Rusek: Zkoumáme, jak chemii učit lépe a moderněji

I to zkoumají na Pedagogické fakultě UK. A používají k tomu i moderní technologie: takzvaný eye-tracking, kdy pomocí speciální kamery sledují pohyby očí žáků například při řešení chemických úloh.

Je to věc, které se žáci bojí. „Vyčíslováním rovnic se při výuce chemie tráví ve srovnání s dalšími tématy obrovské množství času, přitom se to často nenaučí ani ti, kteří se v chemii rozhodnou pokračovat. I z našich výzkumů vyplývá, že pro studenty a studentky je to spíše hraní s čísly: ‚aby to nějak vyšlo‘. Úplně chybí ta podstata – chemické interakce,“ říká Martin Rusek, vedoucí katedry chemie a didaktiky chemie na Pedagogické fakultě UK.

K výzkumům, jak učit chemii lépe, používají mimo jiné moderní technologie – kupříkladu eye-tracking, kdy pomocí speciální kamery sledují pohyb očí žáků i při řešení úloh. „Eye-tracking nám nabízí další možnost mapování, jak žáci a studenti přemýšlejí. Můžeme odhalit konkrétní problematická místa a reagovat na ně změnou výuky, což doposud nebylo možné,“ vysvětluje didaktik chemie a dodává, že eye-tracking se v pedagogických výzkumech zatím stále příliš nevyužívá. „Je po celém světě jen pár skupin, které eye-tracking při výzkumech využívají. Jsme v tom průkopníky a snad i inspirací pro další obory,“ tvrdí Rusek.

Forum UK/Hynek Glos: Martin Rusek: Jak chemii učit lépe a moderněji

Moderní léčba chemofobie

„Mnoho žáků přijde již na první vyučovací hodinu s přesvědčením, že chemie je příšerná a těžká… Tomu moc nepomáhá, že se na ně téměř od první hodiny valí něco o atomech a elektronech či názvosloví. Místo aby se ukazovalo, že chemie je užitečná a je skutečně všude kolem nás,“ říká Martin Rusek. „Dnešní výuka přitom nabízí obrovskou flexibilitu. Například kurikulum pro základní školy hovoří o tom, že ‚žák umí vyjádřit průběh chemické reakce‘. To může být cokoliv, třeba i slovní popis. Trvat na vyčíslování rovnic je pouhá tradice, která se dobře známkuje,“ říká učitel učitelů a zdůrazňuje klíčovou roli Pedagogické fakulty UK: „Pokud tu každý rok vychováme dvacítku motivovaných učitelů chemie, kteří budou učit jinak – a na základě nejnovějších poznatků –, může to mít obrovský a dlouhodobý efekt.“

Se stereotypy se přitom setkávají také u samotných studentů a studentek učitelství. „Často přicházejí s určitým vzorem ‚dobrého učitele‘, který vychází z toho, co sami zažili. To podporují rovněž učebnice, které se mění vizuálně, ale obsahově se od devadesátých let příliš nezměnily. Musíme nabourat stereotyp a nejlépe na příkladech z reálné učitelské praxe ukázat, že dnes se již chemie dá, či dokonce musí učit jinak, že chemie je hravá a přemýšlivá, že to není šprtání se vzorečků. Názvosloví a rovnice jsou jen nástrojem chemie,“ líčí.

Zmapované oční pohyby

Moderní eye-trackingová kamera umožní rozlišit i velice jemné detaily, například který index v chemickém vzorci žák přehlédl nebo jak se dívají žáci na obrázky či pozorují mikroskopické preparáty. Kromě samotného měření pohybu očí se ve výzkumech často používá i metoda „přemýšlení nahlas“, kdy žáci retrospektivně popisují, jak o řešení úlohy přemýšleli a proč postupovali zrovna takto. Výsledky jsou využitelné pro cílení na konkrétní potřeby žáků a studentů, a to i napříč obory.

Forum UK/Hynek Glos: Martin Rusek: Zmapované oční pohyby - eye-tracking

Cíl? Více chemického myšlení

„V dalším projektu se třeba zaměřujeme na chemické pokusy. Ano, jsou efektní, ale opět se často vytrácí podstata chemie a co se tam vlastně děje. Z výzkumu vyplývá, že v pokročilých laboratořích studenti věnuji chemickému myšlení zhruba pět procent času! Zbytek připadá na přelévání kapalin a umývání chemického nádobí. To není výuka chemie, ale cvičení manuální zručnosti,“ upozorňuje docent Rusek. I z praxe vyplývá, že experimentální činnost je na základních i středních školách velice zřídkavá a často se omezuje jen na učitelské demonstrace.

„Zkoumáme roli experimentování na počítači. Reálný pokus je působivější a žáci při tom více přemýšlí. Ale vždy záleží, co chceme cvičit. Při online experimentování mohu jednoduše měnit podmínky či opakováním pokusu získat více dat pro následnou analýzu. Pozorování, jako jeden ze zdrojů poznání v přírodních vědách, lze perfektně rozvíjet též v elektronickém prostředí,“ popisuje vedoucí katedry. Pomocí eye-trackingu pak s kolegy zkoumá, jak má vypadat instruktážní video či co napomáhá lepšímu pochopení. Důležitý je ovšem nejen mezinárodní, ale i lokální kontext výzkumů: co funguje ve Finsku, nemusí platit v Česku, Itálii a podobně.

Forum UK/Hynek Glos: Martin Rusek

Učitel-chemikář průvodcem

„Moderní učitel by měl být průvodcem poznání. Napomáhat studentům v procesu učení, aby se sami mohli dobrat k cíli, nalézt odpovědi na otázku ‚proč‘. K tomu v hodinách užíváme metodu semaforu: barevné kelímky – zelená symbolizuje ‚pracuji a jsem ok‘, oranžová ‚ještě to jde, ale když budete mít čas, stavte se‘ a červená ‚nevím, potřebuji pomoci‘,“ ukazuje na poličku za sebou. Učitel tak má lepší přehled o procesu učení. Žákům to přináší větší důvěru a umožňuje jim to si nenápadně říci o pomoc. Zároveň lépe reflektují vlastní proces učení.

„Má to obrovský efekt! Žáci sami zažijí, že často stačí jen drobná pomoc, jedna doplňující otázka či informace, a řešení se doberou sami. Nedochází k rezignaci ‚já na to nemám‘, a to je pak dále motivuje,“ říká. Když tento přístup zažijí studenti učitelství, šance, že se otiskne do jejich praxe, dále roste. V budoucnu by mohly napomáhat také interaktivní učebnice, jež by dle schopností žáka nabízely text na určité úrovni obtížnosti, dodatečná vysvětlení, či naopak obtížnější úlohy pro optimální učící proces. „Eye-tracking v tom nabízí obrovské možnosti. Identifikujeme tím problematické místo výuky, provedeme opatření a následně můžeme ověřit, zda změna vede k lepšímu pochopení. Moderní didaktika konečně přestává být black boxem, ale je vědeckou disciplínou založenou na datech,“ zdůrazňuje Martin Rusek.

Doc. PhDr. Martin Rusek, Ph. D.

Pochází z učitelské rodiny a jak sám říká „pedagogiku měl v krvi odjakživa“. Po dokončení studia na Pedagogické fakultě UK několik let učil chemii na obchodní akademii. Poté se vrátil jako pedagog a akademický pracovník PedF UK, kde nyní působí jako vedoucí katedry chemie a didaktiky chemie.

Forum UK/Hynek Glos: Rusek: Zkoumáme, jak chemii učit lépe a moderněji