Jak rozumiemy idee konstruktywizmu w nauczaniu fizyki - przykład z wykorzystaniem poczty elektronicznej

Stanisław Plebański, III LO, ul. Kościuszki 10, 62-800 Kalisz, splebanski@poczta.fm
Stanisław Jakubowicz, Instytut Fizyki Doświadczalnej, Uniwersytet Wrocławski, Plac Maksa Borna 9, 50204 Wrocław, sjakub@ifd.uni.wroc.pl

Witamy w M_F,
Przedstawiamy się Państwu tekstem, na który składają się elementy naszego wystąpienia na XX konferencji Informatyka w Szkole i tekstu zamieszczonego w materiałach tej konferencji (M. Sysło, 2004). Jest to kolejny etap naszych poszukiwań przykładów ilustrujących aplikację idei kon-struktywizmu w nauczaniu fizyki.
Staszek & Staszek

Preliminaria
W wystąpieniu na konferencji "Informatyka w Szkole, XX"[1] przedstawiliśmy przykłady z wykorzystaniem poczty elektronicznej koncepcjach analizą w dwóch koncepcjach psychologii kształcenia: behawiorystycznej i konstruktywistycznej [2], [3]. Uważamy, że w kształceniu opartym na behawioryzmie używanie poczty elektroniczną nie daje nowej jakości i o bardzo ograniczonym zastosowaniu w kształceniu.
Przypomnijmy schematycznie główne idee obu koncepcji:

1. Wstęp
"Wartością samą w sobie zaczyna być informacja, jej przechowywanie, przetwarzanie, przesyłanie.[...] Specyficzne dla przedmiotu cele nauczania trzeba realizować w bardzo szerokim kontekście osiągnięć naszej cywilizacji, nie tylko nauk ścisłych ale również dyscyplin humanistycznych, społecznych i sztuki" [4],[5], [6]. To cytat przedstawiający dwa lata temu taką właśnie koncepcję pierwszej części podręcznika fizyki dla liceum ogólnokształcącego zakresu podstawowego. Po ministerialnej decyzji możliwości zdawania matury z fizyki na poziomie podstawowym i rozszerzonym strategia ta straciła sens i z góry znalazła się na straconej pozycji. W szkołach ponadgimnazjalnych przewagę uzyskał tzw. ukryty program nauczania, którym stały się standardy egzaminacyjne i proponowanie jakichkolwiek innych opcji realizacyjnych byłoby niczym innym jak propagowaniem utopii. Decyzja ta niesie w skutkach zastopowanie nowego podejścia do nauczania fizyki, wprost wymusza dostosowanie się do standardów egzaminacyjnych na poziomie podstawowym. Założeniem reformy było, aby w klasach bez rozszerzenia nauczania fizyki główną filozofię nauczania stanowił wspomaganie rozwoju ogólnego ucznia poprzez nauczanie fizyki, a w klasach z rozszerzonym nauczaniem fizyki -nauczanie fizyki z uwzględnieniem wspomagania rozwoju ogólnego. Niestety, zostało tylko to drugie dla wszystkich uczniów bez wyjątku i zaprzepaszczono szansę dla szkolnej fizyki na pozbycie się miana najmniej lubianego przedmiotu (naturalnie, w ujęciu statystycznym).

Jeden z autorów (SP), pracując z nauczycielami jako doradca metodyczny oraz prowadząc dwie klasy licealne zaczął wykorzystywać materiały do drugiej części podręcznika, i okazało się, że najefektywniej to robić za pomocą poczty elektronicznej. Zajęcia z fizyki dwóch klas drugich liceum ogólnokształcącego rozpoczęły się od założenia kont e-mailowych - 74% uczniów założyło konta i utrzymywało stałą łączność z nauczycielem fizyki. To proste i popularne narzędzie odgrywało inną rolę aniżeli podręczniki multimedialne, stanowiło dopełnienie kontaktu nauczyciel - uczeń. Okazało się, że bardzo pomagało w realizacji zadań szkoły przewidzianych w "Podstawie programowej" w zakresie fizyki i astronomii. Zadania te, a nie treści do realizacji, stały się podstawą konstrukcji materiałów wysyłanych elektronicznie. Z pewnym zaskoczeniem, zauważyliśmy, że uczniowie szybko uzyskali tzw. efekt wartości dodanej (J. Dunin Borkowski [7] 2004).

