Prvky badatelsky orientovaného vyučování a jejich využití ve vzdělávací oblasti Člověk a jeho svět

listopad 2024 Josef Levý, Lukáš Strouhal

Úvod

Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání (RVP ZV) vymezuje ve svém obsahu důležité momenty, které hrají významnou roli ve vzdělávání žáka v 21. století. Vyučování v primární škole má motivovat, využívat rozmanité metody a formy práce, má mít přesah do praktického života. Žák se má stát aktivním činitelem a partnerem při naplňování kurikula, má se učit kriticky myslet, řešit problémy, spolupracovat, respektovat výsledky druhých a vhodně prosazovat své názory. Vzdělávací obsah RVP ZV systematicky a komplexně směřuje k dosažení souboru vytyčených kompetencí, které jsou předpokladem úspěchu jedince v současné společnosti.

Tradičním tématem primárního vzdělávání je obsah předmětů o přírodě a společnosti, který zahrnuje integrovanou vzdělávací oblast „Člověk a jeho svět“. Ta je zároveň samostatným oborem a je určena pouze pro 1. stupeň. Jako jedny z podstatných cílů jsou zde upřednostňovány vlastní prožitek, vlastní zkušenost, praktická zkušenost, sebeuvědomění, objevování světa a vhodné argumentování. Výstupy oboru reflektují stanovené cíle a směřují k rozvoji celé osobnosti žáka. Dílčí výstupy pak staví žáka do role aktivního badatele, který plánuje, zakládá a vyhodnocuje jednoduché pokusy.

Výše uvedené lze přirozeně rozvíjet a naplňovat za pomoci inovativních metod práce a konstruktivistických způsobů myšlení. Mezi ně patří badatelsky orientované vyučování. To nachází časté uplatnění právě u přírodovědně zaměřených oborů, a ne jen tam.

Badatelsky orientovaná výuka (BOV), její význam, využití a podstata

BOV je přístup, který podněcuje u žáků chuť zkoumat a dozvídat se nové věci, rozvíjí jejich kritické myšlení a motivuje je k samostatnému bádání (Votápková, 2013, s. 6‒7).

Při nabývání znalostí této problematiky se lze z různých pramenů dočíst, že termín badatelsky orientovaná výuka je velmi široce a nejednotně chápán. Dostál ve své publikaci upozorňuje, že termín badatelsky orientovaná výuka není u nás v české pedagogické teorii jednoznačně vymezen, ani definován. Někteří autoři pojednávají o badatelsky orientované výuce, většina se však snaží vymezovat pojem badatelsky orientované vyučování. Podle autora je však třeba jejich obsah striktně rozlišovat. V našem případě je přikláněno k termínu badatelsky orientovaná výuka a k výchozí definici právě od Dostála, který ji chápe jako „činnost učitele a i žáka, zaměřená na rozvoj znalostí, dovedností a postojů na základě aktivního a relativně samostatného poznávání skutečnosti žákem, kterou se sám učí objevovat a objevuje“ (2015, s. 32).

BOV je vyučovací metoda, která je založena zejména na vlastním bádání. Při něm se uplatňuje několik aktivizujících metod jako např. problémové vyučování, zkušenostní učení, projektová výuka nebo i učení v životních situacích. BOV je mimo jiné rovněž inspirována badatelskými kroky, jež jsou ve výuce uplatňovány. Badatelské aktivity je možné aplikovat ve výuce prakticky všech předmětů. V našem případě bude orientováno na badatelsky orientované přírodovědné vyučování.

BOV si klade za cíl podpořit učení, které je založené na větším začlenění žáků do výuky a snaží se jim ukázat více způsobů, jak dosáhnout možnosti poznání. Podporována je zejména jejich vlastní aktivita. Takovýmto způsobem osvojování znalostí, vědomostí a rovněž dovedností se žáci mohou snáze orientovat v problematice dané oblasti. Kromě toho také dokáží lépe formulovat otázky a problémy a aktivním způsobem je řešit. Tento způsob výuky, kdy je podporováno aktivní zapojování žáků, může v přírodovědném vzdělávání poskytovat velmi dobré výsledky.

Kroky a úrovně badatelsky orientované výuky

Při BOV se znalosti budují během určitého problému a v postupných, logicky na sebe navazujících krocích.

Schéma podle Votápkové (2013, s. 30) je ověřené z praxe a ztotožňuje se s našimi kroky.

