Pomiar samooceny rozumienia wykładu

Transkrypt

1 Roman Rosiek W ostatnich latach coraz większą uwagę zwraca się na pomiar dydaktyczny, czego odzwierciedleniem są np. egzaminy zewnętrzne 1. Większość pomiarów dydaktycznych odbywa się jednak z dużym opóźnieniem w stosunku do czasu procesu dydaktycznego. Utrudnia to w znacznym stopniu możliwość szybkiej reakcji na trudności napotykane przez słuchaczy. Z punktu widzenia optymalizacji procesu kształcenia poprzez właściwy dobór metod, tempa i treści kształcenia dla różnorodnych grup uczniów i studentów za najlepsze rozwiązanie można uznać możliwość natychmiastowej korekty scenariusza zajęć, jeszcze w trakcie ich trwania. Współczesna technika, rozwój technologii informacyjnej oraz elektroniki stwarzają takie możliwości. Moje zainteresowania elektroniką oraz informatyką były dodatkowym bodźcem do podjęcia się konstrukcji urządzenia do szybkiego pomiaru dydaktycznego samooceny rozumienia wykładów 2. Postanowiłem sprawdzić, czy samoocena rozumienia zajęć z fizyki ma istotny wpływ na efektywność nauczania tego przedmiotu 3. Specjalnie w tym celu zaprojektowałem i skonstruowałem urządzenie oraz oprogramowanie, które oferuje następujące możliwości: - monitorowania przebiegu poziomu średniego deklarowanego rozumienia w czasie wykładu lub lekcji i natychmiastowego reagowania w sytuacji, gdy poziom rozumienia maleje lub jest bardzo niski, - ustalania na podstawie badań większej populacji studentów i uczniów, które fragmenty wykładów lub lekcji są lepiej, a które gorzej rozumiane, - monitorowania oraz zapisu deklarowanego rozumienia przez poszczególnych słuchaczy, - przeprowadzania błyskawicznych sprawdzianów merytorycznych w trakcie zajęć. 1 B. Niemierko, Pomiar wyników kształcenia ogólnego i zawodowego, Gdańsk R. Rosiek, Improving the efficiency of physics teaching. Perceptron, XV DIDMATTECH 2002, Nitra W. Błasiak, R. Rosiek, Didactic Measurement - New Possibilities, XV DIDMATTECH 2002, Nitra 2003.

2 Obraz samego siebie oraz jego rola w kształtowaniu interakcji nauczyciel - uczeń 93 Zainteresowanie pedagogów badaniem obrazu samego siebie u uczniów pojawiło się na początku lat 70., gdy taka tematyka została bardzo szeroko spopularyzowana w USA 4. Osobą, która przyczyniła się do uwzględnienia w programach szkolnych zagadnień związanych z obrazem samego siebie i poczuciem własnej wartości, był N. Brander. Dzięki niemu pojęcie self-esteem stało się znane w szerszych kręgach. Obraz samego siebie jest jednym z podstawowych elementów osobowości człowieka. Wielu autorów uważa, że,ja" nie jest jednolite. Stanowi bardzo złożoną, wielowarstwową strukturę. Bardzo często klasyfikujemy ja" ze względu na: - stosunek do świadomości (obszary nieświadome i świadome), - wymiar przestrzenny (elementy centralne, peryferyczne), - adresata ( ja" osobiste, ja" publiczne), - formę przechowywania (elementy zwerbalizowane, niezwerbalizowane), - oś czasową (składniki przeszłe, teraźniejsze i przyszłe), - wymiar ewaluatywny (,ja" realne,,ja" idealne). Bardzo szczegółową interpretację struktury ja" przedstawia J. Reykowski 5. Autor równocześnie stosuje wiele kryteriów klasyfikacyjnych. W pojęciu własnego ja" wyróżnia dwa obszary. Pierwszy to wszystko to, co wewnętrzne, co dotyczy własnego ja". Następnie dzieli ten obszar na trzy struktury: - poczucie własnego ja" - niezwerbalizowane przeświadczenie dotyczące swych możliwości, wyglądu, umiejętności, - Ja" świadome - świadome opinie o sobie wyrażane w formie zdań orzekających, sądów o sobie wypowiadanych bez oporów, przekonań dotyczących własnej osoby, - ja" idealne - zbiór sądów dotyczących własnej osoby z punktu widzenia tego, jaka ta osoba powinna być; ten idealny obraz własnej osoby może występować w formie abstrakcyjnych sądów lub w formie spersonifikowanej, typowej dla dzieci. Drugi obszar obejmuje to wszystko, co dotyczy świata zewnętrznego. Ja" realne oraz ja" idealne u różnych osób mogą pozostawać względem siebie w różnych relacjach. A. Januszewski 6 wprowadza pojęcie samoakceptacji, rozumianej jako sposób ustosunkowania się do własnej osoby, jako stopień rozbieżności pomiędzy ja" idealnym oraz,ja" realnym. Poziom akceptacji, np. wśród uczniów, możemy opisywać za pomocą współczynnika korelacji Pearsona 4 P. Majewicz, Obraz samego siebie a zachowanie młodzieży niepełnosprawnej ruchowo, Kraków J. Reykowski, Osobowość jako centralny system regulacji i integracji czynności człowieka, [w:] Psychologia, red. T. Tomaszewski, Warszawa A. Januszewski, Funkcje samoakceptacji w poznawaniu siebie i innych. Problemy współczesnej psychologii, Lublin 1992.

