Rafał Jakubowski Metoda projektów w uczeniu się i nauczaniu fizyki w gimnazjum Autoreferat rozprawy doktorskiej napisanej pod kierunkiem prof. dr hab. Stanisława Dylaka z Zakładu Pedeutologii Wydział Studiów Edukacyjnych Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Poznań 2016
STRUKTURA PREZENTACJI Inspiracje teoretyczne Badania własne Wyniki badań Wnioski
Inspiracje teoretyczne Metoda projektów Nauczanie problemowe Cykl nauczania i uczenia się według Go Lab Lekcyjne zadanie projektowe LZP
Projekt edukacyjny Inspiracje teoretyczne Zespołowe, planowe działanie uczniów, mające na celu rozwiązanie konkretnego problemu i jego prezentację, z zastosowaniem różnorodnych metod. John. A. Stevenson o projekcie: celem podstawowym podejmowanych działań jest zmiana postawy, a nie gromadzenie wiedzy, nabywanie wiedzy następuje drogą rozumowania, a nie poprzez pamięciowe przyswajanie.
Inspiracje teoretyczne J. Dewey Uczenie się oparte na działaniu H. Barrows Nauczanie problemowe PBL na Uniwersytecie Medycznym Mc Master w Kanadzie W. Okoń Uczenie się przez odkrywanie (synonim grupy metod samodzielnego dochodzenia do wiedzy do których należą m.in. klasyczna metoda problemowa, metoda przypadków, metoda sytuacyjna, gry dydaktyczne) Cz. Kupisiewicz O efektywności nauczania problemowego Problemowa metoda laboratoryjna
Inspiracje teoretyczne IBSE, PBL, EBL, MBL IBSE - Inquiry Based Science Education nauczanie uczenie się przedmiotów przyrodniczych przez dociekanie naukowe lub przez odkrywanie.
Inspiracje teoretyczne Projekty Unii Europejskiej promujące nauczanie i uczenie się poszukujące: Akademia Uczniowska CEO Establish Fibonacci Go Lab SAILS http://www.ceo.org.pl/pl/au 40 000 uczniów i 1500 nauczycieli z 300 gimnazjów z całej Polski http://www.establish-fp7.eu http://www.fibonacci-project.eu www.go-lab-project.eu www.sails-project.eu Amerykańska organizacja non-profit 1200 inspiracji projektów www.sciencebuddies.org
Inspiracje teoretyczne Cykl problemowego uczenia się według Go - lab
Inspiracje teoretyczne Jakie czynniki mają wpływ na wyniki uczenia się? Meta-analizy Hattiego Lepsze zrozumienie one size does not fit all 138 czynników mających wpływ na wyniki uczenia się - Oczekiwania uczniów (1) - Program Piageta (2) - Dyskusje (7) - Informacja zwrotna (10) http://visible-learning.org/hattie-ranking-influences-effect-sizes-learning-achievement
Inspiracje teoretyczne Zapotrzebowanie na nowy paradygmat edukacji Inspire Then Educate National Center for Earth and Space Science Education NASA (Narodowa Agencja Kosmiczna USA) ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) Ameryka i świat będzie potrzebował nowej generacji naukowców, matematyków i inżynierów w celu zapewnienia kontynuacji podróży poza księżyc Inspirowanie nowej generacji kosmicznych odkrywców W. von Braun
Inspiracje teoretyczne Zapotrzebowanie na nowy paradygmat uczenia się nauczania Inspiring the Next Generation of Innovators and Technologists Myślenie krytyczne Kreatywność Praca w grupie Rozumienie międzykulturowe Komunikacja Technologia Rozwój własny
Inspiracje teoretyczne Lekcyjne zadanie projektowe LZP Pytanie badawcze Hipoteza Doświadczenie Wnioski 1. Postawienie pytania badawczego. 2. Sformułowanie odpowiedzi na pytanie badawcze czyli podanie hipotezy. 3. Zaproponowanie i przeprowadzenie doświadczenia w celu weryfikacji hipotezy. 4. Wnioski.
