Súčasné vedy o učení sa v kontexte prípravy budúcich učiteľov fyziky

Základné informácie

Tematická oblasť: komisia č. 3 pre obsahovú integráciu a diverzifikáciu vysokoškolského štúdia

Názov projektu (slovenský): Súčasné vedy o učení sa v kontexte prípravy budúcich učiteľov fyziky

Názov projektu (anglický): Contemporary learning sciences in the context of the pre-service physics teachers training

Začiatok riešenia projektu: 2025

Koniec riešenia projektu: 2027

Stav projektu: Financovaný/riešený

Číslo projektu: 003UK-4/2025

Vedúci projektu: doc. RNDr. Peter Demkanin, PhD.

Vysoká škola: Univerzita Komenského v Bratislave

Pracovisko: Fakulta matematiky, fyziky a informatiky

Anotácia projektu v slovenskom jazyku

V druhej polovici 20. storočia boli teórie vzdelávania významným spôsobom ovplyvnené výsledkami práce empirických psychológov, ako napríklad Piagetom, Brunerom, Maslowom, Bloomom. V súčasnosti sa javí ako celkom zrejmé, že časť teoretického pozadia v rámci procesov učenia sa presúva do oblasti edukačných neurovied. Podobne ako rozvoj neurovied súvisí s pokrokom v medicínskom zobrazovaní mozgu a rozvojom digitálnych technológií spracovávajúcich veľké množstvá dát z tohto zobrazovania, aj do škôl sa v ostatných desaťročiach dostali kvalitné a cenovo dostupné prístroje umožňujúce merať vlastnosti javov prebiehajúcich v prírode a v technických zariadeniach. Komplexné prostredia počítačom podporovaného prírodovedného laboratória umožňujú skúmať reálne deje, ako aj tvoriť matematické modely dejov s výstupmi vo forme interaktívnych animácií týchto javov aj vo forme grafických závislostí vybraných vlastností týchto javov a dejov. V mnohých školách nielen na Slovensku vnímame nízky záujem žiakov o STEM vzdelávanie súvisiaci s nízkou mierou relevancie obsahu a metód učenia sa. Zároveň, mnohí žiaci (a tiež niektorí učitelia) vnímajú používanie digitálnych technológií iba ako spestrenie vyučovania a nie ako integrálnu súčasť vzdelávania.

Záujem o štúdium učiteľstva fyziky je na Slovensku extrémne nízky, a to saj v porovnaní so záujmom o učiteľstvo iných prírodovedných predmetov. Dôvody tohto nízkeho záujmu sú známe. V ostatných rokoch sa podstatným spôsobom prehĺbilo poznanie v týchto oblastiach, najmä vo vedách o učení sa, edukačných neurovedách, v teórii vyučovania fyziky i v odborových didaktikách.  Metódy využívajúce školské počítačom podporované prírodovedné laboratórium a súčasné teórie skefoldingu žiakov sú úspešne využívané už viacero rokov na niektorých základných a stredných školy, ich prienik do vysokoškolského kurzu fyziky je však často iba na úrovni použitia technológií, bez príslušných metodík. Tento projekt si kladie za cieľ inovovať prípravu budúcich učiteľov fyziky a pripraviť prostredie pre inovácie prípravy učiteľov ďalších prírodovedných predmetov a matematiky aplikovaním súčasného poznania edukačných neurovied v prostredí, v ktorom je používanie technológií počítačom podporovaného prírodovedného laboratória jeho integrálnou súčasťou. Cieľ plánujeme dosiahnuť úpravami obsahu a metód prípravy budúcich učiteľov fyziky a tiež v rámci inovačného a rozširujúceho vzdelávania učiteľov z praxe.

