szintű szakmai ismereteket feltételez. Ismerni kell azt is, hogy az egyes gyerekek mennyire tudják a fizikát, milyen szinten állnak, továbbá fontos a gyerekektől elvárt tevékenység pontos megfogalmazása. Mit vár el tőlük a tanár? Sőt azt is célszerű elmondani, miért így történik az adott témakör feldolgozása, mi a pedagógiai célja. Ez Magyarországon kicsit szokatlan, pedig fontos, hogy a gyerekek is tisztában legyenek azzal, mi miért történik velük. Sőt a szülőket is célszerű tájékoztatni az alkalmazott újszerű módszerekről, és azok nevelési céljairól, hiszen nem biztos, hogy ismerik ezeket.

Fontos megjegyeznünk azt is, hogy ez nem felesleges időpocsékolás, mondván, a tanár sokkal gyorsabban el tudná magyarázni az adott tananyagot, és ezen a módon sokkal többet lehetne megtanulni. A gyerekek önálló tevékenysége során is sokat tanulhatnak, bár valószínűleg nem mindenki ugyanannyit. Ez azonban a frontális feldolgozásra is jellemző. Az viszont, amit ténylegesen megtapasztal, saját maga felfedez, megfogalmaz a kísérletezés, könyvtárazás, vázlatírás stb. során, sokkal maradandóbb lesz számára, világmagyarázata részévé tud válni (a frontális magyarázatok egy része esetleg „elszáll”).

Természetesen nem állítjuk azt, hogy minden anyagrészt csoportmunkában, a gyerekek önálló tanulásával kell feldolgozni. Amikor teljesen új elméleti rendszereket kell megismerniük, akkor nem várhatjuk el, hogy azokat önállóan fedezzék fel, olvasmányaik hatására alakítsák át az adott témával kapcsolatos gondolkodási rendszereiket, például a mozgások leírásának newtoni módját, az anyag részecskeképét, a zárt áramkört, a törés és visszaverődés törvényeit. Ellenben amikor már megismerték ezeket, akkor az elmélyítéshez és a gyakorlati felhasználás lehetőségeit bemutató témák esetében már elvárható a tanulóktól az önálló ismeretszerzés, illetve az adott elméleti kerethez tartozó kisebb mértékű felfedeztetés is lehet cél. De ez sem azt jelenti, hogy magára hagyjuk a tanulót, csak éppen másfajta szerepe van a tanárnak. Nem ő az ismeretek egyedüli forrása, sokkal inkább segítő funkciót lát el.

A továbbiakban konkrét példán mutatjuk be az újszerű tanulásszervezési módszerek alkalmazását.

A havi villanyszámla című projekt leírása

A feladatot a Deák Diák Iskola 8. a és 8. b osztályos tanulói oldották meg, akik már tanulták és gyakorolták is az elektromosságtan legfontosabb tudnivalóit, törvényszerűségeit, összefüggéseit. Az iskola integrált nevelést valósít meg, ami azt jelenti, hogy osztályaikban vannak hátrányos helyzetű gyerekek is. A CD-re felkerült videofelvételek is ezekben az osztályokban készültek Wagner Éva tanárnő vezetésével.

Az iskolában a fizika oktatása epochális rendszerben zajlik, vagyis néhány hétig a gyerekeknek nincs kémiaórájuk, csak fizika, majd az adott anyagrész feldolgozását követően cserélnek: csak kémiaórájuk van, és fizika nincs. Ezzel a módszerrel biztosítható, hogy a gyerekek dupla órában tudjanak foglalkozni egy-egy témával. Ebben az esetben a feladat megoldására két dupla óra, vagyis összesen négy tanóra állt a tanulók rendelkezésére.

Célkitűzés

A gyerekek alkotó módon használják fel a fizika tantárgyban megtanult ismereteiket egy hétköznapi életből származó probléma megoldásához.

