Komplex természetismeret a Politechnikumban II.

A koncepció

Integráció és komplexitás

A Politechnikum alapítóinak kulcsszava volt a komplex természetismeret. Megvalósításához értő munkatársakat kerestek. A gimnáziumi biológia- és kémiatanítás felől közelítve számomra ez nem volt könnyű vállalkozás. A két szak nagy területet fed le a természettudományokból, de a fizikai alapok hiányoztak. Polihisztor szak abban az időben sem volt, de talán a harmadik szak elvégzése sem sokat segített volna, hiszen az egyetemek nem igazán összeilleszthető módon oktatták a diszciplínákat. Így a munkacsoportban meglévő, összeadható tudásra és saját komplexitásértelmezésünkre hagyatkozhattunk. A tudományok is keresték az egymás felé vezető utakat, a határtudományok jelentősége nőtt, és a komplex környezeti problémák megoldása is másfajta szemléletmódot követelt. Az anyagi világ eredetének, felépítésének és működésének egységes magyarázata a filozófia feladata, de a gondolkodás a természettudós számára sem tilos, sőt ha kicsit hátrább lép az ismeretlen, éppen kutatott frontfejtéstől, akkor megdöbbentően összefüggő tereket pillanthat meg. Néhányan le is írják gondolataikat, tőlük sokat lehet tanulni. A nagy összefüggéseken elmélkedő klasszikus görög gondolkodók is sok mindenre rájöttek, őket még nem zavarta az információbőség. Tíz év alatt a komplexitás többféle értelmezését és szintjétpróbáltuk-próbáljuk így végigjárni.

 

Párhuzamos kapcsolatok

Eleinte négy évfolyamos rendszerben (9-12), négy egymás mellett futó tudományágban gondolkodtunk, és így is tanítottunk. A fizika, kémia, biológia és természetföldrajz óráit más-más tanár tartotta, a heti természetismeret-órákon megosztozva. A tantervet a tantárgyak témáinak egymás mellé helyezésével éstematikai illesztésével ollóztuk össze. Hamar kiderült, hogy a párhuzamos kapcsolatok csak ritkán teremthetők meg, a tantárgyak belső szerkezete, felépítése túlságosan eltérő, és ha mégis sikerülne, akkor a tanárok különbözősége állítja a következő akadályt. A fizikai alapjelenségek magasabb anyagszerveződési szinteken való bemutatása (elektromosság, elektrokémia, bioelektromosság, hő, mozgás) kínálkozott volna, de a fizikus, biológus, vegyész és földrajzos szemlélet és tudás ehhez nem volt elegendő. Dolgozott a tehetetlenségi erő is, sokszor észre sem vettük, hogy a gimnáziumi rutinba zökkentünk vissza. Pedagógiai problémák is adódtak, a viszonylag alacsony óraszám mellett túl sok volt az osztályonkénti négy tanár, túl keveset találkoztak a gyerekekkel, nehéz volt a kapcsolatteremtés. A diákokat megzavarta a négy szálon futó folytatásos történet, amelyet mégis egy tantárgyként akartunk kezelni. Megjelentek a tantárgyakkal kapcsolatos előítéletek is, a fizikusnak nehezebb, a biológusnak könnyebb dolga volt.

 

Soros illesztés

A második tanévben a tapasztalt nehézségek megoldására, az eredeti célok jobb megvalósítására új koncepciót dolgoztam ki, amelyet a munkatársak elé terjesztettem. A "Huhogás" megvitatta és elfogadta az írásos anyagot. A változtatás lényege az volt, hogy a komplex természetismeret a továbbiakban egységes tantervet és osztályonként egy tanárt jelent. A különböző végzettségű tanárok egymással együttműködve dolgozzák ki a tantervet és a tanítási módszereket. A természettudományos diploma biztosítja a kellő szakszerűséget, az önképzési alapot és önkontrollt. A részleges laikusság megvédhet a szakmai túlzásoktól, így egymást "féken tartva" kialakítható az egységes és teljesíthető követelményszint. Ennek a rendszernek nem kellett felkészítenie a természettudományos felvételi vizsgákra, arra a felsőbb évfolyamokon külön megoldást találtunk.

A tantervet a témakörök "soros illesztésével" alakítottuk ki. A munkacsoport személyi összetétele is megváltozott, a fizikus és a biológus távozott, kémia-fizika és biológia-földrajz szakos tanár érkezett. Az új tanterv kialakításakor döntő szempont volt az ismeretek egymásra épülése, az anyagfejlődés követése. Ennek megfelelően az első évben a fizika, aztán a kémia, majd a biológia alkotta a tananyag zömét. A kulcsszó a "természetben" volt, azaz a jelenségeket igyekeztünk végigkövetni a természet különféle színterein. Néhány elkészült jegyzet és fejezetcím:

9. évfolyam 2. negyedév: Mozgások a természetben
Egyszerű fizikai mozgások leírása,	Forgómozgás, forgatónyomaték
Newton-törvények, jellegzetes erőhatások,	Egyszerű gépek
munka - teljesítmény - energia,	Mozgások a forgó Földön
energia és hő	Lemeztektonika
Az élőlények mozgása	Rezgések, hullámok
Görbe vonalú mozgások, körmozgás	Hullámjelenségek a természetben
A bolygók mozgása	A hang, hangszerek
9. évfolyam 4. negyedév: Gázok a természetben
Gázok a világegyetemben
Gázok a Földön, a légkör összetétele, szerkezete, jelentősége
A gázok fizikai tulajdonságai
A természeti folyamatok iránya
A földi légkör változásai, időjárás
Légkör és élővilág
Atomszerkezet

Ezek a tananyagok úgy alkotnak többé-kevésbé illeszkedő mozaikot, hogy az altémák kifejtése a tantárgyi hagyományoknak megfelelően, "tisztán" történik. A kapcsolatok maguktól értetődőek, a szerkesztés és a tartalomfeldolgozás nem túlságosan kreatív. Mégis sikerült egységes tantárgyat kialakítani, melynek javult az elfogadottsága és ezzel együtt a tanár-diák viszony is.

 

Komplex témafeldolgozás

A szaktudományok felépítését követő tantervek több évtizedes múlttal rendelkeznek, alkalmazásukkal a természettudományos oktatás nagyot lépett előre. A (poszt)modern világ azonban korántsem olyan áttekinthető, egyértelmű és rendezett, mint a hatvanas, hetvenes évek voltak. Az emberiség globális problémáinál talán csak a felhalmozott tudományos ismerethalmaz nőtt magasabbra. A társadalom néha úgy érzi, hogy az előreszaladt tudomány és technológia az orránál fogva vezeti. A tudomány közvetve vagy közvetlenül az adófizetők pénzén működik, ezért (is) joggal várhatják el az emberek az átláthatóságot és ellenőrizhetőséget. A tudomány is érdekelt a társadalommal való partneri viszony fenntartásában, hiszen a megértett és elfogadott fejlődés nagyobb támogatást élvezhet. A mindenkinek elérhető "természettudományos írástudás" kialakítása azonban a hagyományos úton nem lehetséges. A "tantervezők" kettős szorításban vannak, egyfelől napról napra növekszik a tudományos ismerethalmaz, másfelől viszont csökkenni látszik a tanulók hajlandósága annak átvételére. A keserű pirulára felvitt cukormáz beválhat, szemléltetéssel, kísérletezéssel, számítógépes alkalmazásokkal könnyebb és szórakoztatóbb a tanulás. De az így beadott ható(tan)anyag vajon orvosolja-e a kezelés alatt állók minden baját? Ha elfogadjuk, hogy a természettudományos nevelés célrendszere átalakult, és az alapórákon a felvételi helyett az életre való felkészítést kell erősíteni, akkor világos, hogy ezt a változást csak új tartalmi és módszertani megoldásokkal tudjuk elérni. A komplexitás vonatkozásában ez azt jelenti, hogy újabb, a természettudományok közötti és azokon kívüli területeket is be kell építenünk a tananyagba. A témaközpontú kapcsolódás egy-egy tudományon belüli részterületeket is összeköthet (pl. szervezettan - evolúcióbiológia - rendszertan, vagy mechanika - hőtan), kiemelheti az interdiszciplináris határtudományok (biofizika, biokémia, fizikai kémia, geofizika, asztrobiológia) jelentőségét. Fontos a művészetek és a társadalomtudományok (szociológia, kulturális antropológia, humánökológia) bekapcsolása a nevelési folyamatba.