Badania własne Cele badań Poznawczy określenie skuteczności pedagogicznej metody projektów LZP Teoretyczny opracowanie koncepcji organizacji prowadzenia typowych lekcji problemowych opartych na LZP Praktyczny rozpropagowanie i wdrożenie modelu lekcyjnych zadań projektowych LZP do praktyki szkolnej
Badania własne Główny problem badawczy Jaka jest skuteczność pedagogiczna metody projektów opartych na lekcyjnych zadaniach projektowych LZP w nauczaniu i uczeniu się fizyki przez uczniów w gimnazjum?
Badania własne Zmienne Niezależna Metoda projektów oparta na lekcyjnym zadaniu projektowym LZP Zależna Skuteczność pedagogiczna - efekty realizacyjne - efekty kształcące Skuteczność pedagogiczna metody projektów opartej na LZP to osiągnięte przez uczniów efekty realizacyjne (produkty projektowe) oraz efekty kształcące (wiedza operatywna, postawy i rozumowanie)
Badania własne Szczegółowe problemy badawcze 1. Jaka jest skuteczność metody projektów w wykonaniu produktów projektowych z fizyki przez uczniów? 2. Jaka jest skuteczność metody projektów w zakresie kształtowania i rozwijania wiedzy operatywnej (czynnej)? 3. Jaka jest skuteczność stosowania metody projektów w zakresie kształtowania postaw wobec fizyki i uczenia się fizyki? 4. Jaka jest skuteczność stosowania metody projektów w zakresie określonego poziomu rozumowania naukowego uczniów?
Badania własne Hipoteza Stosowanie metody projektów przyczynia się do osiągnięcia zadowalających (powyżej 0,5 współczynnika łatwości) wyników uczenia się w zakresie efektów realizacyjnych i kształcących, w skład których wchodzą procesy konstruowania wiedzy, rozwijania rozumowania naukowego, nabywania umiejętności i kształtowania postaw poznawczych uczniów.
Badania własne Hipotezy szczegółowe 1. Uczniowie pracujący metodą projektów osiągają zadowalające wyniki w odniesieniu do stanu sprzed pracy metodą projektów odnośnie efektów realizacyjnych tj. zaplanowania, realizacji i prezentacji lekcyjnego zadania projektowego LZP. 2. W wyniku pracy metodą projektów uczniowie osiągają wyższy poziom w zakresie rozwijania i kształtowania wiedzy operatywnej (czynnej). 3. Stosowanie metody projektów sprzyja kształtowaniu pozytywnych postaw nauczania i uczenia się fizyki. 4. W wyniku pracy metodą projektów uczniowie osiągają wyższy poziom rozumowania naukowego.
Przebieg badań Badania własne Badane Efekty realizacyjne (Produkty projektu) Metoda Projektów LZP Grupa E Badane Efekty kształcące (Zmiany w: - wiedzy operatywnej, - postawach, - rozumowaniu)
Dobór próby badawczej Badania własne WIEŚ MIASTO Gimnazjum G N = 53 Gimnazjum W N = 46 Gimnazjum O N = 26 Klasa I Grupa eksperymentalna LZP Klasa II A Grupa eksperymentalna LZP Klasa II B Grupa eksperymentalna LZP Klasa I Grupa eksperymentalna LZP Klasa II Grupa eksperymentalna LZP Klasa I Grupa eksperymentalna LZP Klasa III Grupa eksperymentalna LZP
Wyniki badań Analiza efektów realizacyjnych dla grupy LZP (N=125) Efekty realizacyjne 1. Adekwatność hipotez uczniowskich 2. Opis doświadczenia 3. Przebieg doświadczenia 4. Wskazanie zmiennych niezależnych 5. Wskazanie zmiennych zależnych 6. Wskazanie zmiennych kontrolnych 7. Dokumentacja doświadczenia 8. Wnioski z doświadczeń 9. Uzasadnienie wniosków 10. Ocena uczniowska produktu
