Astronomie ve školní výuce
Autor: Jihlavská astronomická společnost
Astronomie dnes nemá z hlediska vzdělávacích dokumentů na růžích ustláno. Někteří učitelé na základních a středních školách ji přesto využívají jakožto důležitý motivační prvek a konec konců i nedílnou součást všeobecného rozhledu každého civilizovaného člověka. Tento článek mapuje situaci astronomie v současném školském systému a přináší přehled zdrojů, ze kterých mohou učitelé čerpat při začleňování astronomie do výuky. Ve druhé části je důraz kladen na mimoškolní astronomické vyžití, které je v Česku pestré a školní astronomické vzdělávání dnes víceméně nahrazuje. Zde se tedy mohou inspirovat jak zvídaví žáci samotní, tak i učitelé, kteří chtějí svým svěřencům s výběrem volnočasové aktivity poradit. Článek je v současnosti pod názvem „Astronomie ve škole a mimo školu“ posuzován v rámci recenzního řízení časopisu Matematika-fyzika-informatika.
Obsah:
- Úvod
- Historie a současnost výuky astronomie u nás (k roku 2016)
- Astronomie ve školním vzdělání prakticky
- Astronomie v mimoškolním vzdělávání
- Závěr: Inspirace (nejen) pro učitele
- Literatura a odkazy
ÚVOD
Výuka astronomie na našich základních a středních školách má za sebou historii dlouhou desítky let. Názor na to, proč a jak astronomii vyučovat, prošel za tu dobu značnými změnami. V dnešní době se vzdělávací dokumenty soustředí v první řadě na vytváření klíčových kompetencí a astronomie, obsažená dříve ve školních osnovách, z oficiálních dokumentů do značné míry vymizela. Z pohledu některých astronomů je to nepříjemná zpráva. Ovšem jak si uvědomují mnozí učitelé, nemusí povědomí o vesmíru ani tímto krokem utrpět a astronomii můžeme stále využívat jako nástroj ke splnění předepsaných cílů. Tento článek se pokouší zmapovat takové možnosti žáků a učitelů ve škole a především mimo ni.
Poznamenejme, že nebudeme v článku důsledně rozlišovat mezi astronomií a astrofyzikou a pro stručnější zápis použijeme označení „astronomie“ i pro spíše fyzikální partie věd o vesmíru.
HISTORIE A SOUČASNOST VYUČOVÁNÍ ASTRONOMII (aktuální k roku 2016)
Autor: Filmová databáze.
Podívejme se, ve kterých vzdělávacích oborech a v jaké podobě dnes můžeme astronomické učivo nalézt v RVP pro základní vzdělávání [2]. Výběr byl proveden autorem. Konkrétní indikátory splnění očekávaných výstupů jsou v případě tematického okruhu Vesmír shrnuty ve Standardech pro základní vzdělávání z fyziky [3], včetně ilustračních úloh. Standardy však mají ve fyzice pro školy pouze doporučující charakter.
- Vzdělávací obor Člověk a jeho svět
- Lidé a čas
- Učivo – orientace v čase a časový řád (kalendáře, letopočet, roční období)
- Rozmanitost přírody
- Očekávané výstupy – vysvětlí na základě elementárních poznatků o Zemi jako součásti vesmíru souvislost s rozdělením času a střídáním ročních období
- Učivo – Vesmír a Země (sluneční soustava, den a noc, roční období)
- Lidé a čas
- Vzdělávací obor Fyzika
- Elektromagnetické a světelné děje
- Učivo – vlastnosti světla (zatmění Slunce a Měsíce)
- Vesmír
- Očekávané výstupy – objasní (kvalitativně) pomocí poznatků o gravitačních silách pohyb planet kolem Slunce a měsíců planet kolem planet
- Očekávané výstupy – odliší hvězdu od planety na základě jejich vlastností
- Učivo – sluneční soustava (její hlavní složky, měsíční fáze)
- Učivo – hvězdy (jejich složení)
- Elektromagnetické a světelné děje
- Vzdělávací obor Přírodopis
- Neživá příroda
- Očekávané výstupy – objasní vliv jednotlivých sfér Země na vznik a trvání života
- Očekávané výstupy – rozlišuje jednotlivá geologická období podle charakteristických znaků
- Učivo – Země (vznik a stavba Země)
- Učivo – vývoj zemské kůry a organismů na Zemi (geologické změny, vznik života)
- Neživá příroda
- Vzdělávací obor Zeměpis (Geografie)
- Přírodní obraz Země
- Očekávané výstupy – zhodnotí postavení Země ve vesmíru a srovnává podstatné vlastnosti Země s ostatními tělesy sluneční soustavy
- Učivo – Země jako vesmírné těleso (tvar, velikost a pohyby Země, střídání dne a noci, střídání ročních období, světový čas, časová pásma, pásmový čas)
- Přírodní obraz Země
Mnohem skrovnější je potom zastoupení astronomických témat v RVP pro gymnázia [4] (seznam byl opět vytvořen autorem).