A 21. század vélhetően a humán problémák erősödésének, középpontba kerülésének kora lesz. A tanulási folyamatot is úgy lehet és kell megtervezni, hogy a tudást felépítő és alkalmazó ember álljon a középpontjában. A humánum komplexitása értelem és érzelem együttes alakítását kívánja meg, ezért a gyerekek előtt már a kiindulóponton világossá kell válnia annak, hogy nem valamiféle száraz és unalmas dolog következik. Motiváltság és érzelmi viszony nélkül a gyerekek nem képesek tartós tanulásra. A komplex témafeldolgozás tágabbra nyithatja az érzelmek kapuját, megengedheti az esztétikai megközelítéseket, megvilágíthatja a történeti hátteret, a példák szélesebb választékát kínálhatja, kitérhet a technológiai alkalmazásokra és a társadalmi, gazdasági környezetre. A tanulóknak érezniük kell, hogy a színes és érdekes anyagi világ részei, a megismerés és a harmonikus kapcsolat pedig létérdekük.

A komplexitás a korszerű technológiák és módszertan alkalmazásával "futtatható" a legjobban. A hipertext- és hipermédia-alkalmazások interaktív módon biztosítják a gyerekek számára a téma leágazásainak követését, gyors áttekintését. A tanulási folyamat önvezérlése izgalmas és szórakoztató, a "testre szabás" mintája pedig a részletes követelmény- és értékelési rendszer. A tanulói tevékenységek választéka bővülhet a művészeti, technikai, média- és kommunikációs eszközök használatával. A komplex téma mondanivalója szükségszerűen túlnyúlik a szaktudományos alapismereteken, hiszen azok összeválogatása valamilyen új szempont szerint történik, azt erősíti. Ez a latens "rendező elv" gazdaságos többletinformáció, és ez adja a meglévő ismeretek csoportosításának alapját. Kiemelhet környezeti neveléssel kapcsolatos szempontokat, az anyagi világ szerveződését jelezheti, vagy a technológiai alkalmazásokat hangsúlyozza. A máshol, máskor, más által tanított ismeretek egy "katalizátorfelületre" kerülnek, ami sokkal hatékonyabb elsajátítást tesz lehetővé.

 

Természettudományos világkép és műveltség

A tantárgyi integráció, a komplex természetismeret a diszciplináris oktatásnál hatékonyabban képes segíteni a tanulók természettudományos világképének formálódását, szélesebb és összetettebb műveltséget kínál, amely jobban illeszthető a társadalmi értékrendbe. Ez a tanulási folyamat szervezési koncepciójától függetlenül elérhető "többletszolgáltatás", de ha a gyerekek aktív módszerekkel tanulnak és a tudást változatos helyzetekben alkalmazzák, akkor tudásuk tartóssága és minősége is javulhat. Ezen állítás igazolása mérési eredményekkel lenne lehetséges, talán nem is iskolán belüli megoldásokkal, hanem független szakértő bevonásával. A fejlesztés alatt álló pedagógiai rendszer néhány újszerű tartalmi elemének bemutatása azonban alátámaszthatja a mondottakat.

A fizikai (anyagi) világ komplex leírására, a szaktudományos részletezés összefogására a természetfilozófiahivatott. A bölcselet komoly dolog, a bölcselkedés nem gyerekjáték. Hogy mégis mi keresnivalója van a tananyagban a filozófiának? A klasszikus görög gondolkodók által feltett alapkérdések mindenkiben megfogalmazódhatnak, a válaszok keresése vezérfonál lehet a részletek megismerésében. A tananyag első négy modulja (Természet és tudomány; Méretek, világok, rendszerek; Állandóság és változás; Folyamatok, egyensúlyok) egy keretjáték nyitó része, amelynek célja a komplex szemlélet megalapozása és néhánygondolkodási, elemzési képesség kiépítése. A fizikai világ tudományterületekre való felosztása helyett az anyagszerveződés szintjeit igyekszünk bemutatni. A vizsgált konkrétumok általánosítására a "rendszer" fogalmat használjuk, ez helyettesíti a slampos "dolog" vagy a túl elvont "objektum" kifejezéseket. Kiaknázható a rendszer mélyebb jelentése is, akár köznapi dolgokon bemutatható a részekre tagolt szerkezet és az egészként való működés. A rendszer kölcsönhatásban van a környezetével, illetve azzal együtt már magasabb szerveződési szintet képez, tehát egy újabb rendszert alkot. Az egymásra épülés elvének kiemelése a környezeti nevelést is segíti, hiszen az ember, a csoport és a társadalom más-más módon kapcsolódik a szintén hierarchikus környezeti rendszerekhez. A szerkezeti elvek mellé illesztenünk kell a működés bemutatását is. A változást két állapot leírásának az összehasonlításával érhetjük tetten. Közben fejleszthető a megfigyelési képesség, és gyakoroltathatóak a leírási módok változatos formái. Az elemi változásokból folyamatok szerveződnek, melyeknek közös sajátosságai vannak (pl. anyagfogyasztó lineáris vagy visszanyerő körfolyamat). Pillanatszerű és időben elhúzódó folyamatok rajzolódnak ki, miközben bejárhatóak a mikro- és makrokozmosz elképzelhetetlenül szélsőséges idődimenziói. A változások és folyamatok kiegyenlítődése egyensúlyhoz vezet, amely jellegzetes állapotokat tarthat fenn, de könnyen fel is borítható.

Az elvek illusztrálására szolgáló példák elsőként a gyerekek hétköznapi tapasztalataiból vehetők, de fontos, hogy később a szerveződés más-más szintjére is általánosítsunk. Az ember által érzékelhető mérettartomány (növények, állatok, felszínformák) mellé a parányok (elemi részecskék, atomok, molekulák, halmazok, mikrobák) és az óriások (égitestek, kozmosz) világát állítjuk, amelyekben nemcsak a nagyságrendek, hanem a jellemző kölcsönhatások is különböznek. A változásokat az "anyag-energia-információ" hármas egységében vizsgáljuk. Az információ általános értelmezése az anyagszerveződési szintek magyarázatához, az egymásra épülés következményeinek bemutatásához szükséges. Az információ felhalmozódása és összetettebbé válása vezet el a biológiai információ kialakulásához, az anyag élő állapotának megjelenéséhez. Ezzel a szemléletmóddal vizsgálhatók a megfordítható és nem megfordítható folyamatok is, utóbbiak esetében az információ elvesztésére helyezve a hangsúlyt. Ezek az alapelvek olyan "gyűjtődobozok", amelyekbe elhelyezhetők a később tanulandó részletes ismeretek. A természettudományos világkép nem jelent világnézeti kirekesztést, hiszen a fizikai világ felépítéséről és működéséről szólva nem vizsgál(hat)ja annak eredetét és esetleges magasabb rendű célszerűségét.

A külföldi science-curriculumokban alig található tudománytörténeti utalás. A kerettanterv és a magyarországi hagyomány, a "kis ország, nagy tudósok" büszkeség is szükségessé teszi az ilyen témájú elemek beillesztését a tananyagba. Általában tudósok életrajza, a felfedezés vagy a találmány története szerepel bennük, de a természettudományos műveltség azt is megkívánja, hogy a tudományos haladás, a tudomány adott korra jellemző állapota, társadalmi-gazdasági környezete is a látókörünkbe kerüljön. A társadalom átalakulása, fejlődése talán sokkal inkább a természeti környezet változásán, a tudomány és technológia fejlődésén múlik, mintsem a hadvezérek ténykedésén, hiszen ők csak a birodalmak határait rajzolták át, de nem változtatták meg alapjaiban az emberek életmódját, ahogyan a kerék, a vaskohászat, az eke vagy a villamos áram, napjainkban pedig a biotechnológia teszi. A természetismeret feladata nem a mélyebb elemzés, hanem a gondolkodás elindítása és átvezetés a társadalomismeret felé.

