Didaktika fyziky
Prekoncepce/miskoncepce žáků ve fyzice 20 a 27. 11. 2014
Martina Kekule
Klíčové pojmy
Koncepce
Prekoncepce Miskoncepce Difficulties
koncepce/prekoncepce/miskoncepce/difficul ties
Koncepce – žákovo pojetí, představa
Prekoncepce - získané před školním vzděláváním/mimo školní vzdělávání
intuitivní, z každodenní zkušenosti Miskoncepce – chybná
Difficulties - problémy s konkrétní úlohou
Typické znaky prekoncepcí
• trvalost a odolnost
• nezávislost na typu školy, národnosti a státní příslušnosti
• nezávislost na věku, studijních výsledcích
• nedůslednost využívání prekoncepcí v různých situacích
• někdy kopírují vývoj fyzikálního poznávání
Mandíková, Trna: Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky, Paido 2011.
Diagnostika
Didaktickým testem, Rozhovorem
Pojmovými mapami…
Odstraňování miskoncepcí
Ano? Ne?
Matthews, Some insights from cognitive science.
Science&Education, 9 (2000), 507-535
Odstraňování miskoncepcí - jak
Analogie
Kognitivní konflikt
Autoreflexivní aktivní učení žáka
Kotva Přemosťující
příklady
Cílový problém
Žáci intuitivně chápou Žáci intuitivně řeší špatně
Odstraňování miskoncepcí - jak
Bezpečná atmosféra!
Chybné představy - grafy
Úloha 1
Graf vpravo zobrazuje pohyb člověka podél nějaké cesty (souřadnice x).
Popište tento pohyb.
Typická chybná odpověď: jde o „pohyb zrychlený“, nebo dokonce „pád“, „pohyb
klesající“ nebo „šikmý vrh“ .
Úloha 2 - sprinteři
Graf vpravo (závislost souřadnice na čase) ukazuje jeden z rozběhů sprinterů. Počátek souřadnice byl zvolen na startu. Pro každého závodníka rozhodněte, zda zrychloval či
zpomaloval.
Typická chybná odpověď:
1 a 3 zpomalovali.
2 1
4
3
Úloha 3
Na obrázku je graf závislosti souřadnice na čase. Která z následujících závislostí
rychlosti na čase v(t) popisuje tentýž pohyb? (v je rychlost ve směru osy x.)
Typická chybná odpověď: a) příp. i c)
Úloha 4
Graf závislosti dráhy na čase zobrazuje dva pohybující se objekty označené A a B (třeba kamarády Andělu a Boříka).
a) Který z nich se pohyboval rychleji na konci 8. sekundy?
b) Který z nich se pohyboval rychleji na konci 2. sekundy?
Typická chybná odpověď:
c) A d) B
Úloha 5 - mravenci
2.
Výpočet průměrné rychlosti mravence F1 v jednotlivých intervalech.
Obtížnost úlohy:
Nejlehčí Obtížnější
Nejobtížnější
Miskoncepce/chybné představy
Graf jako obrázek
(iconic interpretation)
• Studenti často vnímají graf jako obrázek či náčrt dané situace, ne jako abstraktní
matematickou reprezentaci.
Miskoncepce/chybné představy
Nerozlišování mezi výškou a směrnicí grafu (slope/height confusion)
• Studenti často nevědí, zda se požadovaná informace získá ze směrnice či výšky grafu.
Miskoncepce/chybné představy
Křivky grafů časových závislostí kinematických veličin zobrazujících stejných jev vypadají
stejně nebo podobně.
• Studenti věří na „podobnost“ křivek pro různé grafy popisující stejný děj.
Miskoncepce/chybné představy
Zaměňování intervalu a bodu (interval/point confusion)
• Studenti mají problémy s určením směrnice (často počítají jako hodnotu z jednoho bodu)
• Studenti nerozpoznají, zda se po nich požaduje intervalová nebo bodová hodnota.
Tendence interpretovat graf tzv. pointwise!
Diagnostika
Testing student interpretation of kinematics graphs
Robert J. Beichner
Citation: American Journal of Physics 62, 750 (1994); doi: 10.1119/1.17449
Česká verze: Blanka Trulikova v rámci bakalářské práce.
Co s tím?
Důraz na kvalitativní interpretaci/konstrukci grafu!
aneb describe the pattern!
which pattern make sense?
Co s tím?
Úlohu doplnit obrázkem s vyznačením klíčových úseků!
Co s tím?
Při interpretaci: Pokládat otázky globální / kvalitativní před otázkami lokálními
/kvantitativními. Úloha s Otylem
Co s tím?
Prezentace jednoho pohybu v grafu x(t) s různou volbou počátku soustavy souřadné.
Úloha „učebnice“
Úloha trenér
Využití dataloggerů – např. sonar, force plate…
Literatura
Leindhart G., Zaslavsky O., Stein M. K. (1990): Functions, Graphs, and Graphing: Tasks, Learning, and Teaching. Review of
Educational Research, Vol. 60, č. 1, str. 1-64
Heck, A.: Perspectives on an Integrated Computer Learning Enviroment. Amsterdam, Can Uitgeverij, 2012.
Kekule, M. Disertační práce, MFF UK Praha, 2009.
Goldsworthy A., Watson R., Wood-Robinson V. (1999): Getting to grips with graphs. The Association for Science Education, Hatfield Schnotz, Kurschner: External and internal representations in the acquisition and use of knowledge: visualization effects on mental model construction. Instr. Sci (2008) 36:175-190
Chybné představy - termodynamika
Teplo a teplota
Teplo a teplota a
Pojmy teplo a teplota Teplo je nějaká látka.
Teplota je vlastnost než plast.
Teplota předmětu menší a větší kostku
Teplota je vzdálenost Teplota je vnitřní
S rostoucí teplotou Při ohřívání
předmětu a tím se studenými.
Rychlý pohyb Když se částice
Chybné představy - termodynamika
se součet počá- na své pů- a voda se ohří-povrchu
vlastnostech
dodáváme-li, vodě
Co s tím?
Pokusy, videa
Viz disertační práce Petra Kácovského.
Diagnostika
• Introductory Thermal Concept Evaluation:
Assessing Students’ Understanding Shelley Yeo and Marjan Zadnik
THE PHYSICS TEACHER Vol. 39, November ◆ 2001
Česká verze: Petr Kácovský v rámci disertační práce.
Úlohy obtížné pro žáky na SŠ
Disertační práce
Kekule Tomáš, Tvorba testů pro středoškolskou fyziku a jejich ověřování, 2008
Úlohy s vysokou obtížností:
Vnitřní energie, práce, teplo Var B: 5, 8, 10
Struktura a vlastnosti plynů Var A: 5,6,10
Var B: 5,7
Struktura a vlastnosti pevných látek a kapalin Var A: 6,10
Var B: 2,5,7
Změny skupenství Var A: 1,6, 10,11 Var B: 5,6,10,11
Literatura
Mandíková, Trna (2011). Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky. Paido.
Petr Kácovský - pkacovsky@centrum.cz
Hye-Eun Chu, David F. Treagust, Shelley Yeo & Marjan Zadnik (2012):
Evaluation of Students’ Understanding of Thermal Concepts in Everyday Contexts, International Journal of Science Education, 34:10, 1509-1534 Kekule Tomáš, Tvorba testů pro středoškolskou fyziku a jejich ověřování, Disertační práce MFF UK, 2008