Współczynnik łatwości Wyniki badań Analiza efektów realizacyjnych dla grupy LZP (N=125) Współczynnik łatwości poszczególnych kategorii efektów realizacyjnych Wyniki LZP (N=125) 0,9 0,8 0,81 0,74 0,76 0,7 0,65 0,6 0,65 0,65 0,6 0,5 0,53 0,49 0,49 0,4 0,3 0,2 0,1 0 1. Adekwatność hipotez 2. Opis doświadczenia 3. Przebieg doświadczenia 4. Wskazanie zmiennych niezależnych 5. Wskazanie zmiennych zależnych 6. Wskazanie zmiennych kontrolnych 7. Dokumentacja doświadczenia 8. Wnioski 9. Uzasadnienie z doświadczeń wniosku 10. Ocena uczniowska produktu Efekty realizacyjne
Liczebność uczniów Wyniki badań Analiza efektów realizacyjnych dla grupy LZP (N=125) Analiza rozkładu punktowego wyników efektów realizacyjnych Rozkład punktowy liczby uczniów od uzyskanych punktów N=125 30 28 25 20 18 15 12 10 5 2 1 7 1 1 1 5 4 3 6 6 3 3 3 5 4 6 1 1 4 0 0 1 4 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 34 35 Liczba uzyskanych punktów
Współczynnik łatwości Wyniki badań Analiza efektów realizacyjnych dla grupy LZP (N=125) Współczynnik łatwości efektów realizacyjnych LZP w kategorii szkół 1 0,94 0,95 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,85 0,73 0,7 0,61 0,67 0,85 0,73 0,69 0,68 0,69 0,64 0,68 0,41 0,52 0,65 0,53 0,4 0,61 0,46 0,41 0,74 0,67 0,6 0,53 0,42 0,81 0,64 0,57 0,2 0,1 0 1. Adekwatność hipotez 2. Opis doświadczenia 3. Przebieg doświadczenia 4. Wskazanie zmiennych niezależnych 5. Wskazanie zmiennych zależnych 6. Wskazanie zmiennych kontrolnych 7. Dokumentacja doświadczenia 8. Wnioski z doświadczenia 9. Uzasadnienie wniosków 10. Ocena produktu Efekty realizacyjne GG GW GO
Współczynnik łatwości Wyniki badań Analiza efektów realizacyjnych dla grupy LZP (N=125) Współczynnik łatwości efektów realizacyjnych LZP w kategorii płci Wyniki LZP ze względu na płeć 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,81 0,76 0,66 0,58 0,76 0,67 0,66 0,51 0,7 0,56 0,58 0,45 0,54 0,4 0,76 0,68 0,51 0,43 0,76 0,53 0,2 0,1 0 1. Adekwatność hipotez 2. Opis doświadczenia 3. Przebieg doświadczenia 4. Wskazanie zmiennych niezależnych 5. Wskazanie zmiennych zależnych 6. Wskazanie zmiennych kontrolnych 7. Dokumentacja doświadczenia 8. Wnioski z doświadczeń 9. Uzasadnienie wniosku 10. Ocena uczniowska produktu Efekty realizacyjne chłopcy dziewczęta
Wyniki badań Analiza efektów kształcących Wiedza operatywna i umiejętności 1. Znajomość pojęć, faktów i praw fizycznych 2. Wykonanie zadania wymagającego wyszukania określonej informacji 3. Zaprojektowanie i wykonanie doświadczenia adekwatnie do zadania 4. Samodzielne operowanie informacją: analizowanie i jej opracowanie 5. Podejmowanie adekwatnych działań w LZP 6. Publiczne przedstawianie efektów pracy uczniów 7. Udzielanie ustnych odpowiedzi dotyczących wiedzy operatywnej: faktów, praw i pojęć z fizyki podczas wykonywania LZP 8. Ocena produktu (nauczycielska)
Współczynnik łatwości Wyniki badań Analiza efektów kształcących Wiedza operatywna i umiejętności Efekty kształcące - wiedza operatywna (N=125) 0,66 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,65 0,64 0,64 0,64 0,63 0,62 0,61 0,61 0,6 0,59 1. Znajomość pojęć, faktów i praw fizycznych 2. Wykonanie zadania wymagającego wyszukania określonej informacji 3. Zaprojektowanie i wykonanie doświadczenia adekwatnie do zadania 4. Samodzielne zdobywanie nowej wiedzy: szukanie informacji, analizowanie jej oraz opracowanie 5. Podejmowanie adekwatnych działań 6. Publicznie przedstawiane efekty pracy uczniów 7. Udzielane odpowiedzi ustne na pytania dotyczące faktów, praw i pojęć z fizyki podczas trwania projektu 8. Ocena produktu Kategorie wiedzy operatywnej