A természettudományos műveltség, a "reálkultúra" másik fontos területe a tudomány alkalmazásánakvilága, a technológia (vagy technika, de a globális "internetnyelv" elterjedésével egyértelműbb átvenni az angol szóhasználatot). A komplex természetismeret valójában az anyagi világot vizsgálja, amely felosztható az "érintetlen" természet és az ember által meghatározott technológia részterületeire, illetve határsávjára. A különbséget és a kapcsolat fontosságát már a tanulás legelején tisztázni kell. Későbbiekben a tanterv integrálja a technika és az életvitel tantárgyak azon ismereteit, amelyek szorosabban kapcsolhatók a természettudományokhoz. A környezeti nevelés STS-irányzata kiemelten törekszik erre, a technológiát a kutató tudomány és a felhasználó társadalom közé illesztve. Az emberi környezet ma sokkal inkább technicizált, mint bármikor korábban. A gyerekek tapasztalat- és élménytára inkább ebből a világból táplálkozik, mint az organikus természetből. A fizikai világ törvényei mindkettőben azonosak, így a hétköznapi technológiai példák a tanulók osztálytermi vagy szabadidős vizsgálódásának, gondolkodásának alkalmas kiindulópontjai. Az a vélemény, hogy elsősorban a fiúk érdeklődnek az ilyen témák iránt, talán csak a technológia szűkebb értelmezésén alapszik, de kiterjeszthető a vizsgálódás a sportra, a gyógyszer- és kozmetikai iparra, bútorokra és ruházatra, vagy a távközlésre, háztartási és szórakoztató elektronikára. A bennfentes laboratóriumi eszközök és kísérletek mellett a közismert technikai eszközök (kerékpár, mosógép, kályha) kicsit életközelibbnek tűnnek, ezért motiváló hatású lehet becsempészésük a szemléltetésbe.

A komplex tananyagokban a technológiai témák nem kitérők, hanem kiindulópontok, nem példázatok, hanem megoldandó problémák. A fejezeteken belüli arányuk is nagyobb, sokszor találkozunk velük az aktivitási feladatokban is. A technológia az órai gyakorlati munkában is megjelenik, a tanulók modelleket készítenek, anyagokat választanak ki és dolgoznak velük, megismerkednek a gépek szerkezetével és működésével.

 

A hozzáférés esélye és módszere

A műveltségi ideál elég összetett és bonyolult, inkább elit, mintsem kommersz kultúra. A fizikai világ magyarázatának és használatbavételének vannak sokkal populárisabb útvonalai vagy inkább útvesztői. A kilencvenes években beköszöntő sajtó- és vállalkozási szabadság kihúzta a dugót az áltudományok, a tudománytalan szenzációhajhászás és a tudományos féligazságok szellempalackjából. A haszonszerzés érdekében minél nagyobb szellemi területfoglalásra törekszenek, profi módszerekkel: színes hetilapok, könyvek, szórakoztató médiaműsorok és gátlástalan átejtő művészek kínálnak tömény - vagy hígított - butaságokat. Az ellenőrizhetőség nem szempont, tessék fogyasztani és távozás után nem reklamálni! A józan ész mércéje már nem hiteles, a tudomány és technológia a becsapás és világmegrontás gyanújába keveredett. Miközben a naponta megvívandó csatában is helyt kellene állni, a természettudományos műveltség stratégiai pozíciói gyengülnek. Az iskolába kerülő gyerekek még nyitottak, de a mozgás- és érzelemszegény, egysíkú látványvilágú, tanulási problémákra nem érzékeny közeget hamar elutasítják. Céljuk nem az érdekes és hasznos közösségi tevékenység, a megismerés, hanem az iskolai értékelésnek való megfelelés. Ez érthető, de az már kevésbé, hogy miért inkább hatalmi jellegű és kevésbé szolgáltató a mai iskolai követelményrendszer. A kirótt feladatok tételes visszakérdezése, a megkérdőjelezhetetlen tartalmi és értékelési szempontrendszer, az életszerű alkalmazási helyzetek hiánya azt a képzetet kelti a tanulókban, hogy az iskolának tanulnak, nem az életnek. A formális és átmeneti tudás szükséges belépőjegy a felsőoktatásba, ezért paradox módon a diákok igénylik, miközben már maguk az egyetemek is szabadulnának tőle. A reáltudományok a valóság egyféle értelmezését adják, a tételek és törvények abszolútumai gyermeki nézőpontból dogmarendszernek tűnhetnek, míg a művészeti alkotás vagy a társadalommagyarázat szabadsága emberszerűbb és vonzóbb. Természettudományos pályára relatíve egyre kevesebben készülnek, ennek oka a társadalmi értékrend megváltozása mellett a középiskolába kerülők magasabb arányszáma is. Számukra a belterjesen tudományos tanóra "dögunalom", amit csak néha pezsdít fel egy-egy önmagában érdekes kísérlet, de a részletekre és a gondolatmenet összeállítására már rég nem figyelnek. Önvédelemből szórakoztatják magukat, egyre nehezebb a fegyelmezés, tanár és diák között frontvonal feszül. A diákok persze hibáztathatóak, képességeik is nagyon eltérőek lehetnek, de ez csak a helyzethez való alkalmazkodás szükségességét támasztja alá.

Az ismeretekhez való hozzáférés, a tudás fölépítésének és használatának algoritmusa napjainkban átalakulóban van. Ezt egyfelől az információs technológia fejlődése, másfelől az életmód, az élethelyzetek változása hozta magával. A korábban inkább sorba rendezett és egymásra épülő elemekből álló tudást felváltja a rugalmasan egymás mellé rendezhető, gyorsan és sokféle úton elérhető információtömeg. A munkában és a hétköznapokban megoldandó helyzetek összetettebbé váltak, a megoldások flexibilisebb tudást követelnek. Az egyéni stratégiák helyébe egyre inkább az együttműködő csoportok lépnek, melyekben a tanulás is kooperatív és a kommunikációra, tudásmegosztásra épül. A tantárgyi integráció, a komplex természetismeret modellje jobban megfelel ezeknek az igényeknek, mint az elkülönülő diszciplináris oktatás. A komplex témafeldolgozásban egy-egy ismeretelem többféle kontextusban is felbukkanhat, felhasználása sokkal rugalmasabb, nem feltétlenül követi a szaktudomány által diktált merev sorrendet. A többször visszatérő alapgondolatok felerősítődnek, a tudás többdimenziós lesz, mivel az ismeret nemcsak ott és abban a körben fontos, ahol először "megtanítják", hanem még számos más összefüggés is mellérendelődik. Ettől sokkal életszerűbb is lesz a tanulás, mert nem a megtanítandó anyaghoz keressük a példákat, hanem a vizsgált helyzetekhez, megoldandó problémákhoz igyekszünk alkalmazható tudást fölépíteni. Ebben van segítségünkre az információs és kommunikációs technológia modern eszköztára. Az interneten böngészve a gyerekek kiválaszthatják az éppen szükséges forrásokat, felhasználhatják a hipertext és hipermédia kínálta flexibilitást, a hálózaton létrehozhatnak virtuális csoportokat, számítógépen rögzíthetik és szerkeszthetik a kidolgozott megoldásokat. Csapó Benő szerint "a tanulást, a tudást már nem az egyénre, hanem a szimbolikus ember-gép rendszerekre kell optimalizálni". A falak nemcsak a szaktudományok között omlanak le, hanem akár osztálytermek vagy országok között is, például az internetes diákprojektekben való részvétel során. Ez utóbbiak a természettudományos műveltség nemzetközi dimenzióit is megnyitják, rávilágítanak a természet, a földi környezet és végső soron az egész fizikai világ egységére.

