Učitelji uporabljajo modele kot pripomočke pri razlagi znanstvenih pojavov, učenci pa pogosto oblikujejo lastne analogne modele, s katerimi prikazujejo svoje razumevanje. Modeli so pogosto edini način, s katerim lahko razložimo abstraktno znanstveno teorijo (Treagust, Chittleborough in Mamiala, 2002).
Treagust idr. (2002) so raziskovali, kako na učenje naravoslovja vpliva razumevanje učencev o vlogi znanstvenih modelov. V študiji so sodelovali učenci, ki pred izvedbo raziskave niso bili deležni posebnega pouka o modelih. Avtorji so želeli dobiti vpogled v razumevanje učencev o tem, kaj so modeli, kakšna je njihova vloga ter kako se uporabljajo in zakaj. Več kot polovica učencev je prepoznala potrebo po več znanstvenih modelih, ki bi zadostili posameznim vidikom. Kar 75 % učencev se je strinjalo, da mora biti model zelo podoben pravemu objektu.
To je v skladu z ugotovitvijo (Treagust idr., 2002), da večina učencev gleda na znanstvene modele kot na dvojnike realnosti. Večina učencev se tudi zaveda vrednosti vizualne predstavitve, ki jo zagotavljajo modeli, saj z njihovo pomočjo ustvarijo svoje mentalne modele in razumejo nove koncepte (Treagust idr., 2002).
V naši raziskavi nihče od učencev ni označil modelov za nekoristne. Kar 81,7 % učencev se zdi uporaba modelov zelo koristna, 17,4 % pa delno koristna. Tako kot v raziskavi, ki so jo izvedli Treagust idr. (2002), tudi v naši raziskavi učenci niso bili deležni posebnega pouka o modelih, a so razumeli koncept modeliranja in pri učni uri niso imeli težav.
S trditvijo, da so z uporabo modela pljuč bolje razumeli učno snov, se je v naši raziskavi strinjalo kar 96,5 % učencev. Chittleborought in Treagust (2009) sta ugotovila, da starejši učenci bolje razumejo naravo modelov in z njihovo pomočjo bolje razumejo učno snov.
Raziskovala sta, zakaj so modeli koristni pri učenju. V njuno raziskavo so bili vključeni učenci stari od 11 do 16 let. Zanimivi so rezultati, kjer kar 23 % enajstletnikov, 32 % dvanajstletnikov in 25 % trinajstletnikov model opiše kot natančen odraz realnosti. Ta odstotek se pri štirinajstletnikih zmanjša na 9 %. Na začetku izvedbe naše učne ure smo se z učenci pogovorili
40
o tem, kaj predstavlja model pljuč. Učenci so sami prepoznali, da model ni natančna kopija dihalnega sistema. Sami so tudi znali našteti več razlik med modelom in dejanskim dihalnim sistemom. Prepoznali so, da pljučni krili nista v obliki balona in nista videti kot dve vreči, ki sta napolnjeni z zrakom. Prav tako so prepoznali, da sapnik in sapnici nista dve cevki, kot je to predstavljeno s plastičnimi slamicami. Sami so tudi opozorili, da ima človek dve dihalni odprtini (nosi in usta), česar pri modelu pljuč ni. Tudi za rebra so ugotovili, da ne »objemajo«
pljuč in da so med njimi tudi medrebrne mišice. Med izvedbo učne ure so izpostavili tudi to, da je trebušna prepona v obliki kupole in ne ravna, kot jo prikazuje model pljuč. Prepoznavanje razlik med modelom in realnostjo smo žal obravnavali le ustno, tako da nimamo kvantitativnih podatkov, ki bi jih lahko analizirali. Bi bilo pa to smiselno narediti v nadaljnji raziskavi.
