Úloha 1

Pomôcky pre dvojicu/skupinu:

predmety rôznej hmotnosti, pracovný list, internet

Postup:

Učiteľ iniciuje diskusiu o tom, čo je príčinou pádu predmetov na zem. Cieľom diskusie je identifikácia toho, čo už žiaci vedia o gravitačnej sile a jej pôsobení na predmety. Učiteľ môže na iniciáciu tejto diskusie využiť rovnakú situáciu, ako využil v téme magnetizmu – Úloha 1 so spinkou na stole. Učiteľ vedie žiakov k premýšľaniu nad tým, v ktorých z navrhovaných spôsobov rozhýbania spinky využívajú pohyb spinky spôsobený zemskou gravitáciou. Potom uvažujú o tom, či je možné rovnakým spôsobom rozhýbať aj iné predmety, ako je spinka. Napríklad, ak by bola na stole na papieri položená kniha. Cieľom je navádzanie žiakov na to, aby si uvedomili, že sa zdá, že ťažšie predmety nie je tak jednoduché rozhýbať, čo vedie k identifikácii prvej výskumnej otázky zameranej na skúmanie toho, či rýchlosť pádu predmetov závisí od ich hmotnosti.

Najskôr sa učiteľ pýta, či si myslia, že rýchlosť pádu predmetov závisí od hmotnosti predmetov. Obvyklá predstava žiakov tohto veku má podobu Aristotelovského ponímania rýchlosti pádu – čím ťažší predmet, tým rýchlejšie padá. Učiteľ navrhne, aby si tento jav preskúmali. Následne vedie žiakov k riešeniu Úlohy 1, kde je ich úlohou navrhnúť postup, pomocou ktorého by zistili, či rýchlosť pádu predmetov závisí od hmotnosti padajúcich predmetov. Túto výskumnú otázku zdôrazní, najvhodnejšie je napísať ju viditeľne na tabuľu a k nej aj predpoklady, ktoré k nej žiaci v triede vytvorili.

V zmysle teórie rozvoja veľkých (komplexných) vedeckých predstáv je dôležité dať patričný dôraz na procesuálnu stránku skúmania. Výskumná úloha je otvoreného typu. Takéto úlohy dávajú dôraz na kompetenciu výskumníka navrhnúť si vlastný spôsob overovania predpokladov. To znamená, že najdôležitejšou časťou aktívnej činnosti žiakov je práve návrh premysleného postupu a jeho vydiskutovanie. Vhodné je, ak žiaci pracujú v skupinách, pričom učiteľ chodí pomedzi skupiny a radí len vtedy, ak sa žiaci nevedia v samotnej úlohe zorientovať alebo posunúť ďalej. Nikdy však neradí spôsobom, ktorým by ich navádzal na konkrétny postup. Najmä otázkami ich povzbudzuje k vlastným návrhom.

Pri navrhovaní postupov učiteľ žiakov upozorňuje na prácu s rôznymi vlastnosťami predmetov (tzv. premenné skúmanej situácie), na ktorých budú skúšať rýchlosť pádu. Ak je cieľom zistiť, či rýchlosť pádu predmetov závisí od ich hmotnosti, tak by bolo najideálnejšie mať dva predmety, ktoré sa líšia len hmotnosťou a ostatné vlastnosti (premenné; najmä tvar a objem) majú rovnaké.

Pri uvedomení si tejto skutočnosti sa objavuje aj potreba riešiť parciálnu výskumnú otázku zameranú na zisťovanie toho, či sú dva predmety rovnako veľké.Napríklad sa žiaci rozhodnú porovnávať rýchlosť pádu dvoch guľôčok plastelíny. Väčšia plastelínová guľa je síce aj ťažšia, ale má aj väčší objem, zaberá viac priestoru, preto by bolo dobré porovnávať plastelínovú guľu s rovnako veľkou sklenenou, polystyrénovou, či inou guľou. Tu sa však objavuje potreba zistiť, či sú skutočne rovnako veľké. Aj keď porovnanie veľkosti môžu žiaci uskutočniť len odhadom, vhodnejšie je viesť ich k precíznosti typickej pre vedecké postupy a pomôcť im odmerať, či sú gule rovnako veľké (majú rovnaký objem), napríklad pomocou ponárania do vody v pohároch (odmerných valcoch).

Práve premýšľanie o tejto podmienke je pre úspešnosť rozvoja predstavy kľúčové. Taktiež premýšľanie o tom, ako budú žiaci merať (resp. porovnávať) rýchlosť pádu predmetov. Ak je výška, z ktorej predmety spúšťajú pomerne malá (max. 2 metre v prípade, že je skúmanie realizované v školskej triede), prípadné rozdiely sa nemusia dostatočne prejaviť. Prípadné rozdiely sa v tejto situácii dokonca nedajú zistiť, ak žiaci navrhnú meranie rýchlosti pádu pomocou stopiek. Rozdiely by práve v tejto úlohe žiaci pozorovať nemali (ak uskutočnia dostatočne precízne skúmanie), v tom prípade sa môže objaviť problém nedôveryhodnosti získaných výsledkov, pričom žiaci to pripisujú najmä malej výške, z ktorej sú predmety spúšťané. Aby žiaci výsledkom viac dôverovali, odporúčame realizovať pozorovanie napríklad z prvého poschodia budovy a realizovať ho porovnávaním, t. j. zabezpečiť zhodný začiatok pádu oboch predmetov z výšky a následne porovnať ich dopad.

Navrhnuté postupy jednotlivé skupiny prezentujú. Úlohou ostatných skupín je vyhľadávať chyby a nedôveryhodné časti navrhovaných postupov pri tých skupinách, ktoré postupy prezentujú. Cieľom prezentácie navrhovaných postupov je ich modifikácia tak, aby boli skutočne použiteľné a skutočne dôveryhodné. Na základe diskusie sa rozhodnú, akým spôsobom budú svoj predpoklad overovať a postup zrealizujú. Dôležité je viacnásobné pozorovanie, aby si žiaci boli istí výsledkom toho, čo pozorovali, najmä ak ide o skúmanie, ktoré pravdepodobne vyvráti ich predpoklady. Výsledky pozorovania a záver v podobe odpovede na výskumnú úlohu si žiaci vlastnými slovami sformulujú do záveru v Úlohe 1.