- Vzdělávací obor Geografie
- Přírodní prostředí
- Očekávané výstupy – porovná postavení Země ve vesmíru a podstatné vlastnosti Země s ostatními tělesy sluneční soustavy
- Učivo – Země jako vesmírné těleso (tvar a pohyby Země, střídání dne a noci, střídání ročních období, časová pásma na Zemi, kalendář)
- Přírodní prostředí
- Vzdělávací obor Geologie
- Složení, struktura a vývoj Země
- Učivo – geologická historie Země (geologická období vývoje Země, změny polohy kontinentů)
- Složení, struktura a vývoj Země
- Vzdělávací obor Dějepis
- Počátky novověku
- Očekávané výstupy – rozpozná nové filosofické a vědecké myšlenky, které byly zformulovány ve 14.-17. století, zhodnotí jejich praktické dopady
- Počátky novověku
Autor: Archiv Hv. v Úpici.
Vidíme tedy, že současné závazné dokumenty učitele k výuce astronomie příliš nevybízejí. Přesto však zařazení astronomických poznatků do výuky stojí za zamyšlení. Některé studie a možná i osobní zkušenost čtenáře ukazují, že takový krok může být pro žáky motivační. Výzkumy o názorech žáků, zahrnující otázky týkající se zájmu o výuku astronomie, jsou shrnuty například v článcích Kekule a Žáka [6], Lavonena a kol. [7] a Sjøberga [8]. Astronomická témata se zde řadí z hlediska atraktivnosti na první příčky pomyslných žebříčků.
V tomto článku shrneme možnosti, jak astronomii zařadit do výuky. V případě školního vzdělávání půjde zčásti o rešerši starších prací, které se tématu věnují. Těžiště našeho zájmu pak bude ležet v oblasti mimoškolního vzdělávání. Jde o oblast u nás v literatuře nezkoumanou, a přesto důležitou. Právě vzhledem k relativní absenci astronomie v rámci školní docházky vzrůstá role nejrůznějších mimoškolních aktivit, hvězdáren, spolků či informačních technologií, často zajišťovaná dobrovolníky a amatérskými astronomy.
ASTRONOMIE VE ŠKOLNÍM VZDĚLÁVÁNÍ PRAKTICKY
Autor: Petr Komárek
Velkou zásobárnou aktivit je v dnešní době internet. Některé možnosti jsou popsané v článku Haniska [20]. Pro učitele, kteří vládnou základní znalostí anglického jazyka, se otevírá možností ještě více. Jednou z nich jsou stránky projektu AstroEdu [21], zřízené Mezinárodní astronomickou unií. Jedná se o databázi peer-review výukových aktivit. Všechny zveřejněné nápady prošly posouzením profesionálního astronoma i odborníka na vzdělávání. Učitel se tedy může spolehnout, že získává kvalitní výukový materiál.
Kromě internetu dnes žáci využívají i jiná moderní média, jako jsou například chytré telefony. Dnes již existují aplikace pro tato zařízení, použitelná ve výuce, včetně výuky fyziky a astronomie. Inspiraci v podobě konkrétních aplikací a aktivit, které je s nimi možné podniknout, lze nalézt v angličtině například v [22].
Existuje i velké množství dalších využitelných materiálů pro školní praxi, například starších článků v českých či československých didaktických časopisech. My však nyní přesuneme pozornost k mimoškolnímu vzdělávání.