3 Roman Rosiek 94 pomiędzy ja" realnym oraz ja" idealnym. Autorzy prowadzący badania w tym zakresie 7 wykazali, że zależność ta zawiera się w granicach 0,5-0,6. Innym sposobem badania samoakceptacji jest ocena stosunku emocjonalnego do samego siebie. Badanie polega na tym, że osoba dokonuje oceny satysfakcji w odniesieniu do swojej osoby. Oddzielnie mogą być oceniane w ten sposób takie aspekty jak własny wygląd zewnętrzny czy kontakty towarzyskie. Innym niezmiernie istotnym elementem obrazu własnej osoby jest samoocena (self-esteem), rozumiana jako sądy oraz opinie odnoszące się do własnej osoby 8. Samoocenę można rozpatrywać w dwóch aspektach: dyspozycji oraz procesu. Samoocena rozumiana jako dyspozycja jest trwałą cechą. Ujmowana natomiast jako proces jest treścią wewnętrzną lub zewnętrzną samoświadomości, ma związek ze stanem obecnym. Niezmiernie istotnym kryterium klasyfikowania samooceny jest stopień jej zgodności ze stanem faktycznym. Podział ten uwzględnia samoocenę adekwatną oraz nieadekwatną. Samoocenę nieadekwatną określamy często jako zawyżoną, zaniżoną lub niestabilną. L. Niebrzydowski uważa, że wyłącznie częste konfrontacje oceny siebie z doświadczeniem, opinią społeczną oraz krytycyzm wobec własnej osoby, mogą zapewnić umiejętność kreowania adekwatnej samooceny 9. Z samooceną zawyżoną mamy do czynienia wówczas, gdy proces integracji obrazu siebie zostanie zatrzymany w fazie bezkrytycznego samozadowolenia z siebie oraz swoich dokonań. Często bardzo silne pragnienie społecznego uznania jest związane z określaniem siebie w sposób przesadnie pozytywny. Kolejnym rodzajem nieadekwatnej oceny jest samoocena zaniżona. Zatrzymanie procesu integracji obrazów własnej osoby na etapie kryzysu jest najczęstszą przyczyną zaniżonej samooceny. Dalszą konsekwencją takiego stanu jest dezintegracja oraz brak możliwości zdobywania dla siebie należytego szacunku. L. Niebrzydowski wymienia cztery grupy czynników zaniżonej samooceny: - braki obiektywne - mało atrakcyjny wygląd, niski wzrost, kalectwo, brak zdolności, - braki urojone - niemające pokrycia w rzeczywistości, - brak zgodności wysokiej pozycji społecznej z możliwościami jednostki, - doznane niepowodzenia oraz groźba odrzucenia w okresie dzieciństwa. Każda nieadekwatna samoocena może stanowić przyczynę powstania różnorodnych patologii w zakresie funkcjonowania społecznego, emocjonalnego czy osobowości. Może także być istotną przyczyną niepowodzeń szkolnych. Wyłącznie w sytuacji pozytywnej oraz stabilnej samooceny, istnienia niewielkich rozbieżności pomiędzy,ja" realnym oraz ja" idealnym uczeń może określać własne cele i zadania na miarę swoich możliwości. Konsekwentnie je 7 W. Łukaszewski, Osobowość: struktura i funkcje regulacyjne, Warszawa L. Niebrzydowski, Obraz własnej osoby w świetle wypowiedzi badanych, Zeszyty Humanistyczne Uniwersytetu Gdańskiego" L. Niebrzydowski, O poznawaniu i ocenie samego siebie, Warszawa 1976.

4 realizuje, jego dążenia oraz osiąganie celu dają mu satysfakcję, co sprzyja gro- 95 madzeniu pozytywnych informacji o sobie. W literaturze przedmiotu spotykamy liczne opisy warunków umożliwiających kształtowanie adekwatnej samooceny 10. Najważniejsze z nich to: 1. Praktyka świadomego życia - uświadamianie sobie wszystkiego, co ma znaczenie dla naszych celów, działań, wartości. Postępowanie adekwatne do tego, co widzimy i wiemy. Świadomość oraz samoświadomość. 2. Praktyka samoakceptacji - uznanie własnego,ja", mimo iż nie jest często zgodne z tym, jakie podziwiamy, z ideałem. Ważna jest również akceptacja własnego ciała. 3. Praktyka odpowiedzialności za siebie - świadome podejmowanie wyborów i działań, szczególnie podczas kontaktów interpersonalnych. Uświadamianie sobie i hierarchizacja wartości życiowych. 4. Praktyka asertywności - szacunek dla własnych pragnień, potrzeb i wartości; otwarte prezentowanie swoich dążeń i tego, kim się jest. 5. Praktyka życia celowego - konsekwentne dążenie do wytyczanych celów. 6. Praktyka integralności osobistej - spójność zachowań z dążeniem do ideałów, sądami i przekonaniami osobistymi. Nie jest możliwe sporządzenie wykazu cech określających treść obrazu samego siebie ze względu na niezliczoną ich ilość. Podział treści obrazu samego siebie zawsze pozostanie względny i umowny, zależny od reprezentacji poznawczej świata. Dokonując pewnego uogólnienia, możemy wymienić tylko najważniejsze kategorie cech: - wyglądu i właściwości fizycznych, - właściwości intelektualnych, emocjonalnych, - kontaktów interpersonalnych, - moralno-etycznych. Jedną z najbardziej istotnych relacji związanych z samooceną uczniów i studentów w sytuacjach zadaniowych jest zależność między obrazem samego siebie a wynikami w nauce, których wskaźnikiem są najczęściej oceny szkolne. S. Thomas, A. Paterson przeprowadzali tego typu badania w grupie około 1000 osób - uczniów klas VII. Ustalono istotny związek (r = 0,6) między samooceną a średnią ocen szkolnych. W wyniku dalszych badań longitudinalnych, obejmujących okres ponad 6 lat, stwierdzono wahania współczynnika korelacji w granicach od 0,48 do 0,63. Współczynnik korelacji zmniejszał swoją wartość, gdy ponownie ją wyliczono z uwzględnieniem ilorazu inteligencji badanych. Dla chłopców współczynnik korelacji wynosił 0,42, natomiast dla dziewcząt 0,39. G. Maruyama, R.A. Rukin, G.G Kingburg (1981) poddali ocenie wpływ zdolności intelektualnych oraz pochodzenia społecznego badanych na zależność samooceny oraz wyników w nauce. Badania te nie wykazały żadnej istotnej zależności pomiędzy tymi zmiennymi. E.M. Skaalvik w badaniach z 1990 roku wykazał antyko- IO N. Branden, Sześć filarów poczucia własnej wartości, Łódź 1998.