Pri raziskavi smo ugotovili, da učenci, ki so sami sestavili model, v primerjavi s tistimi, ki so dobili narejen model, niso dosegli boljših rezultatov pri nalogah, ki so se nanašale na vdih in izdih. Prav tako niso dosegli boljšega rezultata pri reševanju preizkusa znanja o dihalih. Pri vprašanju, ki se je nanašalo na zgradbo dihalne poti, so učenci, ki so dobili pripravljen model pljuč, dosegli več točk kot tisti, ki so ga sestavili sami. Vidimo, da, razen pri prepoznavanju delov dihalne poti, pri izvedbi naše učne ure ni bilo pomembno, ali so učenci sami sestavili model ali pa je bil ta že pripravljen. Ng idr. (2015) pa so v raziskavi inovativnega tridimenzionalnega modela za poučevanje anatomije srednjega ušesa ugotovili, da je bila skupina študentov medicine, ki je dobila 3D-model in bralni material o anatomiji ušesa, bolj samozavestna v svoji zmožnosti, da identificira strukture ušesa v primerjavi z drugo skupino, ki je dobila 2D-sliko in besedilo. Večina študentov je bila naklonjena modelu kot koristnemu učnemu orodju. V anatomskem kvizu pa je bila skupina s 3D-modelom precej boljša in je dosegla višji povprečni rezultat (65,1 %) v primerjavi z drugo skupino (32,4 %). Sklep študije je bil tudi, da je 3D-model poučevanja učinkovit pri kratkotrajnem priklicu, kar smo ugotovili tudi v naši raziskavi, saj so učenci po izvedeni učni uri uspešnejše reševali preizkus znanja o dihalih.
V prejšnjih dveh raziskavah so učenci uporabljali model kot prikaz kemijske strukture (Chittleborought in Treagust, 2009) in notranje zgradbe ušesa (Ng idr., 2015). Raziskava Won idr. (2014) pa se je nanašala na model pljuč. Raziskovali so, kako učenci povezujejo različne modele pri razlagi svojega razumevanja mehanizma človeškega dihanja. Prav tako kot pri naši raziskavi so se Won idr. (2014) osredotočili na mehanizem vdiha in izdiha. Osredotočili so se na en razred, pri katerem je imel učitelj štiri šolske ure časa, da učencem predstavi mehanizem dihanja. Najprej jim je pokazal model pljuč in jim razložil, kakšne so njegove prednosti in slabosti, ter jim z njim prikazal, kako se ob premikanju gumijaste bariere (ki prikazuje trebušno prepono) polnita in praznita balona (ki prikazujeta pljuča). Učenci so si v naslednji učni uri sami prebrali in ogledali sliko v učbeniku, ki je prikazovala vdih in izdih. Po opravljenih intervjujih z učenci so ugotovili, da sodelujoči učenci za prikaz svojega razumevanja niso uporabili slike in zapisa iz učbenika, ampak model pljuč, saj ga je pri pouku predstavil učitelj.
Ko so poskušali združiti dve predstavitvi (model pljuč in sliko s prikazom dihanja), so se osredotočili na povezavo ustreznega dela telesa pri anatomskem prikazu in funkcijo, ki jo prikazuje model pljuč. Tako je imel model pljuč pomembno vlogo pri konstruiranju njihovega razumevanja koncepta vdiha in izdiha. Le dve učenki sta izbrali sliko anatomskega prikaza (bolj kompleksna reprezentacija) kot model (enostavnejša predstavitev). Namesto da bi ugotovili neposredno medsebojno povezavo med predstavitvama, sta se posvetili različnim vidikom vsake predstavitve. Ovrednotili sta vsako posebej in prepoznali glavne cilje ter
41
omejitve vsake predstavitve. Tako sta bolj učinkovito razložili koncept mehanizma dihanja.