A fejlesztések története

A Politechnikum tantárgyi koncepcióit az alapítók a tanítás 1991-es megkezdése előtt egy évvel öntötték formába, de ez alól kivételt képezett a természetismeret, amelyből csak a komplexitás igénye volt meg. Gimnáziumi tanárként szembesülve ezzel az igénnyel, bizony akadtak értelmezési problémáim. Amikor néhány hónap után valóban bevezettük az egységes természetismeret-oktatást, egyszerre indultunk el a komplex és a hagyományos tananyagok készítésének útján. Mindegyik választást motiválták belső és külső erők, a komplexitás az alapítók elvárása volt, de belső meggyőződés és a feladat kihívása is hajtott. A hagyományos tananyagok a külső elvárásoknak - iskolák átjárhatósága, felvételi - való megfelelés kényszere miatt készültek, de ezek jelentették a képzettség és a rutin menedékét is. Írtunk fizika-, kémia-, biológia- és földrajztananyagokat, nagyrészt hagyományos tartalommal és módszertani színvonalon. Lefordítottuk a Co-ordinated Science modulokat, és a legjobbakat fel is használtuk a tanításban (megszerezve a kiadó engedélyét). A fordítást és a számítógépes szerkesztést is magunk végeztük el, általában az eredetihez hasonló formát megtartva. Témák és tananyagcímek: Fémek; A növények fontossága; Anyagok a gyakorlatban; Jelek, érzékelés, szabályozás; Élet az egyensúlyban; Kémia otthon; Energia - a források problémája; Együtt maradva és szétesve; Mozgások és erők.

A Co-ordinated Science modulok tartalmazzák a tudományos alapismereteket, de nem azok jelentik a témaválasztás kiindulási pontját és vezérfonalát. A könyvet forgató tanulók már a bevezető olvasmányokban találkozhatnak azokkal a gyakorlati problémákkal és élethelyzetekkel, amelyek köré az elsajátítandó ismeretek szerveződnek. A kontextusba helyezés olyan érzelmi viszonyulást indít el, amely a bevésődést is elősegíti. A kilencvenes évek hazai körülményei között azonban túlságosan "alacsony színvonalúnak" tűntek ezek a tananyagok, mivel sokkal kevesebb tényanyagot tartalmaztak, és azokat is "komolytalan" formában, mint valami ismeretterjesztő kiadvány. A bírálóknak igazuk volt abban, hogy az általános iskolákból érkező diákok már tanultak fizika, kémia és biológia tantárgyakat, melyekben angliai kortársaiknál magasabb tudásbeli követelményeknek kellett megfelelniük. A tankönyvcsalád szellemisége, újszerűsége ebben a megvilágításban inkább ellenérzéseket keltett, nem beszélve a teljes módszertani koncepció és tanuláselmélet megértéséről. Néhány modult azért ma is megőriztünk, mellettük azonban megjelentek a tantervi követelményeknek megfelelni igyekvő szaktárgyi témakörök. Évek alatt azért hozzánk is közvetítődtek a világban zajló természettudományi nevelési modernizációs elvek és gyakorlatok, mindenekelőtt a környezeti nevelés fejlesztő műhelyeinek segítségével. Az alábbiakban röviden ismertetendő két tanterv a múltból a jövőbe mutatva enged bepillantást a Politechnikum természetismeret koncepciójának fejlődésébe.

Komplex természetismeret, 9-12. évfolyam (1993)

Ez a tanterv a munkacsoport (NAT előtti) közös fejlesztése, kémia-fizika, biológia-kémia és biológia-földrajz szakos tanárok írták. Saját szaktárgyi szempontjaikat igyekeztek érvényesíteni, de az alkufolyamatban a laikus szerepébe is beleélhették magukat, amikor a másik szakterület kialakításában segédkeztek. A tanterv felépítése az anyagi világ szerveződését követi, előbb inkább az általános és a fizikai témakörök, később kémiai és biológiai ismeretek kaptak benne helyet. Az iskola értékelési ciklusaihoz alkalmazkodva többé-kevésbé egységes negyedéves témaköröket alakítottunk ki, melyek nagy részét soros kapcsolásban szerkesztett komplex feldolgozásmód jellemez. Jelenleg ezt a tantervet, illetve változatait alkalmazzuk a 9-12. évfolyamokon, de később helyébe lép a fejlesztésben lévő moduláris rendszer.

 

9. évfolyam

Az általános iskolai tanulmányok után a komplex szemlélet visszaállítása, a természetismeret tantárgy "újraindítása" az első feladatunk. A természetes, gyermeki érdeklődés felkeltése segítheti e cél elérését. Az első negyedévben inkább csak engedjük hatni a természetet, felnyitni érzékszerveik és értelmük kapuit. Ezután "állóképekben" végigtekintünk a természet színpadának apróbb-nagyobb szereplőin, majd változásukat, mozgásukat is igyekszünk követni. Az év fő feladata az anyag szerkezeteinek, állapotainak és a bennük rejlő kölcsönhatásoknak a vizsgálata.

 

Ismerkedés a természettel

A természeti környezet és az ember közötti kölcsönhatásban az érzékelés kezdőpont és útelágazás egyben. A szerzett érzékletek tudatunkkal tovább alakítható információkká válhatnak, egyúttal érzelmeket is kiválthatnak. Az emberben egyszerre van jelen a tudós és a művész, bár egyénenként különböző mértékben. Bármelyik elvesztése megcsonkítja és tévútra vezeti a természet és az ember kapcsolatát. Erősíthetjük, edzhetjük is érzékelésünket, így képessé válhatunk tudományos pontosságú megfigyelésekre is, ez az út vezet a tervezett kísérleti munka és a tudományos gondolkodás felé is. A különféle érzékelhető, például morfológiai sajátságokra több tudományterület alapozódik. Az érzelmi motiválást is segíthetjük szép és kellemes természeti benyomásokkal.

A méretek és nagyságrendek fejezet kettős célt szolgál. Képet adunk arról, mettől meddig is húzódik a természet világa, melyek a színpad legkisebb vagy legnagyobb mértékei, szereplői. Az így bejárt világok egyúttal a tudományterületeket is jelezhetik.

A különféle szerkezetek "átvilágítása" ismét az áttekintést, a természeti "színpad", a hasonlóságok és különbségek bemutatását szolgálja. A szerkezeteket változatos kölcsönhatások építik és működtetik. Mindkét fejezet legfontosabb célja a természet egységes szemléletére való ráhangolódás. A természetből vagy a technológiából ismert szerkezetek vizsgálata alkalmat ad a részletes ismeretek kifejtésére is, például a sejtek és szövetek, a földszerkezet vagy a bútorok, épületek esetében.

A szerkezetek, anyagi rendszerek állandóságának és változásának megfigyelése tovább visz a mozgás világába. A mozgásformák rendszere a természet építkezésének megfogalmazása.

 

Mozgások a természetben

Az állandóság és változás tanulmányozása rávilágított a különféle kölcsönhatások, mozgásformák jelenségeire. Láthattuk, hogy anyag és mozgás egymástól elválaszthatatlan, nem létezik anyag mozgás nélkül. Lényegét keresve kiderül, hogy a különféle mozgástípusok közös gyökere a mechanikai mozgás. Elsődleges célunk: jelenségek gyűjtése a természetből, a környezetből, ezáltal a mozgás sokoldalúságánakbemutatása. Közös bennük, hogy valamennyi térben és időben történik, sebességgel jellemezhető. A sebesség világának elemzése a mozgásállapot fogalmát és megváltozását is leírja. A mozgás okának felderítése két "nyelvezet" segítségével, az erő és az energia fogalmainak segítségével történik. A tehetetlenség mérése, fogalma Newton I. törvényét tárja fel. A mechanikai kölcsönhatás kvantitatív jellemzése természeti példákon mutatható be, Newton II. és III. törvénye levezetéseként. A jellegzetes erőhatásokban mindennapi tapasztalatainkkal találkozhatunk, mennyiségi összefüggéseikre is rávilágítva. A természet leírásának alapproblémája az energia mibenlétének és jelentőségének sokoldalú és pontos leírása. A munka, teljesítmény, energia témák tárgyalása e komplex jelenség leírásának első köre. Itt találkozunk a megmaradási törvényekkel is. A mozgás alfejezete az élőlények mozgása, a biomechanika, amelyben az általános mechanikai jelenségek speciális formáit keressük. A vázrendszerek, az izommozgás az egyszerű mechanikai gépekhez hasonlítható, a görbe vonalú mozgásokhoz pedig a bolygómozgásokat kapcsoljuk. A Földet jellemző komplex mozgások részben a tengely körüli forgással kapcsolatosak, másrészt a belső szerkezetből adódó lemeztektonikai mozgások. A rezgések és hullámok mint mozgástípusok szintén kapcsolódnak a földtani folyamatokkal.