5 Roman Rosiek 96 relację między poczuciem własnej wartości a wynikami w nauce. M. Rosenberg, C. Schooler, C. Schoenach uważają, że poziom poczucia własnej wartości może mieć niewielki wpływ na wzrost wyników w nauce, lub może go nie mieć w ogóle. Jest bardzo mało dowodów na to, że osiągnięcia szkolne są determinowane przez samoocenę. Wielu badaczy uważa, że związek między samooceną a wynikami w nauce istnieje, lecz aby go ustalić, należy brać pod uwagę nie ogólną samoocenę, lecz ocenę parcjalną w zakresie umiejętności akademickich odnoszonych do samooceny możliwości osiągnięcia sukcesu w danym przedmiocie. W literaturze naukowej dotyczącej nauczania fizyki odnajdujemy bardzo mało doniesień na temat relacji pomiędzy samooceną słuchaczy a ich rzeczywistą wiedzą. Badania na temat związku pomiędzy samooceną uczniów a oceną szkolną przeprowadzono w zakresie nauczania chemii: badano współczynnik zgodności między samooceną uczniów dotyczącą sprawdzianów chemicznych w gimnazjum a oceną wystawioną przez ich nauczyciela z tych sprawdzianów". Celem tego eksperymentu było podjęcie działań mających na celu wzmocnienie wychowawczej roli oceny szkolnej w nauczaniu chemii. Szkolny system oceniania powinien bowiem służyć nie tyko nauczycielom, ale przede wszystkim uczniom. Właściwa samoocena ucznia pozwala mu uniknąć niepotrzebnych rozczarowań związanych z poczuciem szkolnej niesprawiedliwości" oraz pomaga w rzetelnej ocenie swoich umiejętności. Powinna spełniać funkcję motywującą ucznia do pracy, rozwijać samokrytycyzm oraz kształtować poczucie własnej wartości. Na początku eksperymentu przeprowadzonego w grupie kilkuset uczniów współczynnik zgodności wynosił zaledwie 51%. Przez współczynnik zgodności rozumiano tam stosunek liczby tych uczniów, których ocena zgadzała się z oceną nauczyciela, do liczby wszystkich uczniów, pomnożony przez 100%. Wykres 1 przedstawia zależność pomiędzy samooceną uczniów a oceną wystawioną im przez ich nauczyciela. W trakcie roku szkolnego nauczyciel prowadził bardzo intensywne działania mające na celu zapoznanie uczniów ze szczegółowymi wymaganiami szkolnymi dotyczącymi oceny rozwiązywanych zadań. Po roku ponownie zbadano współczynnik zgodności samooceny uczniów z oceną nauczyciela. Okazało się, że przez ten czas udało się poprawić umiejętność uczniów w zakresie samooceny ich postępów o średnio ponad 20%, a w grupie uczniów słabych (z oceną niedostateczną i dopuszczającą) nawet o ponad 45%. W pracy podkreślono, że szkolne wymagania edukacyjne spełniają swoją funkcję dydaktyczną i wychowawczą pod warunkiem częstego ich przypominania uczniom oraz przeprowadzania wielokrotnych ćwiczeń z zakresu samooceny wiadomości i umiejętności. " W. Błasiak, Rola szkolnych wymagań edukacyjnych w doskonaleniu samooceny uczniów, Niedzialki" 2001, nr 4.

6 Korelacja SAMOOCENY UCZNIA z OCENĄ NAUCZYCIELA 97 (dla wszystkich sprawdzianów) Ocena nauczyciela Wykres l. Zależność pomiędzy samooceną uczniów a ocenami wystawionymi przez ich nauczyciela Prezentacja narzędzia badawczego W celu badania deklarowanego przez słuchaczy poziomu rozumienia zajęć skonstruowano urządzenie, któremu nadano roboczo nazwę Perceptron. Podstawowe parametry urządzenia: - Przesyłanie komunikatów w sposób bezprzewodowy, tak aby możliwe było stosowanie urządzenia w różnych miejscach: salach wykładowych, klasach, pracowniach. - Urządzenie ma małe wymiary i współpracuje z dowolnym komputerem klasy PC, zarówno przenośnym, jak i stacjonarnym, Pentium I (ze względu na dostępność starszych wersji sprzętu komputerowego także w pracowniach szkolnych), bez konieczności stosowania dodatkowych interfejsów oraz kart rozszerzeń. - Czas uruchamiania zestawu poniżej 3 minut (np. podczas sprawdzania obecności, aby nie zaburzać toku lekcji szkolnych). - Każdy nadajnik ma zasięg metrów. - Każdy nadajnik jest jednoznacznie identyfikowany. - Liczba autonomicznych nadajników: 32 (klasy szkolne) z możliwością rozbudowy zestawu do 128 (sale wykładowe).

7 Roman Rosiek 98 - Każdy nadajnik przesyła 14 dyskretnych sygnałów w dwóch wzajemnie niezależnych kanałach" (stopień rozumienia w skali o do 10 oraz niezależnie odpowiedzi na zadawane przez prowadzącego pytania tak", nie", nie wiem"). - System bardzo odporny na wszelkiego typu zakłócenia i nakładanie się sygnałów pochodzących z różnych nadajników (możliwe równoczesne przesyłanie komunikatów przez użytkowników). - Osoba przesyłająca komunikat pozostaje anonimowa, jednocześnie otrzymuje potwierdzenie przyjęcia przez odbiornik komunikatu w formie nieutrudniającej prowadzenia zajęć. - Osoba prowadząca na bieżąco, bez jakiegokolwiek opóźnienia otrzymuje w formie graficznej informacje pochodzące od słuchaczy. - System rejestruje komunikaty z dowolną, założoną przez użytkownika częstotliwością do celów późniejszej ich analizy. - Osoba prowadząca posiada możliwość śledzenia historii zmian w czasie wartości średniej deklarowanego stopnia rozumienia, jak i indywidualnych komunikatów poszczególnych osób. - System rejestruje przebieg lekcji (zapis dźwięku), tak aby umożliwić późniejszą szczegółową analizę komunikatów pochodzących od poszczególnych osób, bez dodatkowych urządzeń i czynności podejmowanych przez prowadzącego. - Przesyłanie komunikatów odbywa się w dowolnym momencie - chwili, w której słuchacz uzna, że jest to konieczne. - Prowadzący otrzymuje w formie graficznej informacje o stopniu aktywności (częstotliwości przesyłanych sygnałów) poszczególnych osób. - W dowolnej chwili możliwa jest zmiana liczby aktywnych osób, bez jakiegokolwiek wpływu na przebieg badania. - Zarejestrowane informacje mają taki format, aby możliwa była ich późniejsza analiza z zastosowaniem dowolnego programu, np. arkusza kalkulacyjnego. Rejestracja danych Jednym z głównych założeń przyjętych podczas projektowania interfejsu programu sterującego było przedstawienie w możliwie najprostszej postaci wszelkich niezbędnych danych, dostarczających informacji o deklarowanym poziomie rozumienia, aktywności grupy słuchaczy, a także przedstawianie ich w takiej formie, która będzie zrozumiała dla szerokiego i bardzo zróżnicowanego grona potencjalnych użytkowników. Opierając się na tych założeniach, ograniczyłem liczbę okien aplikacji - niezbędne informacje wyświetlane są tylko w jednym oknie. Aktualny stopień rozumienia przedstawiłem za pomocą wykresu. Przedstawia on zmiany deklarowanego stopnia rozumienia w trakcie trwania pomiaru. Celowo zrezygnowałem z bardziej zaawansowanych, statystycznych form przedstawiania aktualnego stanu deklarowanego rozumienia. Założyłem, że osoba prowadząca