1. Co se řeší ‒ motivace, získávání informací, kladení otázek, výběr výzkumné otázky

• zaujetí žáka; spuštění jeho myšlenkových pochodů, podpořit jeho vnitřní motivaci

2. Domněnka – formulace hypotézy

• postup je podobný vědeckému; jasně formulované domněnky pro hledání důkazů

3. Ověřování domněnek (hypotéz)

• plánování, příprava, provedení pokusu, zaznamenávání pokusu, vyhodnocení dat

4. Sklizeň – závěry, návrat k hypotéze, hledání souvislostí, prezentace, další otázky

• uzavření a vyhodnocování bádání; posuzování domněnky; sdělení výsledků

 

Jistou formou přípravy pro zvládnutí badatelské metody je postup realizace nejjednodušší úrovně badatelských aktivit až po nejvyšší úroveň, která vyžaduje zkušenost učitele a připravenost žáků.

 

Tabulka 1 Úrovně badatelských aktivit

ÚROVNĚ BADATESLKÝCH AKTIVIT
Potvrzující bádání	Strukturované bádání	Nasměrované bádání	Otevřené bádání
Confirmation Inquiry	Structured Inquiry	Quided Inquiry	Open Inquiry
- nejjednodušší - ověřování teorií - žáci a učitel: žáci pracují podle detailního učitelova návodu a pod jeho přímým vedením	- učitel: klade návodné otázky, stanovuje cestu bádání, reguluje žáky svými instrukcemi - žáci: hledají řešení pomocí svého bádání	- učitel: je jakýmsi průvodcem žákovského bádání, poskytuje rady - žáci: snaží se samostatně experimentovat	- nejblíže skutečnému bádání žáci: měli by být schopni samostatného bádání

 

Podle Brtnové Čepičkové (2013, s. 41‒42) je v nižších ročnících základní školy vhodné využívat postupy potvrzujícího a strukturovaného bádání (1. – 4. ročník), v pátém ročníku ZŠ se lze, díky soustavné a dlouhotrvající práci, dotknout bádání nasměrovaného.

Role učitele a žáka

Učitel i žák hrají tu nejvýznamnější roli v badatelsky orientované výuce. Žáci jsou při BOV aktivní, jednotlivé aktivity prožívají, informace se snaží sami vyhledat. Žákova role vychází zejména z jeho vnitřní motivace, schopnosti pozorovat, pracovat v týmu, komunikovat se spolužáky. Žák je zodpovědný v učení, má snahu vyvozovat nápady, vybírá a používá pomůcky, které potřebuje k objevování, pozorně provádí pozorování, diskutuje s ostatními spolužáky a učitelem, generuje své myšlenky a nápady, klade otázky, které se vztahují k objevování, a předkládá vysvětlení. (Nezvalová, 2010, s. 61‒63)

Jak již bylo zmíněno výše, i učitel se stává při BOV velmi důležitým. Uvádíme několik bodů, které představují, jakou roli má v badatelsky orientované výuce on sám.

Učitel v BOV:

• rozvíjí badatelské dovednosti u žáků,
• napomáhá usnadnit učení svých žáků,
• badatelskou činnost plánuje tak, aby každý žák aktivně pracoval,
• je vůči žákovi v pozici jakéhosi rádce,
• navádí žáky ke správnému zvolení literatury,
• plánuje, realizuje a vyhodnocuje úspěšnost sestaveného projektu výuky,
• pocitově přenechává žákům rostoucí odpovědnost,
• neprozrazuje žákům předem, k čemu mají vlastním bádáním dospět,
• připravuje potřebné materiály a pomůcky,
• hodnotí u žáků zvládnuté badatelské kroky.

Dva náměty do výuky

Na ukázce dvou pokusů (kapilarita vody, výroba sodovky), které s žáky aplikujeme v praxi, se pokusíme komplexně představit postup realizace. Učitel by měl zvládnout sestavit promyšlený plán v krocích, které BOV vyžaduje a které by neměly být opomenuty. Uváděné odpovědi jsou sesbírány od žáků čtvrtých tříd. Přiložen je i záznamový arch, se kterým žáci pracují. Arch může projít uvážlivou grafickou úpravou, která se stane dalším motivujícím prvkem.

