Jak uczyć przyrody?

Przez ostatnich pięć lat Centrum Nauki Kopernik prowadzi największy eksperyment edukacji nieformalnej w Polsce. Poprzez wystawy, laboratoria, warsztaty i ogólnopolskie programy wzięło w nim udział blisko pięć milionów osób. Po przekroczeniu progu budynku osoby te stają się odkrywcami. Próbują zbadać zjawisko, dobierając odpowiednie parametry i manipulując nimi tak długo, aż dostrzegą prawidłowości. Zamiast szukać gotowych odpowiedzi, zachowują się jak naukowcy – zadają przyrodzie pytania i poszukują odpowiedzi – przy pomocy doświadczenia. Pozwala to stwierdzić, że poznawanie i uczenie się przyrody w szkole powinno opierać się na samodzielnie prowadzonych obserwacjach, doświadczeniach i badaniach. Przekonaliśmy się też, że niezbędne do tego wyposażenie szkolnych pracowni nie musi być wcale drogie. Najważniejsze są kompetencje nauczyciela, zaangażowanie uczniów, umiejętnie dobrane pomoce i chęć wyjścia poza szkolne mury, przed budynek, do pobliskiego parku czy lasu. Bez doświadczenia nie zrozumiemy przyrody.

Potwierdzają to pilotaż i badania przeprowadzone przez CNK w ramach projektu systemowego „Nowa Pracownia Przyrody”. Wnioski z nich płynące posłużyły nam do sformułowania rekomendacji dla Ministerstwa Edukacji Narodowej.

Konieczne jest wsparcie nauczycieli. Zbudowanie dla nich systemu doskonalenia kompetencji, rozumianego jako proces. Wiąże to się z zaplanowaniem szkoleń, pokazujących edukacyjną wartość metody badawczej w nauczaniu przyrody i umożliwiających rozwijanie kompetencji w zakresie jej praktycznego stosowania.

Równolegle należy stworzyć warunki do przeprowadzania doświadczeń w pracowni. Konieczna do tego jest budowa przyjaznej infrastruktury, zapewniające wygodę i bezpieczeństwo oraz wyposażenie tego miejsca w niezbędny sprzęt i materiały w takiej ilości, by każdy uczeń miał szansę osobiście z nich korzystać, współpracując z innymi w zespole.

Poznawanie przyrody przez osobiste jej doświadczanie pozwala dostrzec rządzące nią prawa, a nie tylko zapamiętywać gotowe formuły. Każda szkoła powinna mieć warunki umożliwiające prowadzenie zajęć w taki sposób. Samorządy jako organy prowadzące szkoły mogą i powinny sięgać po fundusze unijne, by zagwarantować szkołom niezbędne wyposażenie.

Zgodnie z priorytetami Ministerstwa Edukacji Narodowej dla rozwoju edukacji w Polsce i założeniami Regionalnych Programów Operacyjnych poszczególnych województw w perspektywie lat 2014-2020, fundusze unijne zostaną przeznaczone zarówno na doposażenie szkolnych pracowni przyrodniczych, jak i doskonalenie kompetencji zawodowych nauczycieli przedmiotów przyrodniczych. Zrealizowany przez CNK projekt udziela odpowiedzi na kluczowe kwestie związane z realizacją tych priorytetów. Jest również punktem wyjścia do dalszych badań i działań w ramach Pracowni Przewrotu Kopernikańskiego, wyodrębnionej działalności Centrum Nauki Kopernik.

Teoria nie idzie w parze z praktyką - wyniki badań

Wraz z nauczycielami, naukowcami, badaczami i ekspertami z różnych dziedzin nauki oraz edukacji opracowaliśmy propozycje nowych rozwiązań edukacyjnych, mających przyczynić się do rozwoju edukacji przyrodniczej w klasach 4-6 szkoły podstawowej.

W wybranych szkołach podstawowych na terenie Polski przeprowadziliśmy pilotaż wykorzystania proponowanych rozwiązań: metod uczenia i wyposażenia.