2. Przykłady fragmentów nauczycielskich e-maili
Przedstawione poniżej fragmenty nauczycielskich i uczniowskich e-maili obrazują podstawo-wy nurt elektronicznych kontaktów:
-nauczania fizyki realizowanego w bardzo szerokim kontekście dyscyplin humanistycznych, społecznych i sztuki,
-wykorzystania komputera w sieci jako narzędzia pracy do rozwiązywania problemów, a nie jako maszyny uczącej,
-umiejętności wyszukiwania, przechowywania, przetwarzanie i przesyłanie informacji.

Przykład 1
nadawca: sp < fizyka3lo@interia.pl>  adresat: xyz@interia.pl
temat: promieniotwórczość  data: Śr 00:21 4.02.2004

Zadanie 3. Fizyka i malarstwo
Przypatrz się z uwagą obrazowi Salvadora Dali. Mając na uwadze okres powsta-nia dzieła - po zrzuceniu bomb atomowych na Hiroszimę i Nagasaki - opisz refleksje związane z wykorzystaniem energii jądrowej przez człowieka.

Idylla atomowa i uraniczno-melancholijna

Zadanie 4. Fizyka i literatura
Przeczytaj fragment żartobliwej rozmowy z powieści Jachyma Topola oraz fragment Jerzego powieści Jerzego Pilcha:
"Wasyl, ale naprawdę, mnie to nie rusza. Jeśli rośnie ci trąba, twoja rzecz, kurde. Każdy jest inny.
Co z tego.
Da?
Ty czechu czarnobylski ..."
Jachym Topol, Siostra, Warszawa 2002

"Jak w czwartej klasie wybuchł Czarnobyl, pani higienistka z płynem lugola przyszła do nas do pracowni biologicznej. Pamiętam dobrze, bo było to pierwszego maja po pochodzie."
Jerzy Pilch Miasto utrapienia, Warszawa 2004

Znajdź w prasie, książkach, Internecie informacje na temat wypadku w Czarnobylu. Na podstawie przeczytanych fragmentów omów wpływ promieniotwórczości na żywe organizmy oraz jego znaczenie dla przyszłych pokoleń. Dowiedz się, co to jest płyn lugola i jakie jest jego działanie w walce z promieniotwórczością.

Na podstawie zadań 3 i 4 przedstaw swoje refleksje w formie referatu pt. Człowiek i energia jądrowa - czas przygotowania do końca lutego. Opracowanie prześlij e-mailem

Przykład 2
nadawca: sp < fizyka3lo@interia.pl>   adresat: xyz@interia.pl
temat: jądrowa 2   data: Śr 00:12 11.02.2004   rozmiar: 218.0

Zadanie 1 - Fizyka i literatura
Przeczytaj fragment intymnego dziennika Marii Curie - Skłodowskiej pisanego po śmierci męża w latach 1906-1907. Piotr Curie zginął tragicznie 19 kwietnia 1906 r. Po przeczytaniu odpowiedz, co to jest krzywa rozpadu promieniotwórczego oraz czas połowicznego rozpadu. Na podstawie informacji znalezionych w książkach i Internecie scharakteryzuj osobowość Marii Curie - Skłodowskiej.
1 maja
W niedzielę rano, po raz pierwszy od Twojej śmierci, poszłam z Jakubem do laboratorium. Usiłowałam zrobić jeden pomiar do krzywej, nad którą wspólnie pracowaliśmy. Ale po jakimś czasie poczułam, że nie jestem w stanie tego zrobić. W laboratorium panował przeraźliwy smutek, to miejsce wydało mi się pustynią. Poszłam tam jednak ponownie i wykonałam z pomocą asystentów Piotra najpilniejsze pomiary. Zrobiłam też kilka obliczeń, żeby rozszyfrować ostatnie notatki w Twoim dzienniku laboratoryjnym, związane z oznaczaniem promieniowania, i zajęłam się krzywą rozpadu promieniotwórczego.
(Jeśli zrobisz i prześlesz chociaż jedno zadanie, to już będzie dużo. Zadania są łatwe, średniej trudności i bardzo trudne. Masz na to czas do końca lutego)