Frontální pokus Rozvíjej se poupátko je vhodný pro žáky 3. ročníků, kdy žáci pracují ve skupinách. V úrovni badatelské aktivity ho lze zařadit do strukturovaného bádání. Časová dotace pro pokus je přibližně 35 – 40 minut, na závěr je vhodné pokus dostatečně zhodnotit. V rámci RVP ZV je zařazen do vzdělávací oblasti Člověk a jeho svět do tematického okruhu Rozmanitost přírody. V tematickém plánu by byl pokus zařazen do Podmínek života na Zemi (voda a vzduch). Učitel by měl v průběhu pokusu vhodně motivovat, jako příklad úvodní motivace nabízíme situaci, kdy se žáci dívali na pohádku Pyšná princezna a líbila se jim písnička Rozvíjej se poupátko. Představovali si, jaké by to bylo, kdyby se poupě rozvilo u nich doma. Napadlo je, že si nějaké vyrobí.

Velmi důležitou podmínkou pro učitele je vhodné stanovení cílů ve všech svých rovinách. V RVP ZV najdeme obecný cíl: „Žák provádí jednoduché pokusy u skupiny známých látek, určuje jejich společné a rozdílné vlastnosti a základní veličiny pomocí jednoduchých nástrojů a přístrojů a objevuje a zjišťuje propojenost prvků živé a neživé přírody. Žák založí jednoduchý pokus, naplánuje a zdůvodní svůj postup, vyhodnotí a zdůvodní výsledky pokusu.“ Z uvedeného cíle by měl učitel vyjít pro stanovení konkrétních cílů v rovině kognitivní: „Žák použije postup řešení daného úkolu. Organizuje svoji práci, pokusí se shrnout, vyvodit a vyhodnotit závěry práce. Navrhne dvě otázky, kterými bude dále rozvíjet svoji badatelskou činnost“, afektivní: „Žák si uvědomuje vlastnosti vody a vnímá jejich vliv v praktickém životě.“, psychomotorické: „Manipuluje bezpečně s laboratorním nářadím a nádobím. Vystřihne, ohne a opatrně položí květ podle zadaných pokynů. Rozkreslí postup do 4 obrázků.“. Rozvíjeny jsou klíčové kompetence jako řešení problémů (volí vhodné způsoby řešení, ověřuje prakticky správnost), komunikativní (naslouchá a vhodně argumentuje), pracovní (používá bezpečně vybavení, respektuje pravidla), občanská (respektuje přesvědčení druhých), učení (samostatně pozoruje a experimentuje, vyvozuje závěr, uvádí věci do souvislostí), sociální a personální (spolupracuje ve skupině, přispívá k diskusi).

Pokus s papírovým poupátkem je postaven na fyzikálním poznatku, že list papíru obsahuje vlákna, kterými pomocí vzlínavosti prostupuje voda. Tzv. kapilarita vody má pozitivní i negativní dopad na běžný, praktický život. Mezi příklady pozitivního působení kapilarity může patřit vzlínání vody v půdě, kdy voda prostupuje ke kořenům rostlin. Jako příklad negativního projevu kapilarity můžeme uvést vlhkost stěn v domě. Před realizací pokusu je vhodné, aby měli žáci představu, jakým způsobem je rozváděna voda v těle rostliny.

Název pokusu:	ROZVÍJEJ SE POUPÁTKO
Jména badatelů:	Skupina max. do 5 žáků
Pomůcky:	Papír, fixa, pastelky, nůžky, skleněná vana, chemická lžička, voda, modré potravinářské barvivo, případně šablona, hadřík.
Popis pokusu v krocích:	1. Připrav si papír, fixu, pastelky, nůžky a skleněnou vanu. 2. Naplň skleněnou vanu vodou zhruba do ½ a přisyp do ní lžičku modrého potravinářského barviva. 3. Na bílý papír (formát A5) namaluj květ kopretiny nebo sedmikrásky. 4. Květ vystřihni a jednotlivé okvětní lístky přehni tak, abys utvořil poupě (některé přehni, některé sroluj). 5. Zavřené poupě opatrně polož na hladinu vody. 6. Pozoruj, co se děje.
Učitelova otázka:	Co se stane s poupětem po vložení na hladinu?
Domněnka, předpoklad výsledku:	Když se poupě vloží na hladinu, nic se hned nestane, rozvine se až potom. Dojde k rozvinutí poupěte, protože se papír postupně nacucá vodou. Po nacucání vodou se poupě postupně rozvine, papír se pak utopí.
Dokumentace pokusu (náčrt, fotografie):	Pokus fotografovat je výborný doplněk.
Závěr: potvrzení/vyvrácení domněnky:	Po vložení na hladinu jsme museli chvíli čekat, než se něco stalo, přibližně minutu. Ohnuté lístky se rozvily rychleji než lístky srolované. Tomu, kdo lístky zmuchlal, se pokus nepovedl. Papírový květ se neutopil.
Otázky pro další bádání nebo to, co mě dále zajímá:	Proč se papír narovnal? Můžeme se s tímto dějem setkat např. i v živé části přírody? Kde se můžeme s tímto dějem setkat doma?
Zhodnocení pokusu, následná reflexe:	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