Liczebność uczniów Wyniki badań Analiza efektów kształcących Wiedza operatywna i umiejętności N=125 35 33 30 29 25 21 20 16 15 10 11 7 10 9 5 1 1 1 1 1 2 3 3 3 3 3 2 1 2 5 4 2 3 2 0 0 8 20 22 23 24 25 26 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 45 46 47 48 47 48 Liczba uzyskanych punktów
Analiza efektów kształcących Postawy Wyniki badań Kategoria AZF Odsetek uczniów zgadzających się Średnia (%) LZP 2014 Pretest Posttest Radość z uczenia się 67,96% 69,90% Związek uczenia się nauk przyrodniczych z przyszłą karierą naukową 67,44% 67,20% Pewność siebie w naukach przyrodniczych 58,60% 69,64% Związek przyszłości zawodowej i jej możliwych powiązań z naukami przyrodniczymi 60,50% 76,03% Zainteresowanie naukami przyrodniczymi poza szkołą 69,12% 67,15%
Wyniki badań Analiza efektów kształcących Postawy Związek przyszłości zawodowej i jej możliwych powiązań z naukami przyrodniczymi (N=125) 60,50% 76,03% 0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00% 70,00% 80,00% Pretest Posttest
Współczynnik łatwości Analiza efektów kształcących Rozumowanie naukowe N=93 Wyniki badań Wyniki Testu Lawsona w preteście październik 2013 i postteście odroczonym maj 2015 0,8 0,7 0,71 0,6 0,5 0,4 0,47 0,4 0,48 0,33 0,33 0,41 0,3 0,2 0,22 0,28 0,26 0,25 0,29 0,3 0,1 0,14 0 1. Zachowanie materii i objętości 2. Rozumowanie proporcjonalne 3. Kontrola zmiennych 4. Rozumowanie probablistyczne Poziomy rozumowania 5. Rozumowanie korelacyjne 6. Rozumowanie hipotetyczno - dedukcyjne Wynik ogólny Pretest Posttest
Współczynnik łatwości Analiza efektów kształcących Rozumowanie naukowe N=93 Wyniki badań 0,8 0,7 0,71 Wyniki Testu Lawsona w preteście październik 2013 i postteście odroczonym maj 2015 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,47 0,22 0,14 0,48 0,4 0,33 0,33 0,28 0,29 0,3 0,26 0,25 0,41 0,1 0 1. Zachowanie materii i objętości 2. Rozumowanie proporcjonalne 3. Kontrola zmiennych 4. Rozumowanie probablistyczne Poziomy rozumowania 5. Rozumowanie korelacyjne 6. Rozumowanie hipotetyczno - dedukcyjne Wynik ogólny Pretest Posttest
Wnioski Wnioski z wyników badań Zgodnie z hipotezą główną można stwierdzić, iż metoda projektów jest skuteczną metodą nauczania i uczenia się fizyki w gimnazjum oraz kształtuje zadowalające (powyżej 0,5 współczynnika łatwości) wyniki uczenia się w zakresie efektów realizacyjnych i kształcących. Mimo wysokiej skuteczności pedagogicznej metody projektów oraz dużego nią zainteresowania istnieje jednak 25% grupa uczniów, która nie chce się uczyć, i nie jest gotowa podjąć trudu i wysiłku uczenia się rzeczy nowych nazywana w badaniach PISA grupą uczniów zagrożoną wykluczeniem społecznym.
Wnioski Wnioski z wyników badań (odnośnie hipotez szczegółowych efekty realizacyjne) Uczniowie pracujący metodą projektów wykazują zmiany w odniesieniu do stanu sprzed pracy metodą projektów odnośnie efektów realizacyjnych. Efekty realizacyjne wpływają pozytywnie na kształtowanie i rozwijanie wiedzy operatywnej oraz poziom rozumowania, gdy są nimi produkty użyteczne dla innych, dające uczniowi bezpośrednią satysfakcję i chęć do dalszej nauki. Zadania realizacyjne dają lepsze przygotowanie do praktycznego wykorzystania wiedzy czynnej.