ASTRONOMIE V MIMOŠKOLNÍM VZDĚLÁVÁNÍ
Zatímco školní astronomické vzdělávání bylo popsáno v několika zmíněných publikacích a seznam je stále neúplný, k popisu našeho mimoškolního astronomického vzdělávání tolik úsilí věnováno nebylo. Jeho význam přitom vzrůstá současně s omezováním výuky astronomie ve školách. Popis mimoškolních aktivit jsme proto zvolili za hlavní náplň našeho článku. Slovem mimoškolní přitom rozumíme nejen to, že činnosti probíhají mimo školu, ale většinou také v době mimo vyučování a bez dohledu učitele. Následující odstavce proto mohou posloužit jak přímo žákům, tak učitelům, kteří chtějí svým svěřencům vhodnou aktivitu doporučit.
Autor: Radek Kříček
Pojem, který člověku při zmínce o astronomické popularizaci vyvstane na mysli asi nejrychleji, je právě hvězdárna. V ČR je podle našich zjištění aktuálně 55 observatoří, které mohou zájemci z řad veřejnosti navštívit. Zatímco některé jsou otevřené pravidelně, na některé je možné podívat se po domluvě, především v případě malých soukromých hvězdáren. Při hvězdárnách existuje také několik kurzů astronomie, které mohou i zájemci z řad žáků pravidelně navštěvovat. Takový prezenční kurz nalezneme například v Praze [25]. Brněnští astronomové šli ještě dál a umožnili studium astronomie z pohodlí domova komukoliv, kdo ovládá češtinu – prostřednictvím kurzu internetového [26]. V tomto případě je navíc vše zdarma díky financování z evropských peněz.
Řada hvězdáren a také dalších subjektů se každoročně pouští do organizace letních táborů a expedic, které mohou být přínosné pro žáky rozličných preferencí. Například Expedice v Úpici je proslulá tradicí dlouhou desítky let a širokým spektrem aktivit [27]. Kromě vizuálního a CCD pozorování bývají představovány i méně obvyklé technické výdobytky jako je radioteleskop. Během autorovy návštěvy si účastníci dále vyzkoušeli stavbu rakety schopné dosáhnout výšky několik set metrů nebo se zabývali geologií či astronavigací.
Síť hvězdáren je doplněna o 12 planetárií. Tato zařízení bývají školami často navštěvována a disponují řadou vzdělávacích pořadů pro žáky různých věkových kategorií. Pořady jsou často zaměřeny i na témata neastronomická a je tak možné v návštěvě planetária skloubit exkurzi fyzikální s jinými předměty. V poslední době prošla některá tuzemská planetária modernizací (Praha, Brno, Ostrava) zahrnující použití nových digitálních metod. Navíc se nová planetária objevila (např. Hradec Králové, Liberec, Olomouc, Cheb, Uherský Brod). Doporučujeme tedy zjistit aktuální situaci v okolí vaší školy, například s využitím zmiňované astronomické mapy.
Autor: MOTO
Nejen při hvězdárnách, ale i na mnoha dalších místech existuje řada astronomických kroužků pro děti či společností pro starší zájemce, kde je možné se astronomií rovněž zabývat a seznámit se s dalšími lidmi podobného zaměření. Většina společností se sdružuje v rámci České astronomické společnosti (ČAS) s celostátní působností [31]. Několik společností je rovněž zaneseno do interaktivní mapy, seznam kroužků můžete najít na stránkách Sekce pro děti a mládež ČAS [32]. Nebyl však již několik let aktualizován a tak je třeba na údaje v něm uvedené zcela nespoléhat. Astronomické kroužky bývají naplněny hrami s tematikou vesmíru, běžné je využívání výpočetní techniky či reálné pozorování okem i za použití dalekohledu. Astronomické společnosti slouží zpravidla buď k setkávání místních zájemců o obor, nebo jsou úžeji odborně zaměřené (viz např. seznam sekcí, poboček, odborných skupin a kolektivních členů ČAS [33]). V případě druhé možnosti pak není výjimkou, že se členové téměř osobně nestýkají, a vyměňují si informace prostřednictvím internetu.
Autor: Igor Salnikov
Od školního roku 2014/15 vznikla česká část slovenské soutěže Astronomický korespondenční seminář [35], vše organizované Astronomickým klubem Bratislava. Záběr této soutěže je od 5. třídy ZŠ až do konce SŠ v celkem třech kategoriích. Podobně jako jiné korespondenční semináře jsou zde zadávány série úloh, na jejichž vyřešení mají žáci vždy kolem pěti týdnů. Odměnou jsou diplomy a věcné ceny.