8 nie musi znać takich pojęć, jak wariancja, odchylenie standardowe. Brak tego typu informacji nie oznacza świadomej rezygnacji z bardziej zaawansowanych form przetwarzania rejestrowanych komunikatów. Sposób i format rejestrowanych danych zapewnia bardzo szeroką kompatybilność oraz możliwość bezpośredniego eksportu serii pomiarowych do bardzo zaawansowanych aplikacji i narzędzi statystycznych, takich jak: Statistica, Origin, Cale, MS Excel itp. Na rysunku i przedstawiono okno programu podczas rejestracji danych. 99 Rys l. Okno programu Perceptron podczas rejestracji danych Cyframi oznaczono najważniejsze jego elementy. Oto ich krótka charakterystyka: 1. Menu główne. 2. Pasek zadań. Służy do zmiany parametrów wykresu. 3. Wykres zmian wartości średniej deklarowanego poziomu rozumienia w czasie trwania badania. Pozwala on śledzić oraz porównywać zmiany poziomu deklarowanego rozumienia w czasie. Jest on inkrementowany w odstępach czasu zadanych w menu Konfiguracja. 4. Wykres ilustrujący stopień aktywności słuchaczy. Adresowi każdego z nadajników odpowiada odpowiedni pasek postępu. Jego długość jest proporcjonalna

9 Roman Rosiek 100 do czasu braku aktywności słuchacza. Przesłanie komunikatu powoduje wyzerowanie odpowiedniego paska postępu. Im większa długość wyświetlanego paska przypisanego do określonego adresu, tym mniejsza aktywność osoby posługującej się określonym pilotem. Szybkość inkrementacji wykresu ustawia się w menu Konfiguracja. 5. Wykres informujący o aktualnym rozkładzie deklarowanego rozumienia. Poszczególne pozycje oznaczone symbolami o...10 ilustrują procentowy udział osób, które zadeklarowały poziom rozumienia o odpowiedniej wartości. Wykres aktualizowany jest w czasie rzeczywistym, tzn. natychmiast po przesłaniu każdego komunikatu dotyczącego deklarowanego stopnia rozumienia. Informacja taka znajduje odzwierciedlenie w nowym kształcie wykresu oraz zaktualizowanych wyświetlanych wartościach średnich na poszczególnych jego pozycjach. 6. Pola tekstowe informujące o liczbie osób biorących aktualnie udział w eksperymencie oraz wartości średniej deklarowanego rozumienia dla całej grupy w danej chwili. Podobnie jak na wykresie w polach tekstowych wyświetlają się informacje w czasie rzeczywistym. 7. Pola tekstowe przedstawiające informacje o liczbie osób, które wybrały określony przycisk swojego nadajnika podczas udzielania odpowiedzi na zadane przez prowadzącego pytanie. Pola aktualizowane są w czasie rzeczywistym. Prowadzący widzi zmiany wartości poszczególnych pól w trakcie udzielania odpowiedzi przez słuchaczy. Kolor tła pól tekstowych odpowiada barwie odpowiednich przycisków nadajników. Ponieważ nadajniki pracują w trybie dwukanałowym", udzielanie odpowiedzi za pomocą tych przycisków nie wpływa na zmianę deklarowanego poziomu rozumienia w umownej skali o Pasek stanu - w tej części okna wyświetlane są informacje dotyczące najważniejszych ustawień pracy programu. Są to między innymi: tempo aktualizacji wykresów, adres używanego portu LPT, ścieżka dostępu oraz nazwa pliku zawierającego rejestrowane informacje. Metodologia badań Główny problem badawczy: W jakim zakresie deklarowane rozumienie treści kształcenia podczas zajęć z fizyki jest zgodne ze stanem faktycznym mierzonym oceną szkolną uczniów/studentów? Problemy badawcze zawarto w pytaniach: 1. Jaka jest zależność między wartościami deklarowanego przez uczni ów/studentów rozumienia przekazywanych im treści a ocenami uzyskiwanymi przez nich z przedmiotu? 2. Czy wartości deklarowanego rozumienia oraz jego zróżnicowanie w grupach uczniów/studentów dobrych" oraz słabych" (tzn. takich, którzy uzyskują oce-

10 ny dobre i bardzo dobre oraz niedostateczne i dostateczne) różnią się w sposób 101 istotny? 3. W jaki sposób stosowanie wybranych metod nauczania wielostronnego wpływa na zróżnicowanie wartości deklarowanego rozumienia treści kształcenia? 4. Czy istnieje zależność między wiekiem badanych osób a ich oceną stopnia rozumienia lekcji i wykładów? Jeśli istnieje taka zależność, to jaki jest jej charakter? 5. W jakim stopniu pomiary względnych wartości deklarowanego rozumienia (obliczanych względem średniej wartości dla całego zespołu) mogą być przydatne do rozpoznawania trudności uczniów/studentów w nauce? 6. W jakim zakresie zastosowanie elektronicznych narzędzi oraz technologii informacyjnej umożliwia nauczycielowi/wykładowcy szybką ocenę skuteczności stosowanych strategii dydaktycznych oraz ułatwia indywidualizację nauczania? Przebieg badań Eksperyment poprzedzono serią badań wstępnych przeprowadzonych w 2000 roku, podczas wykładów z opracowania danych pomiarowych oraz podstaw fizyki dla studentów kierunku fizyka Akademii Pedagogicznej w Krakowie, oraz w IX Liceum Ogólnokształcącym w Krakowie. Celem badań było sprawdzenie działania skonstruowanego urządzenia Perceptron, przetestowanie oprogramowania komputerowego oraz jego optymalizacja. Wyniki badań wstępnych nie zostaną tu przedstawione ani uwzględnione we wnioskach końcowych. W dalszej części tekstu stosowane jest pojęcie widmo", które będzie oznaczać zapis w ustalonych odstępach czasu (co 10 sekund) deklarowanego przez pojedynczego ucznia/studenta rozumienia zajęć dydaktycznych z fizyki w trakcie czasu trwania jednej lekcji lub wykładu. Dobór próby Badania właściwe przeprowadzono w trzech grupach wiekowych: - uczniowie gimnazjum, - uczniowie liceum ogólnokształcącego, - studenci kierunku fizyka. Przy selekcji badanej próby starano się wybierać najlepszych nauczycieli oraz wykładowców. Celem takiego doboru było zapewnienie możliwie najwyższej wiarygodności ocen wystawianych uczniom i studentom oraz zagwarantowanie poprawności merytorycznej oraz dydaktycznej prowadzonych zajęć. Łącznie w badaniu wzięło udział około 1000 uczniów i studentów. Zarejestrowano około 2000 widm deklarowania rozumienia (zapis co 10 sekund deklarowanych wartości rozumienia dla jednego ucznia/studenta w czasie jednej lekcji/wykładu).