A feldolgozás fő lépései

• A feladat közös kijelölése a gyerekekkel együtt
• A gyerekek önálló gyűjtőmunkája
• A gyerekek csoportos feladatmegoldása
• Differenciált feladat azoknak, akik már végeztek a közös feladattal
• Az eredmények közös megjelenítése
• A téma feldolgozásából adódó következtetések levonása

Mielőtt a tényleges iskolai munka elkezdődött volna, a gyerekek a következő szöveget kapták segítségképpen.

„A következő leírás és a villanyszámlán talált adatok alapján végezzetek közelítő számításokat arról, hogy körülbelül mennyi lehet a leírásban szereplő család havi villanyszámlája!

A leírás egy „átlagos” négytagú családról szól, amelyik kétszobás lakásban él, a szülők mindennap dolgozni járnak, a gyerekek pedig az iskolában töltik a napot. A fűtéshez, a meleg víz előállításához és a főzéshez földgázt használnak.

A család élete legtöbbször a következő módon zajlik.

Reggel 6 órakor kelnek fel, s 7 órától már mindenki úton van. A konyhában lévő 2 db 35 W-os fénycső egyike a munkapultot, a másik pedig az étkezőasztalt világítja meg. A gyerekek és a szülők szobájában 2-2 60 W-os izzó biztosítja a szoba világítását. Ezeket akkor használják, amikor nem olvasnak vagy tanulnak. A gyerekek tanulóasztalánál lévő olvasólámpákban egy-egy 60 W-os izzó található. A szülők szobájában lévő olvasólámpákban is ilyen izzók találhatók. A család tagjai hétköznapokon délután fél ötkor érkeznek haza. A szülők a konyhában vacsorát készítenek, a gyerekek egy órát tanulnak vagy olvasnak a szobájukban.

Este a család együtt nézi a tévét, vagy a gyerekek számítógépen játszanak. Hétvégéken a család általában otthon tartózkodik, ilyenkor szoktak takarítani és mosni.”

Az első óra elején a tanár és a diákok még egyszer együtt megbeszélték a feladatot, miután mindenki önállóan elolvasta a kapott leírást. A tanár segítségképpen adott néhány ötletet a megoldáshoz, például elkészíthetik a lakás alaprajzát a benne lévő elektromos eszközökkel együtt, vagy táblázatba foglalhatják az egyes eszközökkel kapcsolatos adatokat. A tanulók végül ez utóbbi megoldást választották (1. táblázat).

1. táblázat • A tanulók gyűjtőmunkáját segítő táblázat

Eszköz neve	Teljesít-ménye	Mennyi ideig működik egy nap?	Mennyi energiát használ naponta?	Mennyi energiát használ hetente?	Havi energiafo-gyasztás
	P (kW)	t (h)	ΔE=W (kWh)	ΔE=W (kWh)	ΔE=W (kWh)

A megoldás során a gyerekeknek végig kellett gondolniuk, a leírás segítségével, hogy ténylegesen milyen elektromos eszközöket is használnak életük során. Melyiket használják naponta (világítás, tévé, számítógép stb.), melyiket ritkábban (porszívó, hajszárító, videó stb.), és mindezeket körülbelül mennyi ideig működtetik. El kellett gondolkodni azon is, hogy például a hűtőszekrény, mely ki-be kapcsol, körülbelül mennyi ideig működik ténylegesen. Előzetesen meg kellett nézni az egyes eszközök teljesítményét otthon, illetve a tanulók különböző prospektusokat gyűjthettek és használhattak a tanórán a munkához.

A gyerekeknek előzetesen tájékozódniuk kellett a család átlagos havi villanyszámlájáról és az elektromos energia áráról azért, hogy ellenőrizni tudják a számolás végén becslésük reális voltát.

Az első dupla óra, az első néhány perc kivételével, a tanulók csoportos tevékenységével, számolásával telt el. A gyerekek munkáját a tanár állandó figyelemmel kísérte, minden esetben más-más csoport munkáját segítve. A tanórán a gyerekek értelemszerűen nem csendben ültek, hanem egymással beszélgettek, kicserélték gondolataikat, melyekre a tanár is többször biztatta őket. Ez azonban nem vezetett semmiféle rendetlenkedéshez. A tanórákon végig egészséges „munkazaj” volt hallható.