Zrealizowaliśmy także projekt badawczy, którego celem była analiza sposobu pracy z uczniem, stosowanych metod i wykorzystywanych pomocy naukowych. Szukaliśmy odpowiedzi na pytania:

• Jaką rolę odgrywa szkolna infrastruktura w codziennej pracy nauczycieli i jaki wpływ na stosowane metody nauczania ma wyposażenie sal lekcyjnych?
• Jakie metody dominują w nauczaniu przyrody i jaki jest ich wpływ na formowane w procesie nauczania postawy uczniów?
• Jak wspierać modernizację sposobu nauczania przyrody w szkole podstawowej, żeby uczniowie zdobywali na lekcjach wiedzę i umiejętności kluczowe dla ich rozwoju?

Obserwacja ponad pół tysiąca lekcji, wywiady z nauczycielami, analiza istniejących raportów, tworzonych także przez inne instytucje, umożliwiły odtworzenie codzienności lekcji przyrody w polskich szkołach oraz zrozumienie postaw\ pracujących w nich nauczycieli.

Badania wykazały, że nauczyciele rozumieją wartość i zasadność korzystania z metody badawczej na lekcjach. Stosują ją jednak rzadko i każdy w inny sposób.

Z jednej strony muszą przygotować uczniów do zdania testów (wyposażyć ich w wiedzę teoretyczną, zawartą w podręcznikach), a z drugiej - kształtować umiejętność krytycznego myślenia, rozwiązywania problemów, samodzielności i kreatywności (do czego niezbędna jest metoda badawcza). W praktyce koncentrują się głównie na pogadankach i pracy z podręcznikiem. Nie powinno to dziwić. W systemie szkolnym najważniejsza obecnie jest wiedza teoretyczna. Im więcej jej zdobędzie uczeń, tym lepszą uzyska ocenę z testu czy egzaminu. Dlatego metoda badawcza stosowana jest incydentalnie, jako element uatrakcyjniający lekcję, a nie zasadnicza metoda nauczania.

Jednym z największych wyzwań w planowanym wsparciu zmian w szkolnej edukacji jest więc wprowadzenie metody badawczej na należne jej miejsce – jako pełnowartościowego sposobu zdobywania wiedzy, równie ważnego jak praca z podręcznikiem i wykład nauczyciela. Należy także stworzyć standardy jej wykorzystywania. Dotychczasowy ich brak powoduje, że nauczyciele pracują znacząco odmiennymi metodami.

Kolejne istotne czynniki, ograniczające stosowanie aktywnych metod nauczania (w tym metody badawczej) to obawa o bezpieczeństwo i zachowanie kontroli nad klasą.

Stosunkowo chętnie nauczyciele korzystają z pokazów, które pozostają pod ich pełną kontrolą. Oddanie inicjatywy uczniom podczas eksperymentów wiąże się z niechcianym ryzykiem nieprzewidywalności. Dotyczy to zarówno fizycznego porządku w klasie (uczniowie chodzą, rozmawiają, wykonują różne czynności), jak i merytorycznych rezultatów pracy.

Oznacza to, że kluczową rolę w zmianie sposobu nauczania odegra przygotowanie szkoły do stworzenia bezpiecznych warunków do nowych form pracy, np. przez taką aranżację przestrzeni klasy, żeby uczniowie łatwiej pracowali w zespołach i mogli się swobodnie przemieszczać i mieli dostęp np. do kranów z wodą. Równie istotne jest wyposażenie nauczycieli w umiejętności, które pozwolą w inny niż dotąd sposób zarządzać ładem i porządkiem w klasie.

Rekomendacja Centrum Nauki Kopernik – trzy obszary

I. Praktyczne szkolenie nauczycieli

Najważniejszym postulatem jest wsparcie nauczycieli poprzez stworzenie systemu doskonalenia kompetencji, który pomoże im zrozumieć, jak wiedzę teoretyczną na temat metody badawczej przełożyć na sposób pracy. Doskonalenie powinno być prowadzone w sposób systemowy, nie ograniczony do incydentalnych szkoleń. Możliwe jest to tylko poprzez znajomość i dobre rozumienie metody badawczej, jako pełnowartościowej metody uczenia.

