Tvořivá výuka fyziky na základní škole

Divergentní fyzikální úlohy

PhDr. Václav MeškanFakultní základní škola L. Kuby České Budějovice

Současný stav

• Dynamicky se měnící společnost => jak má škola připravovat žáka?

• Stále důraz na izolované encyklopedické poznatky => rozvoj paměti, nikoliv myšlení, poznatková roztříštěnost

• Zbigniew Pietrasinski: Úkolem je nahradit didaktiku paměti didaktikou myšlení.

Největší český horkovzdušný balón určený pro 18 osob má objem 8500 m3. Urči vztlakovou sílu působící na balón.

Fvz = 18 8500 10∙ ∙

…

Současný stav

Směr - rozvoj tvůrčího myšlení žáků

• Cíle výuky– Znalosti - konstruování fyzikálních poznatků– Navíc

• Afektivní cíle – rozvoj motivace a zájmu o předmět• Kognitivní cíle – rozvoj myšlení

Požadavky na tvořivé aktivitydr. Vivian M. Y. Chang (Hongkong)

• Úlohy vysoce otevřené s velikým rozsahem možných řešení.

• Aktivity zábavné a hravé, vzbuzují chuť tvořit. Současně vyžadují určité množství znalostí z fyziky.

• Aktivity integrovány do klasického kurikula fyziky.

• Neměly by být delší než pět až deset minut, delší úlohy by měly být zpracovávány žákem jako domácí úkol.

• Aktivity by neměly být příliš náročné na prostor, pomůcky a znalosti studentů.

• Aktivity my měly být použitelné jak ve skupině, tak pro individuální práci, učitel vybírá tu formu práce, která je pro daný okamžik nejvhodnější.

umělecká

technická

vědecká

prvotní a významnějšívíce strukturovanádůraz na metody tvůrčí práce

tvůrčí proces i u příjemce tvůrčího produktu

TVOŘIVOST

tvůrčí proces = tvůrčí řešení problémů (Guilford)

• Divergentní (rozbíhavé) a konvergentní (sbíhavé) myšlenkové operace.

• V první fázi řešení vytvořeno množství originálních nápadů

=> divergentní postup• Následně z množství různých řešení vybráno

nejvhodnější řešení => konvergentní postup

Divergentní myšlení (rozbíhavé)

• Klíčovou složkou tvůrčího procesu, v tradiční výuce je tato složka myšlení tradičně omezena na úkor konvergentního myšlení.

• Problém rozvoje divergentního myšlení v technických a přírodovědných předmětech

Složky divergentního myšlení

• Fluence• Flexibilita• Originalita• Senzitivita• Elaborace• Redefinice

=> Rozvoj jednotlivých složek divergentního myšlení

Rozvoj jednotlivých složek divergentního myšlení

SLOŽKA DIV. MYŠLENÍ PŘÍKLAD CVIČENÍ

FLUENCEPodnětem je slovo klíč. Uveďte vše, co se vám vybaví, slyšíte-li slovo klíč.

FLEXIBILITAK čemu jinému než k zamykání lze použít klíče? Uveďte co nejvíce možností.

ORIGINALITAUveďte osobité použití klíče, na které dosud nikdo nepřišel.

ELABORACEVypracujte návod, jak použít klíče k měření délek.

REDEFINICEUpravte klíč tak, aby se dal použít zároveň jako otvírák konzervy.

Některé náměty divergentních fyzikálních úloh..

• K čemu lze v hodinách fyziky využít cihlu?… ramínko na šaty… hliníkovou lžičku… PET láhev……

K čemu lze v využít…

Některé náměty divergentních fyzikálních úloh..

• K čemu lze v hodinách fyziky využít cihlu? – měření jejích rozměrů, hmotnosti, objemu– výpočet její hustoty– výpočet její tíhy– určení tíhového zrychlení pomocí volného pádu cihly– výpočet rychlosti pohybu cihly– cihla jako pomůcka při demonstraci pohybu– měření vztlakové síly působící na cihlu– využití cihly k měření délky– cihla jako závaží– cihla jako „podklad“ pod páku– trestání žáků

K čemu lze v využít…

Navrhni, jak lze pomocí PET lahve určit hustotu kapaliny.

• PET lahev jako odměrná nádoba k určení objemu• porovnávání hustot kapalin podle rozvrstvení v PET lahvi• určení vztlakové síly působící na lahev s vodou v kapalině• do lahve postupně dolévat neznámou kapalinu, až bude

průměrná hustota lahve stejná jako hustota vody• podle deformace PET lahve v kapalině určit velikost

hydrostatického tlaku

Jak se změní svět?

• Jak se změní svět, přestane-li existovat tření?

• Jak se změní svět, přestane-li existovat elektrická energie?

Fyzikální úloha „live“

• Hromadné řešení úlohy, žáci jsou spoluautory úlohy.

• Vhodné jako úvodní rozcvička či „výcvik“ v řešení divergentních úloh.

• Vhodné zpestření hodiny

Vypočítej a oživ následující úlohu:

J

C20

Ckg

J4180

kg2

?Q

tΔ

c

m

Vypočítej a „oživ“ příklad

Vymysli příklad, aby výsledek byl…

Vymysli úlohu, aby výsledek byl 2000 joulů.

prácepolohová energie

pohybová energievnitřní energie, teplo

elektrická energie

= 2000 J

kg

N10

kg20

hgmEp J2000m10

kámen

dítě

pes

opice

strom

dům

skála

žebřík

Energie se zvyšuje – pohyb nahoru (proti směru tíhové síly).