Zadanie 2 z wykorzystaniem Excela
Zmiany w czasie masy izotopu promieniotwórczego wapnia ⁴⁵Ca zapisano w tabeli

Wykonaj wykres zależności masy ⁴⁵Ca od czasu. Wyznacz z wykresu czas połowicznego rozpadu. Rozwiązanie zadania przedstaw w Excelu i prześlij e-mailem.

Zadanie 3. Modelowanie numeryczne
Zastosuj metodę "krok po kroku" do budowy modelu rozpadu jodu promieniotwórczego ¹³¹J. Stała rozpadu promieniotwórczego lambda = 9,9 × 10^-7 s^-1 Rozwiązanie zadania przedstaw w Excelu na podstawie podanego algorytmu i prześlij e-mailem.

Dane: No, lambda, dt (liczba atomów, stała rozpadu, krok czasu)
N No
T 0
Powtórzenia	Wynik: N, t
	t t + dt
	N N - N * lambda * dt
Do N <  No / 10

Przykład 3
nadawca: sp < fizyka3lo@interia.pl>   adresat: GS < zauberin.1@wp.pl>
temat: Re: fizyka jądrowa   data: Nie 19:41 15.02.2004   rozmiar: 2.1

> Dzień dobry!
> Panie profesorze, próbowałam rozwiązać dwa pierwsze zadania. Myślę (i mam nadzieję), ze wykresy są dobrze, ale co do wyniku czasu połowicznego rozpadu nie jestem przekonana. Biorąc to na logikę, wydaje mi się, że w zad.1 T powinien być równy ok. 8,5 ; a w 2 ok. 150 (tak myślę, ale przekształcając równanie linii trendu wychodzi coś zupełnie innego). Prawdopodobnie znów coś przeoczyłam, albo nie do końca zrozumiałam istotę problemu. Czy mogłabym liczyć na maila zwrotnego z komentarzem do tego, co udało mi się zrobić i co muszę poprawić??
> *G.S*
Dobry wieczór
Trochę trzeba poprawić. Wybieraj wykres xy punktowy, a nie liniowy. Nie korzystaj z żadnych równań i wynik masz odczytać wprost z wykresu. W zad 1. jest to proste (kieruj się definicją cza-su połowicznego rozpadu), ale żeby dokładnie odczytać wynik powinnaś odpowiednio dobierać skalę i dla ułatwienia odczytu wprowadzić pionowe linie siatki. W zad. 1. nie musisz dodawać linii trendu. Natomiast w zad 2 jw, ale musisz dodać linię trendu. Dobieraj ją tak, żeby jak najle-piej pasowała do punktów doświadczalnych (podpowiem - najlepiej pasuje nie liniowa a wykład-nicza). Później, żeby odczytać z wykresu czas połowicznego zaniku, musisz wykonać ekstrapola-cji danych na wykresie, co w Excelu nazywa się prognozą i znajduje się w opcjach linii trendu.
Powodzenia. SP

Przykład 4
artykul@gazeta.pl Ciekawy artykul w Gazeta.pl (/nauka/1897121) Czw 22:06 5.02.2004

3. Wnioski
Przedstawione przykłady e-mali pokazują wyraźnie, że użycie poczty elektronicznej do wspomagania nauczania wymaga od nauczyciela wcześniejszego przygotowania w zakresie wysyłanych treści. Jednakże ten trud przynosi zdecydowane korzyści - polepsza kontakt z klasą, wprowadza autentyczną indywidualizację w nauczaniu (uczeń korzysta z e-maili w zależności od zainteresowania, potrzeb), umożliwia wykonanie zadań dydaktycznych z grupy tzw. "trudnej do realiza-cji", jak chociażby kontekstowe nauczanie fizyki, wykorzystanie komputera do rozwiązywania problemów, wyszukiwanie i przetwarzanie informacji.