11 Roman Rosiek 102 Przykłady analizy widm deklarowanego rozumienia A. Wykres zmian deklarowanego rozumienia względnego przez poszczególnych uczniów/studentów. Przedstawiając wykresy wartości średniego deklarowanego rozumienia dla zarejestrowanych lekcji oraz wykładów, możemy zamieścić także wartości deklarowanego rozumienia dla poszczególnych uczniów i studentów. Taka forma prezentacji nie jest jednak wygodna dla nauczyciela/wykładowcy, który ma ambicje indywidualizacji nauczania. Szczegółowa analiza zmian deklarowanego rozumienia wymaga przedstawiania wykresów zmian rozumienia dla bardzo małych grup lub nawet pojedynczych studentów oraz krótkich przedziałów czasu. Uznałem, że warto wyodrębnić te grupy uczniów/studentów, których poziom deklarowanego rozumienia w danym momencie jest powyżej oraz poniżej średniej wartości rozumienia całego zespołu, obliczanej jako średnia arytmetyczna wartości deklarowanych przez wszystkich biorących udział w badaniu. Aby tego dokonać, sporządziłem wykresy względnego deklarowanego rozumienia. Wartość względnego deklarowanego rozumienia dla danej osoby w określonej chwili stanowi różnicę pomiędzy wartością przez nią deklarowaną oraz wartością średniej arytmetycznej dla badanej grupy w tym czasie. Ilustruje to wykres 2. B. Wykres wartości odchylenia standardowego deklarowanego rozumienia dla grupy uczniów/studentów. Dokonując analizy zarejestrowanych widm deklarowanego rozumienia, postanowiłem sprawdzić, jak zmienia się stopień rozbieżności deklarowanego rozumienia w zależności od sytuacji zaistniałych podczas wykładu, rodzaju lekcji/ wykładu i ich przebiegu. W tym celu dla każdego wykładu obliczyłem wartości odchyleń standardowych deklarowanego rozumienia dla całej grupy osób biorących udział w badaniu. Wykres zmian w czasie trwania wykładu wartości odchylenia standardowego obliczonego dla całej grupy w odniesieniu do przebiegu zajęć pozwala łatwo identyfikować te sytuacje, w których stopień rozbieżności deklarowanego rozumienia jest ekstremalny (wykres 3). C. Wykres zmian w czasie wartości pierwszej pochodnej deklarowanego rozumienia zajęć przez uczniów/studentów. du [ітщо-ию dt '-><«t - r Jeżeli założymy, że średnia wartość deklarowanego rozumienia U(t) jest funkcją ciągłą, skończoną, a zbiór jej wartości jest zbiorem wartości rzeczywistych, to dla dowolnej chwili to czasu trwania wykładu będzie istnieć skończona wartość granicy ilorazu różnicowego: Z punktu widzenia geometrii różniczkowalność U(t) w punkcie f oznacza istnienie w tym punkcie stycznej do wykresu funkcji w punkcie [f, 17(f)], zaś

12 Wykres 2. Zmiany względnego deklarowanego rozumienia: wykład i

13 Roman Rosiek Wykres 3. Zmiany wartości odchylenia standardowego deklarowanego rozumienia dla wszystkich studentów: wykład 1

14 wartość ' ' jest współczynnikiem kierunkowym tej prostej (w prostokątnym dt układzie współrzędnych tangensem kąta nachylenia do osi OX). Pochodną funkcji średniej wartości deklarowanego rozumienia w określonym przedziale czasu trwania wykładu będę uważał za liczbową charakterystykę szybkości zmian deklarowanego rozumienia (duża wartość pochodnej - stromy wykres, niewielka wartość pochodnej - wykres łagodnie wznoszący się, ujemna wartość pochodnej - wykres opadający). Wartość pierwszej pochodnej deklarowanego rozumienia jest równa zero dla funkcji stałej. Bez względu na wartości funkcji średniego deklarowanego rozumienia (poziom rozumienia), wartość I pochodnej deklarowanego rozumienia zawiera informację wyłącznie o tempie oraz kierunku zmian (pochodna średniej wartości deklarowanego rozumienia po czasie stanowi obraz szybkości jego zmian), niezależnie od wartości składowej stałej. W nauczaniu (nie tylko fizyki) najbardziej istotne są zmiany wywołane działaniem nauczyciela w umyśle ucznia. Funkcja pierwszej pochodnej rozumienia lekcji/wykładu niesie ze sobą informację o takich zmianach. Wykres 4 ilustruje przebieg zmian wartości funkcji pierwszej pochodnej deklarowanego rozumienia przez studentów podczas jednego z wykładów. D. Wykres zależności średniej wartości deklarowanego rozumienia od uzyskanych ocen przez uczniów/studentów. Aby zbadać istnienie związku pomiędzy uzyskiwanymi ocenami z fizyki a średnią wartością deklarowanego rozumienia, przygotowałem dla każdej lekcji/ wykładu wykres, którego osie stanowią: - Oś X - oceny uzyskane z fizyki. W przypadku uczniów są to średnie wszystkich ocen uzyskanych z fizyki w czasie dwóch ostatnich semestrów. Dla uczniów liceum ogólnokształcącego średnia ocen uzyskanych w czasie jednego semestru. Dla studentów ocena z części pisemnej egzaminu semestralnego. - Oś Y - wartość średnia deklarowanego rozumienia, obliczana jako średnia arytmetyczna deklarowanych wartości rozumienia w trakcie danej lekcji/wykładu, z wyłączeniem tych fragmentów badania, które obejmowały czynności organizacyjne, zakończenie zajęć itp. Aby uzyskać takie same wartości maksymalne na obu osiach układu współrzędnych, normalizowano do 6 wartości deklarowanego rozumienia dla poszczególnych lekcji. Taki zabieg matematyczny upraszcza interpretację wartości współczynników kierunkowych równania regresji liniowej. Dla zbioru punktów {x, y.) dopasowałem równania regresji liniowej oraz obliczyłem wartości współczynników korelacji. Wykres 5 przedstawia omawiane zależności dla jednego z wykładów.