 

Szilárd és folyékony állapot a természetben

Az anyagi rendszerek és környezetük közti kölcsönhatás szembetűnő formája a halmazállapotok változása.Az egyes állapotok következményei befolyásolják a fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságokat. A szilárd állapot - mint "legmegfoghatóbb" - az erők hatására bekövetkező alakváltozásokkal is jellemezhető, számos technológiai lehetőséget kínál. A szilárd anyagok az élettelen világban például mint kőzetek kerülnek elénk. A folyadékok viselkedésének megértése a részecskéik közötti kölcsönhatások vizsgálatával kezdődik. A nyugvó folyadékok Arkhimédész és Pascal törvényeit "követik". A tavak is többé-kevésbé nyugvó folyadékrendszerek, melyek képződése és változása igen sokféle lehet.

A folyadékok a kémia jellegzetes reakciórendszerei, gyakran a reakciók, de az életfolyamatok is, oldatban mennek végbe. Itt is fejleszthető az energia fogalomköre, az exoterm és endoterm folyamatok kölcsönhatását a Le Chatelier-elv foglalja össze. Az oldódási folyamat és az oldatok jellemzése sok jelenség, például a karsztosodás megértéséhez vihet közelebb. A tengerek és óceánok vize a legnagyobb mennyiségben előforduló természetes oldat.

Az áramlások a tengerekben is megfigyelhetők, de a folyók esetében a felszín formálása is szembetűnő. A fizikai magyarázatot hidrodinamikai modellek vizsgálatával adhatjuk meg. Az élőlények szállítási rendszereiben szintén áramló folyadékokkal találkozhatunk, itt bukkanunk újabb fizikai jelenségekre is, például az ozmózisra és a kapillaritásra. A sejtplazma és membrán kolloid kvázikristályos szerkezete a biológiai működés alapja.

 

Gázok a természetben

Az anyagi halmazok állapotainak leírását a gázállapottal zárjuk, elemezve a részecske-sokaság viselkedését, az ideális gázok modelljében egyszerűsítve. Ebből a képből kiindulva fordítjuk figyelmünket az egyes részecskék tulajdonságaira, megismerkedünk az atom szerkezetével és energiáival. A részecskesokaság statisztikus leírása módot ad a termodinamikai törvények levezetésére és a természeti folyamatok irányának vizsgálatára, amely később az élő és élettelen állapot leírásában elengedhetetlen lesz. A természetben előforduló gázfázisú rendszereket is e kettősség mentén vizsgáljuk. A földi légkör kémiai összetétele és az élővilággal való kicserélődése szoros kölcsönhatásban van. A légzés biztosítja a táplálék elégetéséhez szükséges oxigént, amely viszont a fotoszintézis terméke. A légkör és a vízburok kölcsönhatása, az időjárás a fizikai alapjelenségek látványos megnyilvánulásai.

 

10. évfolyam

Ebben az évben az energia áll vizsgálódásaink középpontjában. A tanult szerkezetek legapróbbjától indulunk, az atomok közti kötéseket igyekszünk magyarázni. Áttekintjük az így kialakuló egyszerűbb vegyületeket, előfordulásaikat és felhasználásukat. Az atom egyik alkotórészével, az elektronnal részletesebb ismeretséget is kötünk, mivel felhalmozódása és áramlása számos köznapi jelenség és berendezés lényege. Megvizsgáljuk az ehhez szükséges energia előállítási módjait, felhasználás közbeni szétszóródását. Igazi újdonságot jelent az élőlények energetikai működése, az információn alapuló szabályozott energiaáramlás. A növényi és állati életfolyamatok megértésével közelebb kerülhetünk az élet mibenlétének rejtélyéhez. Az élő egyedek és csoportjaik a környezetbe ágyazódva léteznek, végül tehát erre az egymásrautaltságra derítünk fényt.

 

A változó anyag

Ebben a fejezetben a részletes anyagszerkezet tárgyalását kezdjük meg. Az előző témakör végén megismert atomok kapcsolódása kémiai kötéssel történik. Ennek típusa az atomok elektronegativitásának viszonyától függ, azzal jellemezhető. A molekulák szerkezetének elemzése, a halmazokban működő másodrendű kötések leírása alapozza meg a legfontosabb elemek és vegyületeik részletes jellemzését. Ebben nem törekedhetünk teljességre, a válogatás szempontja a technológiai felhasználás és a biológiai jelentőség. Kiemeltük a fémek csoportját, összefoglalva tulajdonságaikat, felhasználásukat és földrajzi-biológiai előfordulásukat. A kémia jelen van személyes környezetünkben is, tisztítószerek, kozmetikumok vagy akár ivóvíz formájában. Fontos, hogy a gyerekek legyenek birtokában önmaguk és környezetük szempontjából is ezek biztonságos használatának. A technikai felhasználásra kerülő anyagoknak speciális igényeket kell kielégíteniük. A különféle technológiák jellegzetes igényeit és az azokat kielégítő anyagokat is bemutatjuk. Előrevetítjük az emberiség egyik globális problémáját, a nyersanyagok várható kifogyását.

 

A töltések világa

Az atom alkotórészeként megismert elektronok ebben a témakörben új oldalukról mutatkoznak be. A testekben való egyenlőtlen megoszlásuk révén elektromos teret alakítanak ki, feszültség, erő ébred. Ha áramlani kezdenek, tartós munkavégzésre is képesek lesznek, amit a modern ember eszközeibe foghat. Nem veszítik el a kapcsolatukat az atomok kémiában megismert világával, átmenetükkel egyik atomról a másikra: redoxi-reakciók jöhetnek létre. Bemutatjuk a kémiai és az elektromos energia átalakíthatóságának lehetőségeit is. Az elektromos áramkörök ma már rendkívül bonyolultak lehetnek, az egyszerű alkatrészek és áramköri jelenségek ismerete parányi lépés a megértésük felé. Az áramjárta vezetők körül is találkozhatunk a természetből már ismert mágneses jelenségekkel. Éppen az elektromossággal való kapcsolata ad lehetőséget a mechanikai és az elektromos energia egymásba alakítására. A Föld is hatalmas mágnes, ennek oka belső szerkezete és működése. Az elektromágneses rezgések hullámok formájában tovaterjedhetnek, segítségükkel információ továbbítható. Energiájuk igen változó, többek között a hullámhosszúság függvénye.

 

Energia és élet

A természettudományos világkép egyik legfontosabb eleme az életről alkotott fogalmunk. Az életjelenségeket könnyen fel tudjuk sorolni, de már sokkal nehezebb egyértelműen meghatározni, hogy mi az élő és mi az élettelen. Az anyag két megjelenési formája közti különbség főként az energia eltérő hatásában, forgalmában van. Hogyan biztosítják az élőlények a fennmaradásukhoz szükséges energiát? Hogyan függ össze az élőlények anyag- és energiaforgalma? Milyen hatással vannak környezetükre az élő rendszerek, a földi élővilág? Ezekre a kérdésekre először az élő rendszerekben előforduló vegyületek megismerésével keressük a választ. Már itt felbukkannak olyan molekulák, amelyek képesek információ hordozására és átírására. Az energiaforgalom vizsgálatakor kiderül, hogy a nukleinsavak és fehérjék hordozta információ az élet kulcsa. Ők teszik lehetővé a szabályozott energiaáramlást, mely által az élőlények képesek szigetként kiemelkedni a környezet entrópiaáradásából. Mindezen összefüggések megismerése segíthet a biológiai lét értelmezésében, az élő és élettelen környezet egyensúlyának, fenntarthatóságának értékelésében.