 

Druhý pokus, Výroba sodovky, je vhodný pro 5. ročník, žáci pracují ve skupinách. V úrovni badatelské aktivity ho lze zařadit do strukturovaného a nasměrovaného bádání. Časová dotace pro pokus je přibližně 35 – 40 minut, se závěrečným důrazem na vhodnou evaluaci. V rámci RVP ZV je zařazen do vzdělávací oblasti Člověk a jeho svět do tematického okruhu Rozmanitost přírody. V tematickém plánu zařazení do tématu živá a neživá příroda (voda a vzduch). Pro úvodní motivaci jsme vybrali příběh zvídavého chlapce Pavla, který se v encyklopedii dočetl, že sodová voda vznikla přibližně v druhé polovině 18. století. Její vynález je připisován dvěma autorům. Jednomu z nich se podařilo smíchat vodu s plynným oxidem uhličitým, získávaným při reakci sody s kyselinou. Dnes je sodová též perlivá voda základem při výrobě všech druhů limonád. Pavel si řekl, že si také zkusí vyrobit limonádu. Učitel žákům pro inspiraci ukáže láhev s perlivou vodou.

Obecný cíl v RVP ZV je stejný jako u předchozího pokusů, liší se pouze cíle dílčí, které vytyčí učitel. Rovina kognitivní: „Žák se po přečtení úvodního motivačního textu a stanovených výzkumných otázek pokusí sám navrhnout postup, pomocí kterého provede pokus. Následně ověří jeho správnost a účinnost. Organizuje svoji práci, pokusí se shrnout, vyvodit a vyhodnotit závěry práce. Může případně navrhnout další otázku, kterou bude dále rozvíjet svoji badatelskou činnost.“, afektivní: „Žák si uvědomuje vlastnosti vzduchu, zejména oxidu uhličitého, a vnímá jejich vliv v praktickém životě.“, psychomotorické: „Manipuluje bezpečně s laboratorním nářadím a nádobím. Nejdříve zjišťuje, které nabízené látky jsou potřebné pro vznik oxidu uhličitého. Baňku s úzkým hrdlem (jež bude obsahovat jedlou sodu a trochu octa) opatrně zajistí gumovou zátkou, na které je připevněné brčko. Brčko ihned ponoří do kádinky s vodou. Nakreslí obrázek, jak postupoval.“. Rozvíjeny jsou klíčové kompetence jako řešení problémů (vyhledá informace vhodné k řešení problému, volí vhodné způsoby řešení, ověřuje prakticky správnost řešení), komunikativní (naslouchá promluvám druhých lidí, porozumí jim, vhodně na ně reaguje, účinně se zapojuje do diskuse), pracovní (používá bezpečně a účinně materiály, nástroje a vybavení, dodržuje vymezená pravidla), občanská (respektuje názory a mínění druhých), k učení (samostatně pozoruje a experimentuje, získané výsledky porovnává, posuzuje a vyvozuje z nich závěry pro využití v budoucnosti), sociální a personální (pracuje ve skupině na řešení problému, přispívá k diskusi v malé skupině i k debatě celé třídy, chápe potřebu efektivně spolupracovat i s druhými při řešení daného úkolu). Pokus je postaven na fyzikálním poznatku, že smícháním octa a jedlé sody vzniká oxid uhličitý. Perlivá, sycená voda je pitná voda uměle nasycená oxidem uhličitým, který vytváří ve vodě bubliny. Před realizací pokusu je vhodné, aby měli žáci představu o složení vzduchu.