15 Roman Rosiek 106 o faupoipod psołjem Wykres 4. Zmiany wartości pierwszej pochodnej: wykład 1

16 Wykres 5. Zależności pomiędzy średnim deklarowanym rozumieniem a uzyskiwanymi ocenami: wykład 1

17 Roman Rosiek 108 Wykres 6. Zależności pomiędzy odchyleniem standardowym deklarowanego rozumienia a uzyskiwanymi ocenami z fizyki: wykład l o6amopjepue)s вша Ацоро рсоуедл

18 E. Wykres zależności odchylenia standardowego deklarowanego rozumie- 109 nia od uzyskanych ocen przez uczniów/studentów. Aby zbadać istnienie związku pomiędzy uzyskiwanymi ocenami z fizyki a zmianami deklarowanego rozumienia dla poszczególnych grup uczniów/studentów, przygotowałem dla każdej lekcji/wykładu wykres, którego osie stanowią: - Oś X - oceny uzyskane z fizyki. W przypadku uczniów są to średnie wszystkich ocen uzyskanych z fizyki w czasie dwóch semestrów. Dla uczniów liceum ogólnokształcącego - średnia ocen uzyskanych w czasie jednego semestru. Dla studentów - ocena z części pisemnej egzaminu semestralnego. - Oś Y - wartość odchylenia standardowego deklarowanych wartości rozumienia dla każdej z osób w czasie trwania lekcji/wykładu, z wyłączeniem tych fragmentów badania, które obejmowały czynności organizacyjne. Dla zbioru punktów {x, y.} dopasowałem równania regresji liniowej oraz obliczyłem wartości współczynników korelacji. Wykres 6 pokazuje zależność odchylenia standardowego deklarowanego rozumienia od ocen uzyskanych przez studentów podczas jednego z wykładów. Podsumowanie i wnioski Przeprowadzone badania objęły okres sześciu lat. W tym czasie wykonałem kilka wersji sprzętowych bezprzewodowego zestawu nazwanego Perceptronem, służącego do badania deklarowanego przez uczniów i studentów rozumienia przekazywanych im informacji. Napisałem kilka programów komputerowych, służących do jego rejestracji i prezentacji graficznej. Każdy wariant zestawu służącego do badania poziomu deklarowanego rozumienia był testowany w trakcie prowadzonych lekcji oraz wykładów, modyfikowany na podstawie opinii użytkowników oraz własnych spostrzeżeń. Pełna dokumentacja techniczna Perceptronu znajduje się Zakładzie Dydaktyki Fizyki Instytutu Fizyki Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie. Przyrząd był wielokrotnie stosowany podczas wykładów dla studentów fizyki w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Pedagogicznego (elektromagnetyzm II, optyka, statystyczne metody opracowania danych pomiarowych). Umożliwił on wprowadzenie pewnych udoskonaleń polegających przede wszystkim na usprawnieniu komunikacji, prowadzeniu ankiet, głosowań oraz skróceniu czasu trwania wykładu problemowo-programowanego 11. Był testowany i stosowany przez naszych nauczycieli ćwiczeniowych, studentów (w gimnazjach i liceach ogólnokształcących) oraz dydaktyków chemii z Zakładu Dydaktyki Chemii UP* 3. Zyskał uznanie, 2 M. Śnieżyński, Dialog edukacyjny, Kraków 2001.,3 J.R. Paśko, R. Rosiek, Badanie możliwości użycia Perceptronu do badania wpływu podania definicji na umiejętność zaszeregowania wzorów chemicznych, [w:] Badania w dydaktyce chemii, red. J.R. Paśko, Kraków 2004.