 

Élőlények és környezetük

Az élő anyag működését jellemző anyag- és energiaáramlás szigorúan szabályozott. Az egyed állapotát dinamikus belső egyensúly jellemzi, melynek megszűnése a halál. Az önfenntartó rendszerek szabályozó és végrehajtó elemekből állnak. A környezettel való kapcsolattartásban jelek felfogására és generálására van szükség, ezek a szervrendszerek közreműködnek az egyedek közötti kommunikációban is. Magatartásunk a szemünk és a fülünk által szállított információkra épül, általuk vagyunk képesek a tanulásra. Viselkedésünket vegyi anyagok szabályozzák, ezekre újabb vegyi anyagokkal, gyógyszerekkel és kábítószerekkel hathatunk. Egy élőlény magatartása a többi egyeddel, fajjal való kapcsolatrendszerben határozódik meg. Védekeznie, táplálkoznia, szaporodnia kell, vagy éppen zsákmányul esik a táplálékláncban felette állóknak. Az élővilágban az önérdek másodlagos, minden a faj fennmaradását szolgálja. Hosszabb távon az élőlények társulásai is átalakulnak, fajok tűnnek el, újabbak jönnek, a szukcesszió elvezet az egyensúlyhoz.

 

11. évfolyam

Az anyagszerkezet és az energia kapcsolatainak bemutatása után a harmadik évben az anyagi világ, az élet eredetével, fejlődésével foglalkozunk. A világegyetem keletkezése, az élet eredetének problémája vagy az ember származása mindenkit foglalkoztató kérdés. A tudomány válasza talán nem mindenkit elégít ki, de a bizonyítékok előtárhatók, és az elméletek kipróbálhatók a modellkísérletekben is. A biológiai sokféleséget kialakító és fenntartó mechanizmusok az élőlények változatos világát évmilliárdok alatt hozták létre, de napjainkban a pusztulás a lábunk nyomán, a szemünk előtt játszódik.

 

A világegyetem keletkezése és fejlődése

A bennünket körülölelő világegyetem rengeteg misztikum és hiedelem forrása. A tudománynak azonban sok kérdésre már nagyon pontos válasza van. A tanulók a csillagos égbolt és a csillagképek megismerése mellett ízelítőt kapnak a legmodernebb csillagászati elméletekből. Olyan meghökkentő elméletekkel találkoznak, mint a négydimenziós tér vagy a sebesség-idő kölcsönhatása. Legrészletesebben a Naprendszerrel foglalkoznak, ahol a Nap, a Hold, közelebbi és távolabbi bolygók, üstökösök és meteoritok szabad szemmel, távcsővel és szondákkal megfigyelhető jellemzőit, jelenségeit ismerhetik meg, sőt akár maguk is észlelhetik azokat a távcsöves bemutatásokon.

 

Az élet keletkezése és evolúciója

A csillagászati ismeretek elsajátítása után a Földre irányítjuk figyelmünket. Bizonyító erejű kísérletek segítségével megpróbáljuk rekonstruálni az élet kialakulásának feltételeit . Az élő és élettelen nehezen meghúzható határvonalának átlépése után kiemeljük a biológiai információs rendszer jelentőségét és szerepét. "Elindítjuk" a biológiai evolúciót, és "létrehozzuk" a legegyszerűbb élőlényeket.

Az élővilág változatossága Darwin szerint a törzsfejlődés terméke. Az evolúciós elmélet megértése nélkül e változatosság is nehezen érthető, ehhez nem nélkülözhetők a genetikai ismeretek sem. Ezért a tanulók a mendeli szabályok, az emberi öröklődés, az öröklődő betegségek bemutatása után ismerkednek meg az evolúció darwini elméletével és a későbbi nézetekkel.

 

Az élővilág fejlődéstörténete és rendszerezése

A bennünket körülvevő élővilág pazar és változatos. Az érdekességek és különlegességek bemutatása mellett, az átláthatóság és a fejlődéstörténet megértése miatt fontos, hogy megtörténjen az élőlényekevolúciós alapon történő rendszerezése. Különös figyelmet kell fordítani az emberrel nap mint nap érintkező élőlényekre, illetve magára az emberre mint az evolúció jelenkori "termékére". Fontos, hogy a tanulók megértsék az alapvető szabályokat, megismerjék a földtörténeti múlt eseményeit, és erre az alapra építsék fel az élővilág rendszerét.

 

Éghajlat és élővilág

Ez a témakör a második évfolyam végén szereplő "Élőlények és környezetük" folytatása. Ebben a részben azabiotikus környezet és az élővilág kölcsönhatását általában és részletesen is vizsgáljuk. A levegő, a víz és a talaj a bioszféra rétegei, alaptulajdonságaik és a rajtuk átfolyó energiaáram meghatározzák az élőlények létfeltételeit. Az időjárási elemek összegződése, az éghajlat a Föld gömbalakjából és domborzatából következik. Nagyobb földrajzi egységeket elemzünk, leírjuk az élővilágot. Rávilágítva az élő és élettelen rendszerek közötti kölcsönhatásokra, tovább erősíthetjük az anyagi világ egységének gondolatát. A téma továbbvitele a negyedik évben, a globális környezeti rendszerek témakör keretében történik.

 

12. évfolyam

Az alapok megszerzése után ebben az évben három témakörben bővítjük, elmélyítjük az eddig tanultakat. Célunk, hogy képessé tegyük a tanulókat egészségük megóvására, környezetük megismerésére és védelmére, valamint a tudományok várható újabb ismereteinek önálló megszerzésére és befogadására. A tananyag összeállítása rugalmasabb lehet, az egyes témák aránya és a feldolgozásukhoz használt oktatási és segédeszközök változhatnak a csoport igényei és a rendelkezésre álló információforrások szerint.

Ebben az évben az órai munka jellege is megváltozik, nagyobb hangsúlyt kap a tanulók önálló és csoportmunkája, az aktuális témákról folytatott beszélgetés. Igyekszünk külső szakértőket bevonni és érdekes helyszíneket meglátogatni.

 

Egészségünk

Az emberi élet minőségét legalapvetőbben meghatározza az egyéni és a kollektív szintű egészségi állapot. Fel kell ismernünk, hogy ennek megalapozása, biztosítása már a születéstől fogva, fiatalkorban is elengedhetetlen. Ki kell alakítanunk az egészség értékének fogalmát és a hozzá kapcsolódó viselkedési mintákat, szokásokat. Az emberi életet, szervezetünket, a fogamzástól a halálig az egyedfejlődés vonalán mutatjuk be. Testünk megismerése mellett a lelki működések megjelenítése is szükséges a valóban használható ismeretek nyújtásához. Igyekeznünk kell érzelmileg megragadni a gyerekeket, motiválni őket az egészséges és a káros életmód megkülönböztetésére, az egyéni életvezetési stratégiák kialakítására, megadva az ehhez szükséges legalapvetőbb természettudományos ismereteket, emberi tapasztalatokat.

 

Tudomány és technológia

A harmadik évezred küszöbén, a hihetetlen ütemben fejlődő tudomány és technológia láttán a tanító feladata egyre nehezebb. Ha már maga is képtelen lépést tartani, legalább a jövő generációt úgy kell felkészítenie, hogy tagjai képesek legyenek megtalálni, kiválasztani a számukra fontos ismereteket, ismerjék fel a korszakot formáló folyamatokat, melyek igazi eredménye talán csak évek, évtizedek múlva lesz érzékelhető. Hiába vannak egy országnak kiemelkedő tudósai, ha a nép, az állampolgárok nem képesek a mindennapi munkájuk során alkalmazni a tudományos eredményeket, vagy éppen közömbösek, netán ellenségesek azokkal szemben. A tudósok egyre elképesztőbb lehetőségeket kínálnak, a demokrácia és a nyílt tájékoztatás pedig reményt ad arra, hogy ezeket soha ne fordítsuk magunk, az emberiség ellen. A téma tárgyalásának egyik lehetséges módja a társadalom-organizmus analógia, például mozgás-közlekedés, idegrendszer-informatika, immunrendszer-orvostudomány, anyagszállítás-közlekedés részterületeket vizsgálhatunk.