Energie se snižuje – pohyb dolů (po směru tíhové síly).

kg

N10

kg20

hgmEp J2000m10

kámen

dítě

pes

opice

strom

dům

skála

žebřík

Energie se zvyšuje – pohyb nahoru (proti směru tíhové síly).

Energie se snižuje – pohyb dolů (po směru tíhové síly).

Obrázek jako zadání příkladu.

Nejrychlejší šnek ve šnečím maratonu odplazil 1 km za 2,5 hodiny. Jakou rychlostí se plazil?

Kůň žokeje Váni urazil vzdálenost 4,96 km za 4 minuty a 8 sekund. Jaká je jeho průměrná rychlost?

Vymysli úlohu na výpočet průměrné rychlosti, aby výsledek byl 20 ms-1. Nakresli obrázek, který bude sloužit jako zadání úlohy.

Navrhni zařízení / odhal skryté zařízení.

Uvnitř krabice na obrázku je ukryté neznámé zařízení. Když foukneš do trubice č. 1, kapalina z nádoby č. 2 začne vytékat z trubice č. 3. Navrhni, jaký mechanizmus by se mohl ukrývat uvnitř krabice (můžeš navrhnout více možností):

Jiné náměty

• Navrhni přístroj na vážení času.• Navrhni systém vytápění středověkého hradu.• Navrhni elektrický obvod, který bude

rozsvícením žárovky signalizovat, že se žák houpe na židličce.

• Navrhni, jak vylepšit sázecí kolík.• …

Nakresli obrázek, na němž bude těleso o určitých vlastnostech.

• Nakresli obrázek, na němž budou současně účinkovat tělesa o hmotnostech 1 g, 1 kg, 100 kg a 1 t.

Další kreslící úlohy

• Nakresli fyzikální zákon– Nakresli zákon akce a reakce.– …

• Nakresli obrázek na téma…– Nakresli obrázek na téma teplotní anomálie vody.– Nakresli obrázek na téma F = 10 N– …

Vymysli vtip s fyzikální tématikouwww.scholaludus.sk

Nezařazené úlohy

• Navrhni způsob, jak bys změřil výšku žirafy. Veď v patrnosti, že žirafa je i v zajetí velmi plaché zvíře.

Změřila bych si nějaké nejbližší stromy, načrtla tam čárky po metrech

i centimetrech, zahnala bych tam žirafu a dalekohledem bych zjistila, na jakém čísle má nohy a na jakém čísle

má hlavu.

Vzala bych si metr.

Jakou situaci mohou představovat následující silové diagramy?

a) b) c)

a) Dvě ženy, ani jedna nechce určitého chlapa, tak ho tlačí k té druhé.

(žákyně sedmého ročníku)

Na obrázku jsou dvě akvária spojená trubicí. Pokus se vymyslet, proč není hladina v obou akváriích ve stejné výšce (důvodů může být mnoho):

Organizační formy

• Frontální práce– „výcvik“ řešení divergentních úloh, nejjednodušší

• Skupinová práce– rozporuplné

• Individuální práce– ideální stav, nejnáročnější

Brainstorming = poskakování opic po klavíru v naději, že složí symfonii.(Edward deBono, Serious Creativity)

Hodnocení divergentních úloh

• Kritéria hodnocení úloh:– fyzikální správnost řešení.– originalita řešení,– propracovanost řešení, – množství různých použitých kategorií

• Klasifikace:– fyzikální znalosti x tvořivost – nutno oddělit– podstatná je zpětná vazba – samotná známka neposkytuje– slovní hodnocení – motivační známka, bodování

„Samostatná a tvořivá práce vyžaduje pohodu, důvěru, odstranění napětí a také dostatek času pro přemýšlení a prožívání.“

Bariéry tvořivosti ve výuce• Orientace na úspěch• Konformita se skupinou• Zákaz otázek• Rozlišování práce a hry• Autoritářství• Nízká tolerance vůči selhání• Práce pod tlakem• Nedostatek sebekázně• Preferování usedlého učení• Zanedbávání motivace

Dosavadní zkušenosti a subjektivní hodnocení autora

Druhý rok praxe na ZŠ L. Kuby v Českých Budějovicích• Divergentní úlohy x motivace a zájem o předmět• Tvořivá výuka x motivace a zájem o předmět

– Znatelný posun – chybí experimentální potvrzení

Posun v oblasti tvořivosti a znalostí ?

Dosavadní experimentální výsledky

• Chybí průkazné výzkumy potvrzující účinnost

Předvýzkum – jaro 2010

Jak dále?1. Tvorba rozsáhlé databáze divergentních úloh pro jednotlivé

oblasti učiva – probíhá průběžně

2. Výzkum v oblasti účinnosti metodiky tvořivé výuky fyziky na rozvoj tvořivosti a osvojování učiva fyziky

3. Analýza – účinnosti při řešení divergentních úloh ve vztahu k osobnosti žáka a jeho studijním výsledkům

4. Analýza vlivu osobnosti učitele

Děkuji za pozornost!

meskan@email.cz