Nejen soutěžní prvky přináší projekt Astronomický rok [36], který ve školním roce 2015/16 spustila Sekce pro děti a mládež ČAS. Na každý měsíc je pro učitele připravena projektová hodina a pozorovací úloha pro žáky, oboje spojené nějakým astronomickým tématem. Na webových stránkách Sekce vše ještě doprovází náměty na domácí pokusy. Pozorovací úlohy je možné zasílat organizátorům, kteří na konci školního roku vyhodnotí nejlepší školy a řešitele a odmění je cenami. Organizátoři plánují v případě úspěchu pokračovat i v dalších letech.
Autor: Hvězdárna a planetárium Brno
Pokud žáci rádi bádají, je možné jim to umožnit i v rámci jiných projektů. Omezený okruh zájemců se hlásí do astronomických výzkumných projektů v rámci Otevřené vědy, organizované AV ČR [38] nebo řeší astronomická témata v rámci Středoškolské odborné činnosti [39].
Dnes je možné zapojit se do různých výzkumných projektů i s využitím internetu. Pohodlnějším způsobem je například poskytnutí výpočetního času osobního počítače v době, kdy není třeba jeho plný výkon věnovat majiteli. Právě astronomové začali jako první využívat takzvané distribuované výpočty ke hledání mimozemské inteligence spuštěním programu SETI@home roku 1999. V ČR dnes existuje skupina, zabývající se koordinací zájemců o účast v distribuovaných výpočtech (Czech National Team) [40]. Můžete se zde dozvědět o běžících projektech mimo jiné z astronomie – v současnosti lze mimo hledání mimozemšťanů napomoci i pátrání po gravitačních vlnách, výzkumu potenciálně nebezpečných planetek nebo reliktního záření. Pomoci můžete dokonce i českým astronomům s modelováním tvarů planetek v projektu asteroids@home [41]. Zahraniční projekty umožňují i analýzu dat přímo uživatelem – například objevování nových exoplanet v datech z dalekohledu Kepler v projektu Planet Hunters [42] nebo i o něco náročnější nacházení planetek v databázi SkyMorph. V případě zapojení do posledně zmíněné aktivity je možné využít návod S. Kürtiho [43].
Autor: TV Noe.
Na závěr se ještě krátce zastavme u vlastních astronomických pozorování, která někteří žáci touží ve svém volnu provádět. Naštěstí na rozdíl od vžité představy k mnoha hezkým zážitkům pod hvězdnou oblohou stačí neozbrojené oko, případně triedr. Není tak nutné hned kupovat drahé vybavení nebo se stěhovat do blízkosti hvězdárny. Bližší informace a nápady pro začínající pozorovatele hledejme především na internetu, např. na stránkách Sekce pro děti a mládež ČAS [49].
ZÁVĚR
Tento rozbor má sloužit jako pomocník učitelů i žáků při cestě za astronomií, především mimo školní vyučování. To se stává důležité zejména v dnešní době, kdy povinná výuka astronomii obsahuje ve stále menší míře, a to i přes její výraznou motivační roli. Článek přináší základní přehled o širokém spektru aktivit včetně odkazů na literaturu nebo web. Inspirovat se tedy mohou zájemci o obor, kteří preferují nejrůznější volnočasové aktivity, i učitelé zvídavých žáků. V úvodní části je také podrobněji popsána role astronomie v platných vzdělávacích dokumentech a rešerše zdrojů, zabývajících se jejím zařazením do školního vyučování v současném systému.
Rozbor vznikl díky podpoře grantu SVV 260220 Karlovy univerzity.
LITERATURA a odkazy
[1] Grygar, J.: Lesk a bída školního vzdělávání vastronomii. Školská fyzika 21 (2013), č.6, s. 2–6.
[2] VÚP: Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. VÚP, Praha, 2013.
[3] Dvořáková, I., a kol.: Standardy pro základní vzdělávání: Fyzika. VÚP, Praha, 2013.
[4] VÚP: Rámcový vzdělávací program pro gymnázia. VÚP, Praha, 2007.
[5] http://www.nuv.cz/t/rvp-os
[6] Kekule, M. a Žák, V.: Mají dívky a chlapci rozdílné postoje k fyzice a zájem o ni? Co s tím? Pedagogická orientace 19 (2009), č. 3, s. 65–88.