Naturalnie pojawiły się problemy dydaktyczne i wychowawcze, których nie było wcześniej. Część uczniów (26%) nie posiadała w domu komputera z podłączeniem do Internetu i nie wykazywała chęci korzystania z szkolnej pracowni multimedialnej. Widoczny był ich sprzeciw, gdy przykładowe zadania i problemy przygotowujące do sprawdzianów, wysyłane były przez nauczyciela zbyt późno, uniemożliwiając przedruk od kolegów i koleżanek. Jednakże sprzeciw pozostał, nawet kiedy nauczyciel się poprawił. Gdyby szkoła nie posiadała ogólnie dostępnej pracowni multimedialnej, mógłby pojawić się słuszny zarzut różnicowania nauczania w zależności od stanu materialnego uczniów. Jednakże 4 komputery w sieci w czytelni szkolnej jasno wskazywały, że jest to sprawa braku zainteresowań, oporu przed nowym typem kontaktu z nauczycielem, itp.

Pytań czekających na rozstrzygnięcie było więcej. Tworzą one obszary problemowe, które powinny zostać poddane pogłębionej refleksji dydaktycznej. Przywołajmy najbardziej nurtujące autorów pytania:
-dlaczego część osób nie była zainteresowana tą formą wspomagania uczenia się (średnia ocen końcowych z fizyki uczniów bez konta e-mail - 3,24, a średnia uczniów z kontem - 3,90),
-na ile zmieniło się nastawienie uczniów do fizyki w wyniku korzystania z poczty elektronicznej,
-jak może to współgrać z przygotowaniem do matury,
-jakie cechy osobowościowe decydują o akceptowaniu bądź nie, tak wspomaganego uczenia się?

Natomiast jest pewne, że poczta elektroniczna, jedna z możliwości jakie niesie z sobą techno-logia informacyjna i komunikacyjna, może zarówno bardzo wspomagać nauczanie, jak i utrwalać anachroniczne formy nauczania w nowym wydaniu (np. encyklopedyzm). Wszystko w rękach urzędników oświatowych i nauczycieli. [8]

Literatura
1. Plebański S., Jakubowicz S, Poczta elektroniczna w nauczaniu fizyki, w Sysło M. red. "XX Konferencja Informatyka w Szkole", Wrocław, 2004
2. Mietzel G., Psychologia kształcenia, Gdańsk 2004
3. Strykowski W, Technologia informacyjna w kształceniu multimedialnym z perspektywy peda-gogiki mediów, w Sysło M. red. "XX Konferencja Informatyka w Szkole", Wrocław, 2004
4. Jakubowicz S., Mazur Z., Plebański S., Modelowanie numeryczne w nauczaniu fizyki, Materia-ły Konferencji "Informatyka w Szkole, XI", Kielce 1995.
5. Plebański S., Jakubowicz S., Technologia informacyjna w nauczaniu fizyki w zreformowanym liceum, Materiały Konferencji "Informatyka w Szkole, XVIII", Toruń 2002.
6. Plebański S., Jakubowicz S., Fizyka 1, Wiking, Wrocław 2002.
7. Dunin Borkowski J. i inni czy TI jest dla nas? Czyli rzecz o wartości dodanej, w Sysło M. red. "XX Konferencja Informatyka w Szkole", Wrocław, 2004.
8. Sysło M.M., Sześć scenariuszy dotyczących przyszłości szkoły, Materiały Konferencji "Infor-matyka w Szkole, XIX", Szczecin 2003.

Wersja do druku