19 Roman Rosiek 110 na międzynarodowych konferencjach dydaktyki fizyki 14. Na podstawie kilkuletnich doświadczeń mogliśmy ocenić zalety i wady urządzenia. Już pierwsze próby przeprowadzane z prototypową, przewodową wersją urządzenia pozwalały zarejestrować bardzo duże (zaskakujące wykładowców) zróżnicowanie indywidualnych wartości deklarowanego rozumienia zajęć (wykres 7), co wskazywało na możliwość zastosowania Perceptronu w celu poprawienia jakości procesu dydaktycznego oraz do prowadzenia badań dydaktycznych. Z praktycznego punktu widzenia najważniejszą zaletą bezprzewodowego Perceptronu jest możliwość przeprowadzania szybkich pomiarów poziomu deklarowanego rozumienia oraz sprawdzianów wiadomości, których wyniki pozwalają na natychmiastową korektę strategii prowadzonych zajęć. Perceptron ułatwia indywidualizację nauczania oraz dostosowanie jego tempa do możliwości odbiorców. Szczególnie przydatny jest podczas wykładów z przedmiotów uważanych powszechnie za bardzo trudne. Pozwala wykryć i zarejestrować te partie wykładów, które są dla słuchaczy najtrudniejsze. Analiza widm rozumienia" pozwala na doskonalenie scenariuszy lekcji oraz wykładów, a także programów nauczania. Wszystkie wymienione wyżej możliwości urządzenia stanowią szansę istotnej poprawy efektywności procesu dydaktycznego realizowanego w dużych grupach uczniów i studentów. Urządzenie jest proste w obsłudze i przyjazne dla wykładowcy. Po krótkim, kilkuminutowym treningu można posługiwać się nim bez większych problemów. Do jego obsługi wystarcza umiejętność pracy z komputerem na elementarnym poziomie. Z naukowego punktu widzenia najważniejszą zaletą urządzenia jest możliwość prowadzenia zróżnicowanych badań pedagogicznych oraz psychologicznych z dużą grupą słuchaczy. Urządzenie może być wykorzystane do badań dydaktycznych nie tylko z zakresu przedmiotów ścisłych, takich jak matematyka, fizyka, informatyka, lecz także przedmiotów przyrodniczych oraz humanistycznych. W trakcie opisywanych tu badań udało się uzyskać kilka interesujących wyników. Za najważniejsze można uznać zbadanie zależności pomiędzy średnią wartością deklarowanego rozumienia a ocenami z fizyki uzyskiwanymi przez uczniów gimnazjów, liceów ogólnokształcących i studentów. Te związki, traktowane w moim przybliżeniu jako zależności liniowe, są rosnące. Okazuje się, że im wyższe oceny uzyskują uczniowie, tym wyższe rozumienie deklarują w czasie lekcji. Podobnie jest ze studentami. Ta zależność jest jednak słabo rosnąca, a wśród uczniów liceów ogólnokształcących nieistotna statystycznie. W klasach liceum ogólnokształcącego zarejestrowaliśmy wiele takich sytuacji, gdy ta zależność była,4 W. Błasiak, R. Rosiek, Spectrum of physics lecture understanding, ICPE 2007, International Conference on Physics Education (abstracts), Marrakech 2007; R. Rosiek, Improving the efficiency of physics teaching, Perceptron, XV DIDMATTECH 2002, Nitra 2003; R. Rosiek, Spectrum of Students'Comprehension of Optics Lectures, XVI DIDMATTECH 2002, Olomouc 2003, s ; R. Rosiek, ICT Application at Fast Analysis of Perception Changes During Physics Lessons, DIDFYZ 2004, Rackova Dolina 2004.

20 Wykres 7. Deklarowane rozumienie wykładu przez poszczególnych studentów

21 Wykres 8. Zależności pomiędzy ocenami uzyskiwanymi z fizykia średnią wartością deklarowanego rozumienia względnego dla uczniów liceum ogólnokształcącego

22 Wykres 9. Zależności pomiędzy odchyleniem standardowym deklarowanego rozumienia a uzyskiwanymi ocenami z fizyki dla jednej z lekcji l>riemo >ll> >l ls l>iu» Aip t<>?sol'/\ą

23 Roman Rosiek 114 funkcją malejącą. W klasach o bardzo słabym przygotowaniu matematyczno-fizycznym uczniowie uzyskujący niskie oceny deklarowali wyższe rozumienie niż uczniowie wyżej oceniani przez nauczyciela. Ilustruje to wykres 8. Ten wynik ma istotne znaczenie dla metodyki nauczania przedmiotów uznawanych przez uczniów i studentów za trudne. Wykładowca powinien być bardzo ostrożny w interpretacji pozytywnych sygnałów słuchaczy dotyczących rozumienia przekazywanych im treści. Kolejny wynik, który zasługuje na uwagę, to związek dyspersji (indywidualnego zróżnicowania deklarowanych wartości rozumienia) z ocenami uczniów i studentów. Korelacja pomiędzy odchyleniem standardowym deklarowanego rozumienia uczniów i studentów a uzyskiwanymi przez nich ocenami jest we wszystkich grupach wiekowych (uczniowie gimnazjum, uczniowie liceum, studenci) ujemna. Im słabsi uczniowie, tym większe jest zróżnicowanie deklarowanego przez nich rozumienia. W naukach ścisłych brak zrozumienia, często nawet niewielkich partii materiału, ma ogromne znaczenie dla rozumienia całości. Szybkie wykrycie luk w rozumieniu uczniów i studentów daje szansę uniknięcia narastających trudności oraz niepowodzeń. Ten wynik można będzie w przyszłości wykorzystać do szybkiego zauważania uczniów i studentów mających problem z percepcją przekazywanych treści. Wykres 9 przedstawia przykład zależności pomiędzy odchyleniem standardowym a ocenami uczniów dla jednej z klas gimnazjalnych. Poziomą linią zaznaczono dwie różne wartości progu odchylenia standardowego, mogące posłużyć do celów identyfikacji uczniów słabych. Jest wysoce prawdopodobne, że wszyscy uczniowie powyżej tych progów wymagają szczególnej troski oraz indywidualnego wsparcia nauczyciela. Najbardziej zaskoczyły mnie wyniki uzyskane podczas rejestrowania za pomocą Perceptronu reakcji uczniów na bardzo wartościowe dydaktycznie w nauczaniu przedmiotów przyrodniczych sytuacje problemowe. Okazało się, że w klasach liceum ogólnokształcącego najwyższe rozumienie (z niewielką wartością dyspersji) deklarowali uczniowie, którzy uzyskiwali najniższe oceny z fizyki. Uczniowie z wyższymi ocenami byli znacznie bardziej krytyczni. To najprawdopodobniej świadectwo tego, iż część uczniów w liceach ogólnokształcących ma tak niski poziom krytycyzmu, że nie potrafi dostrzec trudności i oceniać wagi merytorycznej prezentowanych im zagadnień. Nie zauważają tego, że nie rozumieją. To niezwykle smutna konkluzja. Poddaje ona w wątpliwość dydaktyczną skuteczność stosowanych metod nauczania problemowego w sytuacjach, w których mamy do czynienia z dużymi grupami bardzo zróżnicowanych pod względem przygotowania merytorycznego słuchaczy. To wyraźny sygnał dla nauczycieli fizyki w liceach ogólnokształcących do zwiększenia wysiłków w celu indywidualizacji nauczania.