[7] Lavonen, J., a kol.: Pupil interest in physics: A survey in Finland, Nordic Studies in Science Education 1 (2005), č. 2, s. 72–85.
[8] Sjøberg, S.: Science for the children? Report from the SAS-project, a cross-cultural study of factors of relevance for the teaching and learning of science and technology. Oslo, 2002.
[9] Štefl, V. a Krtička, J.: Didaktika astrofyziky. Brno, 2003.
[10] Pudivítr, P.: Výuka astronomie na středních školách. Disertační práce, MFF UK, Praha, 2004. Dostupné z: http://sirrah.troja.mff.cuni.cz/~puda/materialy/soubory/vyuka_astro.pdf.
[11] Štefl, V.: Proč vyučovat astrofyziku na gymnáziích? Matematika-fyzika-informatika 16 (2007), č. 9, s. 538–546.
[12] Štefl, V.: Výuka astronomie v matematice , respektive matematiky vastronomii. Školská fyzika 21 (2013), č. 6, s. 15–19.
[13] Štefl, V.: Třetí Keplerův zákon. Matematika a fyzika ve škole 7 (1977), č. 6, s. 450–454.
[14] Štefl, V. a Navrátil, Z.: Krabí mlhovina ve fyzikální výuce na gymnáziu. Matematika-fyzika-informatika 19 (2009), č. 1, s. 32–39.
[15] Štefl, V. a Domanski, J.: Hubbleův kosmický dalekohled ve výuce fyziky na středních školách, Matematika-fyzika-informatika 21 (2012), č. 5, s. 274–286.
[16] Štefl, V.: Zajímavé úlohy z historie astronomie. Matematika-fyzika-informatika 22 (2013), č. 3, s. 197–210.
[17] Štefl, V.: Nejkrásnější planeta sluneční soustavy Saturn vúlohách. Matematika-fyzika-informatika 23 (2014), č. 1, s. 27–40.
[18] Štefl, V.: Měsíc ve školní výuce. Matematika-fyzika-informatika 24 (2015), č. 5, s. 357–370.
[19] Balcarová, K.: Galileův život v úlohách. Pokus, jak oživit výuku fyziky dějinami fyziky. Matematika-fyzika-informatika 20 (2011), č. 3, s. 145–155.
[20] Hanisko, P.: Informačné a komunikačné technológie a vyučovanie astronómie a astrofyziky. Matematika-fyzika-informatika 20 (2011), č. 9, s. 544–553.
[21] http://astroedu.iau.org/
[22] http://www.science-on-stage.de/download...pdf
[23] https://www.astro.cz/rady/interaktivni-mapa-astronomie-v-ceske-republice.html
[24] Kříček, R.: The Link of Education and Popularization of Astronomy with the Choice of a Future Focus of Study. Week of Doctoral Students, Proceedings of Contributed Papers. MATFYZPRESS, Praha, 2015, s. 132–137.
[25] http://www.observatory.cz/news/astronomicky-kurz.html
[26] http://www.hvezdarna.cz/astrokurz/
[27] http://expediceupice.cz/
[28] http://www.izera-darksky.eu/
[29] http://www.boto.cz/
[30] http://manetinskatma.cz/
[31] https://www.astro.cz/
[32] http://mladez.astro.cz/?page_id=1644
[33] https://www.astro.cz/spolecnost/usporadani-spolecnosti.html
[34] http://olympiada.astro.cz/
[35] http://aks-cr.vesmir.sk/uvodni-stranka
[36] http://mladez.astro.cz/?page_id=1735
[37] http://www.talnet.cz/astro-modelovani-i-0
[38] http://www.otevrena-veda.cz/
[39] http://www.soc.cz/
[40] http://www.czechnationalteam.cz/
[41] http://asteroidsathome.net/
[42] http://www.planethunters.org/
[43] http://www.skaw.sk/huntpage.htm
[44] http://astropis.cz/
[45] http://www.suh.sk
[46] Grygar, J., Horský, Z., a Mayer, P.: Vesmír. Mladá Fronta, Praha, 1979.
[47] https://www.astro.cz/spolecnost/oceneni-cas/littera-astronomica.html
[48] http://www.tvnoe.cz/
[49] http://mladez.astro.cz/?cat=5
[50] http://astronomia.zcu.cz