Jedným z plánovaných výstupov je komplexná multimediálna vysokoškolská učebnica využívajúca také štruktúrovanie textov a ďalších multimediálnych materiálov, ktoré je založené na výsledkoch nedávnych výskumov, a to spôsobom, aby sa podporil metakognitívny pohľad študentov na ich vlastné vzdelávanie a aby sa zvýšilo sebavedomie (self-efficacy) študentov v oblasti dôvery vo vlastné schopnosti. Ďalším výstupmi budú nová učebnica Atómová a jadrová fyzika pre učiteľov a inovovaný kurz Základy fyziky pre prvý ročník štvorročného bakalárskeho štúdia, ktorý nám slúži ako modelový príklad prípravy maturantov. V projekte plánujeme nadviazať najmä na naše predchádzajúce aktivity, ktoré vyústili do zavedenia predmetov Fyzika zážitkom, Fyzika ako súčasť prírodovedného vzdelávania a Vybrané kapitoly súčasných vied o učení sa. Plánujeme využívať štruktúrovanie materiálov založené na teórii piatich pilierov mysle (Tokuhama-Espinosa), teórie distribuovaného skefoldingu, teóriu Knowledge-in-Pieces (diSessa), nový Štátny vzdelávací program pre základné školy a vzdelávací program medzinárodnej organizácie International Baccalaureate.

Anotácia projektu v anglickom jazyku

In the second half of the 20th century, educational theories were significantly influenced by the results of empirical psychologists such as Piaget, Bruner, Maslow, and Bloom. Nowadays, it seems evident that part of the theoretical background in learning processes is moving into educational neuroscience. Just as the development of neuroscience is related to the progress in medical imaging of the brain and the development of digital technologies processing large amounts of data from this imaging, in the last decades, high-quality and affordable instruments have allowed the measurement of the properties of phenomena occurring in nature and technical devices have reached schools. The complex environments of the computer-supported natural science laboratory make it possible to investigate real-world events, as well as to create mathematical models of events with outputs in the form of interactive animations of these events and the form of graphic dependencies of selected properties of these events and events. In many schools, not only in Slovakia, we perceive pupils' low interest in STEM education due to the low relevance of content and learning methods. At the same time, many students (and some teachers) perceive digital technologies only as a variety of teaching, not as an integral part of education.

Interest in teaching physics is extremely low in Slovakia, especially compared to interest in teaching other science subjects. The reasons for this low interest are known. In recent years, knowledge in these areas has been significantly deepened, especially in the learning sciences, educational neurosciences, the theory of teaching physics, and subject-area didactics. Methods using the school's computer-supported science laboratory and current theories of student scaffolding have been successfully used for several years in some elementary and secondary schools. However, their transfer into the university physics course is often only at the level of technology use, without appropriate methodologies. This project aims to innovate the training of future physics teachers and prepare the environment for innovations in the training of other science subjects and mathematics teachers by applying the current knowledge of educational neuroscience in an environment in which computer-supported science laboratory technologies are an integral part. We plan to achieve the goal by modifying the content and methods of training future physics teachers and using innovation and extended studies of in-service teachers.

One of the planned outputs is a comprehensive multimedia college textbook using such structuring of texts and other multimedia materials, which is based on the results of recent research, in a way to support students' metacognitive view of their learning and to increase students' self-efficacy in the area of confidence in own abilities. Other outputs will be a new textbook, Atomic and Nuclear Physics, for teachers and an updated course, Fundamentals of Physics, for the first year of a four-year bachelor's degree, which serves us as a model example of high school graduates' training. In the project, we plan to build on our previous activities, which resulted in introducing Physics by experience, Physics as part of science education, and Selected chapters of contemporary learning sciences. We plan to use the structuring of materials based on the theory of the five pillars of the mind (Tokuhama-Espinosa), the theory of distributed scaffolding, the theory of Knowledge-in-Pieces (diSessa), the new National Curriculum for elementary schools, and the educational program of the international organization International Baccalaureate.

Finančná dotácia z MŠVVaŠ SR v rámci KEGA

	Finančná dotácia z MŠVVaŠ SR v rámci KEGA	Kapitálové výdavky v €
Čerpané v roku 2026	6 795,00	0,00