Piagetův odkaz učitelům

Článek se zabývá odkazem známého teoretika kognitivní psychologie Jeana Piageta pro současné využití vzdělávacích technologií ve výuce.

Zásadním textem, který ovlivnil řadu pedagogů (především chemiků), je článek J. D. Herrona Piaget pro chemiky: Vysvětlení, čemu „dobří“ studenti nemohou rozumět vydaný v roce 1975. Stal se jedním z nejcitovanějších článků v literatuře zabývající se moderními přístupy ve výuce chemie. Autor v něm na základě práce Jeana Piageta přibližuje čtenářům specifika výuky, s nimiž se v praxi učitelé setkávají. Předkládané informace jsou stejně platné jak pro učitele chemie, tak i pro učitele jiných předmětů.

Připomeňme si nejprve, že švýcarský psycholog Jean Piaget zkoumal během svého dlouhého aktivního života, tj. od 20. až do 80 let minulého století, intelektuální vývoj člověka a zabýval se především dětmi. Stanovil 4 základní dnes všeobecně přijímaná stádia:

1. senzo-motorické - http://www.youtube.com/watch?v=ue8y-JVhjS0;

2. předoperační - http://www.youtube.com/watch?v=GLj0IZFLKvg;

3. konkrétních operací - http://www.youtube.com/watch?v=gA04ew6Oi9M;

4. formálních operací - http://www.youtube.com/watch?v=YJyuy4B2aKU.

V tomto textu se budeme zabývat posledními dvěma. Pro přesnější interpretaci uveďme jejich bližší charakteristiky. Žák ve stádiu konkrétních operací tvoří své představy směrem ke konkrétním předmětům pouze v přítomnosti. Žák je např. schopen seřadit špejle od nejkratší po nejdelší, má-li je k dispozici. Výuka založená na konkrétních operacích je ve skutečnosti v podobě názorného vyučování známa již po mnoho staletí. Ve své Didaktice ji doporučoval i Komenský.

Naproti tomu žák ve stádiu formálních operací si představuje, co by se mohlo stát a v úvahu bere všechny eventuální možnosti. To mu umožňuje uvažovat i bez vizuální podpory. Z konkrétních představ však zpravidla vychází (Flavell, 1963, Case, 1973). Úkol „Petr je vyšší než Matouš a Vašek je vyšší než Petr. Kdo je nejvyšší?“ vyřeší jen ten žák, který již stádia formálních operací dosáhl.

Herron poukazuje na vědecká zjištění, podle nichž přibližně 50 % studentů, kteří nastoupili na vysokou školu (tj. college, v Americe kolem 18 let) nejsou formálních operací schopni. Učivo tak, jak je předkládáno ve školním vyučování, se ovšem téměř v každém předmětu (uveďme matematiku, fyziku nebo chemii) vyznačuje jistou mírou abstrakce. Proto mohou mít i jinak „dobří“ žáci s plněním požadavků učitele někdy potíže.

Podle průzkumů provedených Dalem (1970) v Austrálii bylo pouze 25 % zúčastněných patnáctiletých schopno provádět formální operace. Heron se odkazuje na studii provedenou na studentech prvních ročníků na Oklahomské univerzitě (1971). Ta potvrdila, že 50 % z nich bylo ve stádiu konkrétních operací a jen o 25 % studentů bylo možno prohlásit, že jsou plně schopni operací formálních. Elkind (1962), Towler a Wheatley (1971) zjistili, že jen přibližně 60 % studentů prvních ročníků vysokých škol věří, že objem koule z hlíny zůstává stejný poté, co je hmota srolována do válce.

Mýlil se tedy Piaget ve věkovém rozdělení, když stanovil přechod od stádia konkrétních k formálním operacím na 12 let? Možné vysvětlení rozporu je v genetických předpokladech. Podle některých pozorování formálně uvažuje více chlapců. Některé studie např. McKinnon a Renner (1971) ukazují, že je možné se formálním operacím naučit. Důsledkem zde předložených fakt je v každém případě to, že ve výuce je nezbytné vždy vycházet z  operací konkrétních.

Lawson (1974) prokázal souvislost mezi učením se formálních pojmů a úrovní intelektuálního vývoje definovaného Piagetem. Existují pojmy, které jsou žákům v konkrétním stádiu srozumitelné, zatímco jiné pojmy chápou pouze žáci ve stádiu formálním.

Herron proto uspořádal tabulku (pro výuku chemie), v níž jsou seřazeny aktivity, jichž žáci, kteří dosáhli či nedosáhli stádia formálních operací, jsou a nejsou schopni. Může posloužit učitelům při plánování výuky, zvláště její metodické části. Na jejím základě pak učitel může odhadnout, kdy volit jakou metodu.

Studenti ve stádiu konkrétních operací mohou také řešit problémy. Začít však musí na konkrétním reálném příkladu. I studenti ve stádiu formálních operací, setkají-li se s neznámou oblastí, spíše uplatňují konkrétní operace (Herron, 1975). Zapojení ICT dnes pomáhá přinášet konkrétní představy i do jinak ryze formální učební látky.

Např. učivo řezů těles v matematice je i při použití drátěného modelu tělesa pro některé žáky obtížné. Problém řeší např. využití počítačového systému na modelování Cabri.(viz též www.pf.jcu.cz/cabri).

Příkladem abstrakce v učivu chemie jsou např. sacharidy – tvorba Haworthových vzorců. Učitelé mají k dispozici stavebnice a žáci na tyčinkových modelech mohou lineární molekulu „stočit“. Možnosti takových programů jako je ChemSketch jdou ale dál. Žáci mohou vidět 3D molekulu v lineární i v cyklické formě, a to v jednotlivých stádiích. Mohou s molekulou v prostoru otáčet i zformovat ji do příslušných konformací. Nadto může učitel zobrazit elektronovou vrstvu, úhly mezi atomy a vysvětlit izomerii jednotlivých sloučenin.

Jiný modelovací systém Matlab (mathworks.com) lze mimo výuku matematiky využít i ve fyzice. Třeba představa šikmého vrhu je u konkrétně uvažujících žáků problematická. S pomocí tohoto nástroje učitel, nebo i sami žáci, modelují různé varianty šikmého vrhu. Při tom mohou připojit i složku odporu prostředí.

Možnosti využití počítačových modelů a simulací při vytváření konkrétních představ žáků jsou ve skutečnosti téměř nevyčerpatelné.

I když učitelé zvládali názorné vyučování dlouho před tím, než bylo stádium konkrétních operací definováno, dodnes často schopnost žáků přejít ke stádiu formálních operací nezkoumají. A to i přesto, že mají již více než 30 let k dispozici řadu výzkumů prokazujících skutečný stav.

Od roku 1975, kdy Herron publikoval svůj článek, technika pokročila. Učitelé mají k dispozici přesnější data, nové moderní metody i technologie, s jejichž zapojením mohou být některé dříve čistě formální operace rozvíjeny tak, aby bylo pochopení žáků usnadněno. Řada výukových postupů je ovšem svou podstatou založena na aplikaci formálních operací a podle toho je zapotřebí koncipovat vyučovací hodiny. Prozkoumaným, a dokázaným, fungováním myšlenkových operací na jednotlivých stupních intelektuálního vývoje a dostupnou technologickou podporou se moderní pedagogika v současné době dostává do stavu, v němž je schopna přechod žáků od konkrétních k formálním operacím přinejmenším usnadnit. Jednou z nejlepších cest k tomu je aplikování konstruktivních výukových postupů v rámci vhodně nastaveného ŠVP.