A második dupla órán folytatták a feladatot a gyerekek. Annyi történt azonban, hogy a középiskolákban éppen ebben az időszakban voltak a felvételi vizsgák, így egyes tanulók az előző foglalkozáson nem tudtak részt venni. Számukra a tanár felkínálta az előző alkalommal megalkotott táblázatot, hogy annak segítségével rendezzék el az adatokat.

A többi gyerek további érdekes feladatot kapott. Egyrészt be kellett fejezniük az előző órán elkezdett számolást, majd az elektromos energia tényleges árát is ki kellett számolniuk 28 Ft/kWh figyelembevételével, és ellenőrizni annak reális voltát. Továbbá csoportosítani kellett az egyes eszközöket aszerint, hogy milyen funkciót töltenek be az egyes háztartásokban. Meg kellett nézniük, mennyi villamos energia fordítódik a világításra (izzók, fénycső), mennyi a háztartás működésére (porszívó, hajszárító, mosógép, hűtőszekrény stb.) és mennyi az úgynevezett szórakoztató elektronikára (tévé, videó stb.), majd kiszámolni, hogy az egyes csoportok az egész fogyasztás hány százalékát teszik ki. A következő, 2. táblázatot alkották meg az adatok rögzítéséhez.

2. táblázat • Az eredmények megjelenítése

Teljes villanyszámla		Világítás		Szórakoztató elektronika		Háztartás működése
kWh	Ft	Ft	%	Ft	%	Ft	%
275,6	7030	562	8	3796	54	2672	38

Az érdekesség kedvéért egy jellegzetes háztartás adatait fel is tüntettük a táblázatban. Az óra végén az összes csoport ilyen jellegű adatsora felkerült egy csomagolópapírra.

Az adatsor érdekességét a tanóra végén meg is fogalmazták, hogy míg régebben a fő kiadási tétel a világítás volt, addig napjainkban egyre többet költünk már nemcsak a háztartás működtetésére, a különböző segítő eszközökre, hanem a szórakoztató elektronikára, mely a legtöbb csoport esetében a villanyszámla legnagyobb részét jelentette.

Az egyik gyorsan számoló csoport pluszfeladatot is kapott.

Próbáljátok megbecsülni, hogy mennyi elektromos energiát használtok el egy évben azzal, hogy van mobiltelefonotok! Egy telefontöltő átlagos fogyasztása kb. 5 W.

Magyarországon a legújabb adatok szerint közel hárommillió készüléket használnak. Mennyi elektromos energia szükséges ezek feltöltéséhez?

Egy átlagos háztartás elektromosenergia-fogyasztása közel 300 kWh havonta. Hány háztartás havi energiafogyasztása lenne fedezhető a mobiltelefonok kiiktatásával?

Megoldás

Hetente kb. 1,5 órás töltési idővel számolva E = 5×1,5×52=0,39 kWh.

A hárommillió telefonra E = 0,39×3 000 000 = 1 170 000 kWh, 1 170 000/300=3900 háztartás.

Más módokon is meg lehet tenni az összehasonlításokat. Mindenesetre a gyerekek előtt világossá, „láthatóvá” vált, mit is jelent az, amikor az emberiség növekvő energiaigényéről beszélünk.

Footnotes

1. ^ Az írás a 49/2. kódszámú, A tanulói kulcskompetenciák fejlesztése témában kiírt és a Hogy is van ez? Problématár a természettudomány tanulásához címen elnyert pályázat célkitűzéseiről és megvalósulásáról szóló beszámoló alapján készült. A pályázat résztvevői voltak: dr. Radnóti Katalin főiskolai tanár (ELTE TTK); Wagner Éva igazgatóhelyettes, vezetőtanár (Deák Diák Iskola).