 

Környezetünk

A természettudományok komplex szemlélete és oktatása egyedülálló lehetőségeket kínál a környezeti összefüggések kibontására. Nem kell minduntalan visszavonulnunk egy-egy határterületről, a jelenségeket valós kiterjedésükben és összefüggésükben vizsgálhatjuk. Már az alapismeretek szintjén is együtt mutathattuk be a bioszféra abiotikus és biotikus összetevőit, a fizikai és kémiai törvények érvényesülését a bonyolult környezeti és élő rendszerekben. Ezek után a globális problémák megértése is lényegesen könnyebb, már a társadalmi és gazdasági összefüggésekre figyelhetünk. A legszűkebb környezetünktől, a ruhánktól és a lakásunktól fokozatosan tágítjuk vizsgált környezeti rendszereink határait, egészen a kozmikus ökológiáig.

Integrált természettudományos pedagógiai rendszer (2001)

Munkacsoportunk 1995-ben támogatást nyert a Közoktatási Modernizációs Közalapítvány (KOMA) pályázatán az Ember és természet NAT-műveltségterület kidolgozására. Ebben a munkában készült el a moduláris szerkezetű komplex természetismeret tanterv első változata a 9-12. évfolyamok számára, valamint az aktív tanulásról szóló tanári kézikönyv, a Coordinated science módszertani segédkönyvének magyar fordítása. 1999-től iskolánk hat évfolyamosra bővült, ezért az előkészítő munka során kibővítettük és átszerkesztettük a tantervet. Az új tananyagok elkészítésére nem került sor, hiányukat részben a tankönyvpiac kínálatából, részben a régebbi tananyagokból, illetve órai jegyzetelésből igyekeztük pótolni. 2001-re már világossá vált számunkra - és az iskolavezetés számára is -, hogy az áttekinthetetlenné vált helyzetből csak a tankönyvírás segíthet ki bennünket. Ebben a helyzetben jelent meg a KOMA újabb pályázata az Integrált természettudományos pedagógiai rendszerek kidolgozására. Beadott terveink támogatásban részesültek, így az elmúlt év őszétől elkezdődhetett a fejlesztő munka. A pedagógiai rendszer koncepciója e tanulmányban részletesen kifejtett elvi és módszertani alapokon nyugszik. Felhasználjuk a korábbi, akkreditációra benyújtott tantervet, melynek 7. évfolyamos témaköreit tankönyvformában is elkészítjük. A tankönyvi fejezetek egységes szerkezetűek, melyeket bevezető olvasmány, kérdések, aktivitási feladatok és kislexikon egészít ki. A gyakorlatok munkalapjai, tanmenet- és óravázlat-javaslatok a tanári kézikönyvben kapnak helyet. Tervezzük egy CD-ROM kiadását is. Eddig már elkészült az első hét modul tankönyvének első változata, amelyet a későbbiekben a tanítási tapasztalatokkal és az alapkoncepcióval összevetve módosíthatunk.

 

Kerettanterv és integrált természetismeret tanterv

Tantervünk elkészítésekor az iskola pedagógiai programja és a tantárgyi kerettantervek optimális összehangolására törekedtünk. A jelenlegi tartalmi és szerkezeti szabályozás lehetővé teszi a fizika, kémia és biológia integráltan tervezett, moduláris felépítésű tanítását. A földrajz tantárgy önállóvá válásával kialakíthattuk az európai gyakorlatban sokfelé megtalálható science típusú komplex természetismeret tantárgy alapjait.

Pedagógiai programunk elkészítésének egyik legnehezebb feladata a tantárgyblokkok óraszámának megállapítása volt. Demokratikus működésünk próbájaként az iskola érdekeit szűkebb szakmai érveinkkel kellett összehangolnunk. Elfogadtuk, hogy az iskola fő profilja nem a természetismeret, sokkal inkább a szakképzéshez jobban kapcsolódó és széleskörűen alkalmazható idegen nyelv és informatika. Kerestük a megoldást a szűkebb óraszámok jobb kihasználására, így ismét az integrációt és a határozottabb profilválasztást láttuk a kivezető útnak. Ez utóbbi jegyében a 12. évfolyamon egészségtant, technológiai és környezetvédelmi ismereteket tanítottunk. El kellett azonban döntenünk, hogy a kevesebb időben ragaszkodunk-e a tartalmak minél szélesebb köréhez, vagy inkább a korszerűbb módszereket választjuk, és időt hagyunk a tanultak elmélyítésére, alkalmazására, az ismeretek önálló szerzésére és feldolgozására. A 10. osztály végén megtartott komplex "kisérettségi" vizsgák tapasztalata azt mutatja, hogy sikeresebb a kevesebb ismeretet alaposabban feldolgozó tanterv. Jelenlegi óraszámaink talán éppen azon a határon vannak, hogy még nem kellett alapvető témaköröket elhagynunk, és a módszertani szempontok is megvalósíthatók. A 7-12. évfolyamokban meghatározott 4-4-4-3-2-2 óraszámhoz még hozzá kell venni a 8. és 10. évi erdei iskolát is. Az utolsó két évben az érettségi tantárgyak és a második idegen nyelv óraszámai miatt esik vissza a természetismeret időkerete. Talán egy komplex természettudományos érettségi tantárgy esetében nem így lenne...

 

Tartalmak

A tanterv moduláris felépítésű, minden egységet hasonló szerkezetű tananyaggal, segédanyagokkal és értékelési rendszerrel dolgoz fel. A tervezett óraszámok eligazító jellegűek, a tanmenetekben ezektől el lehet térni.

A 7. évfolyamon a kerettantervnél kettővel kevesebb, heti 4 óra a komplex alapozó modulok többletidőigényével együtt is elegendő az alapkövetelmények teljesítéséhez. A kialakított természetszemléleti alapok pedig fokozzák a későbbi munka hatékonyságát, amikor a rendszerek, állapotok, folyamatok egyes konkrét, tudományterületekre jellemző példáit mutatjuk be.

A 8. évfolyamon a kerettantervi 5 helyett 4 óra áll rendelkezésünkre, de a biológiai témák átcsoportosításával az év végi erdei iskolában részben pótoljuk a kisebb óraszámot. A fajismeret fejlesztése és a társulások vizsgálata a terepmunkában sokkal hatékonyabb, élménygazdagabb.

A 9. évfolyamon heti 4, illetve a földrajzzal közösen tervezett témák miatt ennél valamivel több óránk van. A 10.-en viszont csak a kerettantervi 6 óra fele áll rendelkezésünkre, így át kellett csoportosítanunk a két évfolyam témaköreit. Az elektromosságtan és a hőtan is előbbre került, korábban jelenik meg a biológia is, az élőlények testét és életműködéseit tárgyalva. A heti óraszám tehát egyenletes maradhat, a diákok terhelése kevésbé ingadozik. A korábban belépő anyagrészek nem mondanak ellent az életkori sajátosságoknak, előismereteik pedig már kialakultak a 7-8. osztályokban.

A 10. évfolyamon további előrehozásokkal sikerült egy jól összekapcsolódó témacsoportot kialakítanunk. A szerves kémiai alapismeretek elvezetnek a biokémiai folyamatokhoz, melyekből az élet mibenlétére is fény derülhet. A biomolekulák változékonysága az élőlények szaporodásában biztosított változékonyságát eredményezi. Az öröklésmenetekben további variálódás figyelhető meg. Az élővilág és a környezet bonyolult egyensúlyban áll, működését a természetben figyelhetik meg a gyerekek az év végi erdei iskolában.