Wnioski Wnioski z wyników badań (odnośnie hipotez szczegółowych efekty realizacyjne) Podczas pracy metodą projektów według LZP następuje nacisk na zadania realizacyjne. To dzięki działaniu, uczniowie wykonują wspaniałe produkty projektowe, wykorzystując przy tym cykl badawczy, w którym stawiali pytania badawcze, formułowali hipotezy, projektowali doświadczenia aby potwierdzić lub obalić hipotezy, wyprowadzali wnioski i prezentowali wyniki. Cykl badawczy przebiegał na średnim poziomie, w którym współczynnik łatwości podejmowanych działań wyniósł ponad 0,6 z tym iż chłopcy uzyskali wynik 0,53 a dziewczęta 0,76 zaś średnia ocena produktu wyniosła 0,65. Najsłabiej wypadło dokumentowanie LZP i wyniosło 0,4. Związane to jest z niewielkim doświadczeniem uczniów w zakresie raportowania swojej pracy.
Wnioski Wnioski z wyników badań (odnośnie hipotez szczegółowych efekty kształcące) W wyniku pracy metodą projektów uczniowie osiągają zadowalający poziom (powyżej 0,5 współczynnika łatwości) w zakresie kształtowania wiedzy operatywnej (czynnej) Podczas pracy metodą projektów poprzez LZP uczniowie nabywają wiedzę operatywną (czynną) dzięki stosowanej metodzie problemowej PBL i poszukującej IBSE (rozwijają: znajomość pojęć, faktów i praw fizycznych, wykonywanie zadań wymagających wyszukania określonej informacji, projektowanie i wykonanie doświadczeń adekwatnie do zadania, samodzielne operowanie informacją: analizowanie i jej opracowanie, podejmowanie adekwatnych działań w LZP, publiczne przedstawianie efektów pracy uczniów, udzielanie ustnych odpowiedzi dotyczących wiedzy operatywnej: faktów, praw i pojęć z fizyki podczas wykonywania LZP, jakość wykonania produktu projektu). Nabywanie wiedzy operatywnej przebiegało na poziomie bliskim 0,65 w którym najsłabiej wypadło publiczne przedstawianie efektów pracy uczniów i wyniosło 0,61.
Wnioski Wnioski z wyników badań (odnośnie hipotez szczegółowych efekty kształcące) Metoda projektów kształtuje pozytywne postawy nauczania i uczenia się fizyki. Podczas pracy metodą projektów poprzez LZP następują pozytywne zmiany postaw uczniów z tych, którzy nie chcieli się uczyć na tych, którym uczenie się metodą projektów daje radość uczenia się fizyki.
Wnioski Wnioski z wyników badań (odnośnie hipotez szczegółowych efekty kształcące) W wyniku pracy metodą projektów uczniowie osiągają wyższy poziom rozumowania naukowego. Podczas pracy metodą projektów poprzez LZP uczniowie osiągają wyższy poziom rozumowania po długotrwałym stosowaniu metody. W I etapie stosowania LZP, następuje spadek ogólnych wyników na rozumowanie naukowe z powodu deautomatyzacji umiejętności uczenia się poprawa wyników następuje po dłuższym okresie stosowania LZP wzrost współczynnika łatwości rozumowania (o 10%) w wynikach końcowych, po roku stosowania metody projektów.
Najbliższe zamierzenia Wnioski Wykonanie eksperymentu pedagogicznego w Gimnazjum w Gorzycach Wielkich Prace nad projektem Space Awareness Rozwijanie i propagowanie uczenia się i nauczania PBL oraz metody projektów poprzez LZP Dziękuję za uwagę
Rafał Jakubowski Metoda projektów w uczeniu się i nauczaniu fizyki w gimnazjum Autoreferat rozprawy doktorskiej napisanej pod kierunkiem prof. dr hab. Stanisława Dylaka z Zakładu Pedeutologii Wydział Studiów Edukacyjnych Uniwersytet im. Adama Mickiewicza Poznań 2016