Rekomendowane kompetencje nauczycieli:

• znajomość i dobre rozumienie metody badawczej, jako pełnowartościowej metody uczenia,
• zapewnienie warunków bezpiecznego stosowania metody badawczej,
• odmitologizowanie znaczenia i roli podręczników oraz innych materiałów dydaktycznych jako repozytorium wiedzy do "przyswojenia” przez uczniów i jako narzędzia pracy uczniów,
• odmitologizowanie znaczenia i roli programów nauczania jako niepodważalnych wytycznych ograniczających czy wykluczających wybór zarówno treści jak metod uczenia,
• znajomość i dobre rozumienie przez nauczycieli nowoczesnej pedagogiki, metod aktywizujących ucznia, znaczenia samodzielnego konstruowania wiedzy, rozwijania umiejętności samodzielnego uczenia się,
• umiejętność stosowania metod uczenia angażujących uczniów; rozwój kompetencji organizacyjnych obejmujących nauczycieli,
• znajomość psychologii rozwojowej i podstaw pedagogiki dzieci młodszych (aktualnie o rok młodszych np. w klasach 4).

II. Infrastruktura pracowni przyrody

Poczucie bezpieczeństwa i zachowania kontroli są z perspektywy nauczycieli kluczowe przy wyborze metod edukacyjnych. Przestawianie krzeseł, przygotowywanie doświadczeń wymaga czasu, którego nie ma zbyt wiele podczas lekcji. Dlatego pracownie przyrody powinny być przygotowane infrastrukturalnie.

Standardy dobrze wyposażonej pracowni:

• wyodrębniona pracownia przyrodnicza w szkole; sala odpowiedniej wielkości (praca metodą badawczą wymaga więcej przestrzeni),
• dostęp do mediów – woda, internet,
• możliwość zmian aranżacji sali np. przestawiania stołów (mobilne meble) ze względu na sposób pracy uczniów metodą badawczą w grupach,
• zaplecze pracowni lub miejsce do przechowywania sprzętu i materiałów; meble do przechowywania sprzętu i materiałów,
• możliwość szybkiego transportowania sprzętu i materiałów między salami i zapleczem
• wyposażenie w różnorodny sprzęt w ilości umożliwiającej samodzielną pracę uczniom, np. sprzęt pomiarowy; podstawowy sprzęt laboratoryjny

III. Wyposażenie pracowni

Pilotaż pozwolił zidentyfikować, jaki rodzaj i jaka ilość sprzętu najlepiej sprawdza się w szkole, podczas prowadzenia zajęć metodą badawczą.

Lista doposażenia szkół opracowana przez CNK uwzględnia: rodzaje pomocy dydaktycznych, ich ilość (która umożliwia realne zaangażowanie każdego ucznia w działanie, takie jak obserwacja czy pomiar, itd.) oraz specyfikację techniczną (jakość i funkcjonalność sprzętu). Punktem wyjścia do stworzenia listy wyposażenia były działania opracowane zgodnie z metodą badawczą oraz cele i treści podstawy programowej.

Wg badań przeprowadzonych przez CNK:

• Szczególnie ważne jest wyposażenie pracowni w sprzęt, na kupno którego szkoły nie mogą sobie same pozwolić ze względu na wysoką cenę ( np. mikroskopy, lodówki).
• Za najbardziej przydatne uznano w tej grupie pomoce często używane, bez których trudno zrozumieć dane zagadnienie (mapy, globusy fizyczne i indukcyjne) oraz ciężkie do zastąpienia (miernik, elektrometr, wagi, taśmy miernicze).
• Urządzenia pomiarowe zostały określone jako najpotrzebniejsze w szkole.
• Bardzo ważna jest także liczba egzemplarzy dostarczonego sprzętu. Dzięki właściwej ich ilości, możliwe jest zaangażowanie wszystkich uczniów w efektywną pracę. Posiadanie np. 15 sztuk mierników umożliwia samodzielną aktywność całej klasy i nauczyciele zaczynają dostrzegać zalety takich zajęć. Lepiej więc mieć kilkanaście takich samych akcesoriów, niż pojedyncze egzemplarze różnorodnych przyrządów.

„Nowa pracownia przyrody” to przedsięwzięcie w ramach projektu systemowego „Opracowanie i pilotaż aktywnych metod pracy nauczyciela z uczniem opartych na metodzie badawczej”, współfinansowanego ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.