A 11. évfolyamon heti 2 óránk van, ezt a csökkenést két fő témakör súlypontozásával igyekszünk kiegyenlíteni. A modern fizika alapjaitól a csillagászaton át az űrkutatásig, kozmológiáig vezetjük el a tanulókat. Az év második részében az életfolyamatok szabályozása és az egészségmegőrzés témái kaptak helyet, számtalan közös szállal (pl. immunrendszer) összekapcsolódva.

A 12. évfolyamon a kerettantervben már csak biológiai ismeretek szerepelnek, de ebben az életkorban, a felnőttkor küszöbén sokkal átfogóbb és talán a közös emberi felelősséget is felébresztő témáknak is helyet adunk. Az evolúciós gondolat megértése, fajunk eredetének kérdése mellé odacsempésszük az emberi lélek kérdéskörét is. A humánökológia és a kulturális antropológia szemszögéből elemezzük az emberiség előtt álló globális környezeti problémákat. Végül azzal az igénnyel tekintjük át az eddigi tanulmányokat, hogy érettebb fejjel, sok ismeret birtokában talán ki-ki összeállíthat magában egy természet- és világképet, amelyhez néha-néha szükséges vagy éppen csak pihentető lesz visszanyúlni.

A modulok címei (és javasolt sorrendje)

Összegzés

Motiváció

Munkacsoportunk eddigi munkájának motivációs bázisa összetett, külső és belső hatások összessége.

Kiindulási alapként a kísérletező, alternatív iskola szellemisége szolgált, amely egyszerre inspiráló, megengedő és elváró. Már az induláskor olyan pedagógiai elvekkel találkoztunk, amelyek lehetővé tették a modernizációs pályára állást, a rendszerváltás utáni fellazulás pedig lebontotta a gátakat.

A korábbi évek tanítási tapasztalata átértékelődött, felismerhetővé váltak az addig elleplezett kudarcok, megérlelődött a változtatás igénye. A természettudományos tantárgyak elutasítását és sikertelenségét nem tudtuk elfogadni.

A kilencvenes években Magyarországon is érezhetővé vált a tudomány tekintélyének megrendülése, az áltudományok és a miszticizmus megjelenése. Hittünk benne, hogy szembe kell szállnunk ezzel a folyamattal.

Eljutottak hozzánk a hazai viszonyoknál jóval korszerűbb taneszközrendszerek, melyek újszerű szemléletmódja és módszertana megoldást kínált a tapasztalt problémákra. Megismerésük, kipróbálásuk kihívást jelentett.

Az ezredforduló előtti években a hazai fórumokon is kibontakozott a természettudományos nevelésről folyó vita. A megújulás szükségességét hangoztatók érvei és a tudásmérési eredmények meggyőzőek voltak.

Az oktatási rendszer inerciája olyan mértékűnek tűnt, amelynek legyőzéséhez nekünk is hozzá kell járulnunk.

A munkacsoportban képviselt egyéni tudás, képesség és ambíció is táplálta a kreatív alkotómunkát.

 

Célok és eszközök

Ha a fejlesztést mint modernizációt képzeljük el, akkor ennek megfelelő célrendszer szerint kell dolgoznunk.

Főbb vonalakban meg kell határoznunk, állást kell foglalnunk, hogy itt (Politechnikum, IX. kerület, Budapest, Magyarország, Föld, Világegyetem) és most (az emberiség időszámítása 3. évezredének első éveiben) mi az érvényes és szükséges természettudományos műveltség. A szabályozás keretei között meg kell konstruálnunk azt a pedagógiai rendszert, amely képes a tanulók minél szélesebb körének biztosítani a kompetencia megszerzését. Tájékozottnak kell lennünk a természettudományos nevelés fejlődésének főbb trendjeiről. A korszerű tanuláselmélet eredményeit alkalmaznunk kell a tanulási folyamatban. Figyelnünk kell az előzetes tudás új ismereteket értelmező rendszerként való működésére. A természettudományos tudást ki kell egészíteni a technológiai alkalmazások és a társadalmi vonatkozások bemutatásával. Az anyagi világ leírásában érzékeltetni kell annak egységét, a szerveződési szintek egymásra épülésének elvét. A rendszerek állapotát, a változásokat és folyamatokat az anyag - energia - információ szempontrendszere szerint is értelmezni kell.

A kitűzött célokat a megfelelő eszközök kiválasztásával, létrehozásával lehet elérni.

Tantárgyi integráció, komplex természetismeret tantárgyi - moduláris tanterv, mely nyitott az új ismeretek befogadására, és rugalmasan adaptálható a helyi igényekhez. Korszerű információs és kommunikációs technológia alkalmazása a tanulási folyamatban, számítógépes hálózaton alapuló tanulási környezet, információkeresés, -tárolás és -feldolgozás, hipertext, hipermédia-alkalmazások, számítógépes modellezés, virtuális diákcsoportok. Tanári önképzés, továbbképzés. Együttműködés a munkacsoporton belül, készség, képesség, feltételrendszer fejlesztése. A természettudományos neveléshez kapcsolódó iskolai munkacsoportokkal való egyeztetés (társadalomismeret, informatika, kommunikáció, testkultúra, közgazdaságtan). Aktív tanulási módszerek, eszközök használata. A tanulói tevékenység választékának kiszélesítése, az értékelés szempontrendszerének bővítése, átértékelése. Órai vagy virtuális csoportmunka, kooperatív tanulás.

 

Minőségmenedzselés

Az iskolai munka sajátos terméke a tanulói tudás, kompetencia. A tanulási folyamat összetettsége miatt a célok teljesülése, a cél- és eszközrendszer optimalizálása csak megfelelően kidolgozott és adaptált minőségmenedzselés mellett biztosítható. Ez többet kell hogy jelentsen egyszerű fogyasztóorientált minőségbiztosítási rendszernél. A partnerek megelégedettségét vizsgálnunk kell, de egyúttal feléjük is továbbítanunk kell a pedagógiai-szakmai fejlődés szempontjait. A tudásmérések és a minőségbiztosítási rendszer jelzéseit vissza kell csatolni a tanulási folyamat feltételrendszerének szabályozásához, amihez a hatások és eredményük közötti kapcsolat kutatása is elengedhetetlen. Mindezt helyi szinten is működtetni kell, a fejlesztőmunka eredményeinek visszaigazolása vagy korrekciója céljából. A külső szakértelem ebben támogató lehet, de csak a tanárok pedagógiai kultúrájával párosulva. A Politechnikum részt vesz a Comenius 2. minőségbiztosítási rendszerben, amelyben a partnerek megelégedettségét is mérjük. Végeztünk külső szakemberek által szervezett és értékelt méréseket, amelyek az adott korcsoport tudását értékelték. A fejlesztőmunka folyamatos kontroll alatt van, belső nyelvi, szakmai és laikus lektorok mondanak véleményt az elkészült anyagokról. Az iskola szakmai koordinátora és pedagógiai vezetője bekapcsolódik a fejlesztésekbe, és áttekintő, ellenőrző, szervezőmunkát végeznek. A munkacsoport tanítási tapasztalatait minden új taneszközzel kapcsolatban megbeszéljük, és a szükséges korrekciókat elvégezzük. A diákok tantárgyfelelősi rendszerben és közvetlenül, akár az iskolai honlap (www.poli.hu) internetes fórumán mondhatnak véleményt a munkánkról. A szülőkkel való kapcsolattartás nemcsak a szülői értekezletekre korlátozódik, hanem külön szaktárgyi beszélgetéseken is jelezhetik igényeiket, problémáikat. A szülők és diákok észrevételei, javaslatai az iskolatanács elé kerülnek, ahol alkalom nyílik a tanárokkal folytatott vitára és a három oldal demokratikus döntéshozatalára. A tanárok pedagógiai kultúrájának fejlesztése érdekében havonta pedagógiai műhelybeszélgetések folynak, tanári továbbképzésekre iskolai támogatással, az egyéni, munkacsoportbeli és az iskolai érdekek összehangolásával van lehetőség.