24 Propozycje pracy na przyszłość 115 Uzyskane w trakcie kilku ostatnich lat doświadczenia posłużą dalszym udoskonaleniom konstrukcyjnym i programowym Perceptronu. Wkrótce powstaną nowe wersje urządzenia oraz oprogramowania, które między innymi będą służyć do badania związku czasu potrzebnego uczniom na udzielenie odpowiedzi z poprawnością udzielanych odpowiedzi w testach wyboru. Oprócz wszechstronnych zapisów lekcji (miniaturowe kamery CCD) planujemy w przyszłości także rejestrację zachowań oraz reakcji uczniów, a przede wszystkim monitorowanie parametrów psychofizjologicznych dających się zarejestrować w sposób nieinwazyjny na powierzchni ciała słuchaczy. Obecnie powstaje zestaw PPRS (Personal Psychofyzjological Response System), który oprócz deklarowanych wartości rozumienia będzie rejestrował i analizował w czasie rzeczywistym takie parametry psychofizjologiczne, jak: toniczne zmiany rytmu serca (HRV), oddechu, zmiany konduktancji skóry (EDA), EEG (zapis i analiza fal mózgowych) studentów. W praktyce przedmiotem tych badań będzie analiza wpływu zmiennych psychologicznych w nauczaniu fizyki (stopień trudności zadań, dobór strategii nauczania, wielkość nagrody, poziom stresu, typ aktywności poznawczej, rodzaj nastawienia podmiotu, tempo nauczania) na wybrane zmienne psychofizjologiczne. Zmienne te traktowane jako wskaźniki procesów fizjologicznych, o których sądzi się, że ulegają zmianom pod wpływem czynników psychologicznych, pozwolą uzyskać informacje na temat pobudzenia emocjonalnego, aktywności poznawczej, subiektywnej oceny możliwości realizacji zadań, stosunku do treści wykładu. Badania pozwolą pozyskać informacje na temat procesów przebiegających poza świadomością badanych, co pozwoli na sformułowanie wniosków służących doborowi optymalnych form, treści i tempa nauczania. Pozyskane dane mogą być szczególnie istotne do celów poznawczych związanych z mechanizmami uczenia się i nauczania, a w praktyce mogą być bardzo pomocne w dążeniu do indywidualizacji nauczania. Zamiast badania korelacji deklarowanego rozumienia z ocenami uzyskiwanymi przez uczniów i studentów przeprowadzimy badanie korelacji deklarowanego rozumienia z wynikami specjalnie do tego celu przygotowanych testów sprawdzających wiedzę merytoryczną z zakresu rozumienia przekazywanych treści kształcenia. Planujemy takie modyfikacje oprogramowania, które pozwolą nauczycielowi/wykładowcy już po jednej lekcji/wykładzie w nieznanej grupie słuchaczy na podstawie pomiaru wartości odchylenia standardowego deklarowanego rozumienia rozpoznać uczniów/studentów, którzy mogą potrzebować pomocy w postaci dodatkowych instrukcji lub konsultacji. Dokonując modernizacji oprogramowania, warto także poszerzyć jego możliwości o opcje pozwalające na prezentację i natychmiastową analizę zmian wartości funkcji pierwszej pochodnej średniego deklarowanego rozumienia. Dotychczasowe obserwacje potwierdziły przydatność dydaktyczną tego typu in-

25 Roman Rosiek 116 formacji. Funkcja ta przekazuje najbardziej istotne informacje dla nauczyciela/wykładowcy na temat zmian zachodzących w umysłach słuchaczy podczas prowadzonych zajęć. Badanie przebiegu zmienności tej funkcji oraz empiryczne ustalenie progów wartości, które sygnalizują szczególnie istotne z dydaktycznego punktu widzenia zmiany, to przedmiot moich dalszych badań. Dotychczasowe analizy oraz zarejestrowane przeze mnie widma sugerują istnienie ujemnej korelacji pomiędzy poziomem wiedzy licealistów a wartościami deklarowanego przez nich rozumienia. Uważam, że warto kontynuować bardziej szczegółowe badania związku deklarowanego rozumienia z przygotowaniem merytorycznym uczniów liceów ogólnokształcących. Myślę, że niezbędnym elementem dalszych badań na tym poziomie powinno być uwzględnienie profilu klasy. Może to być przydatne w diagnozowaniu efektywności przeprowadzonych reform edukacyjnych w naszym kraju. Bibliografia Błasiak W., Rola szkolnych wymagań edukacyjnych w doskonaleniu samooceny uczniów, Niedziałki" 2001, nr 4. Błasiak W., Rosiek R., Didactic Measurement - New Possibilities, XV DIDMATTECH 2002, Nitra Błasiak W., Rosiek R., Badanie deklarowanego rozumienia wykładów przez uczniów szkół średnich, [w:] Komputer w edukacji, red. R. Morbitzer, Kraków Błasiak W., Rosiek R., Spectrum of physics łecture understanding, ICPE 2007, International Conference on Physics Education (abstracts), Marrakech Branden N., Sześć filarów poczucia własnej wartości, Łódź Januszewski A., Funkcje samoakceptacji w poznawaniu siebie i innych. Probłemy współczesnej psychołogii, Lublin Łukaszewski W., Osobowość: struktura i funkcje regulacyjne, Warszawa Majewicz P., Obraz samego siebie a zachowanie młodzieży niepełnosprawnej ruchowo, Kraków Niebrzydowski L., Obraz własnej osoby w świetle wypowiedzi badanych, Zeszyty Humanistyczne Uniwersytetu Gdańskiego" Niebrzydowski L., O poznawaniu i ocenie samego siebie, Warszawa Niemierko B., Między oceną szkolną a dydaktyką, Warszawa Niemierko B., Podnoszenie skuteczności kształcenia w Połsce, Projekt Centralnego Programu Badań Podstawowych na lata , Bydgoszcz Niemierko B., Pomiar wyników kształcenia ogólnego i zawodowego, Gdańsk Paśko J.R., Rosiek R., Badanie możliwości użycia Perceptronu do badania wpływu podania definicji na umiejętność zaszeregowania wzorów chemicznych, [w:] Badania w dydaktyce chemii, red. J.R. Paśko, Kraków Reykowski J., Osobowość jako centralny system regulacji i integracji czynności człowieka, [w:] Psychologia, red. T. Tomaszewski, Warszawa 1975.

26 Rosiek R., Improving the efficiency of physics teaching. Perceptron, XV DIDMATTECH , Nitra Rosiek R., Spectrum of Students'Comprehension of Optics Lectures, XVI DIDMATTECH 2002, Olomouc Rosiek R., ICT Application at Fast Analysis of Perception Changes During Physics Lessons, DIDFYZ 2004, Rackova Dolina Skórny Z., Mechanizm funkcjonowania samooceny a działalność wychowawcza i postępowanie korekcyjne, Ruch Pedagogiczny" Śnieżyński M., Dialog edukacyjny, Kraków Zaborowski Z., Podstawy wychowania zespołowego, Warszawa 1967.