Název pokusu:	VÝROBA SODOVKY
Jména badatelů:	Skupina max. do 5 žáků
Pomůcky:	Jedlá soda, ocet, sůl, mouka, voda. Erlenmayerova baňka, kádinka, gumová zátka, brčko, případně skleněná krystalizační miska pro podložení kádinky, chemická lžička, potravinářské barvivo, hadřík.
Popis pokusu v krocích:	Samotnému navržení pokusu předchází zjištění, že oxid uhličitý vzniká smícháním octa a jedlé sody. 1. Připravím si E-baňku. 2. Do E-baňky naliji ocet. 3. Do E-baňky přidám ocet. 4. Pozoruji, co se děje. Následně je přítomnost oxidu uhličitého dokazována. 6. E-baňku ucpu špuntem s připevněným brčkem. 7. Brčko ponořím do kádinky s obarvenou vodou. 8. Pozoruji, co se děje.
Učitelova otázka:	1) Co se stane smícháním octa a jedlé sody? 2) Co se děje s vodou v kádince, do které z vedlejší E-baňky proniká plyn?
Domněnka, předpoklad výsledku:	ad 1) Po smíchání octa a jedlé sody bude po chvíli vznikat oxid uhličitý. Když se smíchá ocet a jedlá soda, tak se bude vytvářet oxid uhličitý. ad 2) Voda v kádince bude bublat. Do kádinky s vodou budou brčkem z vedlejší baňky utíkat bublinky.
Dokumentace pokusu (náčrt, fotografie):	Pokus fotografovat je výborný doplněk.
Závěr: potvrzení/vyvrácení domněnky:	Smícháním octa a jedlé sody se v baňce vytvářela pěna, ve které byl oxid uhličitý. Tento plyn jsme mohli vidět v podobě bublin tak, že jsme brčko ponořili do vedlejší kádinky s vodou.   Kádinku s vodou jsme museli podložit miskou, aby se mohlo brčko s unikajícím oxidem uhličitým lépe ohnout a ponořit.
Otázky pro další bádání nebo to, co mě dále zajímá:	Které perlivé vody znáte? Vysvětlení: sodovka, sodová voda, soda, sifon Můžeme se setkat s některým zařízením, které vyrábí sodovku i v domácím prostředí? SodaStream - zařízení, které pod tlakem sytí vodu oxidem uhličitým, který je uložen v bombičce. Tím jí dává perlivost.
Zhodnocení pokusu, následná reflexe:	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10

Závěr

Vedle tradičních přístupů k pokusům v primárním vzdělávání, jako je pokus demonstrační, kdy učitel pokus předvádí a žáci jej sledují, nebo pokus frontální, při kterém učitel předvádí pokus a žáci pracují společně s ním, můžeme postavit BOV. Žák se zde posouvá od pouhého memorování a pozorování k vyšším a kognitivně náročnějším úkonům. Pracuje sám nebo s malou pomocí, své poznání (re)konstruuje, myslí kriticky a objektivně se hodnotí. Učitel se stává facilitátorem, který jej posouvá a vede vpřed na jeho vytyčené cestě.

Předpokladem úspěchu je přirozená dětská zvědavost, motivace objevovat něco nového, přicházet věcem „na kloub“. Negativním prvkem je hlavně časová náročnost a s ní související nízký zájem učitelů pouštět se do takové práce, případně nepravidelnost ve výuce.

Co když se pokus nepovede? Nevadí. Je důležité naučit se trpělivosti, dokázat objektivně zhodnotit a popsat příčiny chyb, diskutovat o novém způsobu řešení a založit pokus další. I nezdařený pokus může žáka dovést k novým a zajímavým výsledkům a zjištěním.

PhDr. Josef Levý je absolventem Pedagogické fakulty ZČU v Plzni, obor Učitelství pro 1. stupeň ZŠ. V současné době působí jako třídní učitel na prvním stupni 13. ZŠ v Plzni a jako odborný asistent Katedry pedagogiky FPE ZČU v Plzni.

Kontakt: levjos@kpg.zcu.cz

 

Mgr. et Bc. Lukáš Strouhal, DiS. je absolventem Pedagogické fakulty ZČU v Plzni, obor Učitelství pro 1. stupeň ZŠ. V současné době působí jako třídní učitel na prvním stupni 15. ZŠ v Plzni.

Kontakt: luky.strouhal@centrum.cz

Literatura

Votápková, D. (ed.). (2013) Badatelé.cz: průvodce pro učitele badatelsky orientovaným vyučováním. Praha: Sdružení Tereza.

Dostál, J. (2015) Badatelsky orientovaná výuka: pojetí, podstata, význam a přínosy. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci.

Brtnová Čepičková, I. (2013) Didaktika přírodovědného základu. Ústí nad Labem: Univerzita J. E. Purkyně.

(2017). Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Dostupné online z http://www.msmt.cz/file/41216 [cit. 20. 3. 2018].

Nezvalová, D. (2010) Inovace v přírodovědném vzdělávání. Olomouc: Univerzita Palackého
v Olomouci.

Šimik, O. (2010) Metodika výuky jednotlivých předmětů na 1. stupni základních škol z pohledu pedagogické praxe: náměty pro začínajícího učitele. Ostrava: Ostravská univerzita v Ostravě.