Tudi pri naši raziskavi smo razložili prednosti in slabosti modela, preizkus znanja o dihanju pa je vseboval skico, ki je prikazovala mehanizem vdiha in izdiha. Učenci so morali iz skice sklepati, kaj prikazuje, in utemeljiti svojo izbiro. Pred izvedbo je 57,1 % učencev pravilno prepoznalo, kaj prikazuje slika, po izvedbi učne ure pa 66,1 % učencev. Učenci so najpogosteje pojasnili, da so vdih in izdih prepoznali po položaju trebušne prepone. Med odgovarjanjem na vprašanje so lahko uporabili model pljuč in si tako skušali pomagati pri prepoznavi prave skice.
Žal pa smo imeli pri naši raziskavi na voljo le eno učno uro in nismo mogli tako podrobno prikazati povezav med modelom pljuč in skico, kot so lahko to naredili pri raziskavi Won idr.
(2014).
Z modelom vzbujamo in vzdržujemo pozornost na pomembne dražljaje oz. sporočila, za katere želimo, da se učencem bolj vtisnejo v spomin (Požarnik, 2000). Stražišar (2006) razloži, da se informacija lažje shrani v dolgotrajni spomin, če je vidna, slušna ali kinestetična. Pri izvedbi naše ure smo izpolnili vse tri postavke. Učenci so z uporabo modela dobili kinestetično izkušnjo, z razlago so dobili slišno izkušnjo, s predstavitvijo na drsnicah in slikovnim gradivom pa tudi vidno izkušnjo.
Učenci se z dihanjem srečajo že pri naravoslovju. Šteh (2004) izpostavi, da je konstruktivističen pouk kumulativen proces, pri katerem učenec gradi svoje znanje na predznanju in izkušnjah. Kakovosten model predstavlja dogodek ali proces in ne objekta (»Ambitious science teaching, 2015). Zato bi lahko izdelavo modela (v našem primeru) povezali s preiskovalnim učenjem, kjer bi se učenci srečali s problemom, na primer, kako pride cigaretni dim pri pasivnem kajenju do pljuč. Preiskovalno učenje spada med kognitivne metode učenja (Yilmaz, 2011), pri katerih se učenci soočijo s problemom, postavijo hipoteze, zberejo nove informacije, analizirajo podatke in jih organizirajo ter preizkusijo svojo hipotezo (Gillani, 2003). V povezavi s konstruktivističnim pristopom, pri katerem je pozornost usmerjena na to, kako učenec razmišlja, kako oblikuje obstoječa pojmovanja in kako pojme smiselno povezuje (Požarnik, 2000), bi lahko učenci, ko jih učitelj sooči s problemom, narisali, kako pride cigaretni dim do pljuč, in učitelj bi tako videl, kakšne napačne predstave imajo. V sklopu preiskovalnega učenja pa bi izdelali model, s katerim bi preizkusili svojo hipotezo. Učenci bi na koncu razmislili o svojem učenju in tako ugotovili, kakšne napačne predstave so vsebovali njihovi mentalni modeli in jih z novim znanjem reorganizirali.
Če se učenci večkrat srečajo z modeli in modeliranjem, se njihovo razumevanje modelov kot generativnih orodij za napovedovanje in pojasnjevanje izboljšuje. Iz stopnje, kjer vidijo model le kot sredstvo za opisovanja pojava drugim in ponazarjanje ene same prave ideje, lahko preidejo na višje stopnje, kjer modele spontano konstruirajo in jih uporabljajo na različnih področjih, da z njimi podprejo svoje lastno razmišljanje. Model tako ne služi samo kot orodje, s katerim lahko razložimo pojav, temveč tudi kot napovedovalno orodje, ki ga lahko uporabimo za reševanje vprašanj (Schwarz idr., 2009). Zagotovo je to za učitelje in učence velik izziv.
Učenci se morajo spoznati z novim načinom razmišljanja in pristopom k učenju. Učitelj pa mora načrtno takšnemu načinu dela posvetiti več časa. Če bi pogosteje uporabljali takšen način poučevanja, bi učitelj spoznal mentalne modele učencev in jih lažje usmerjal, učenci pa bi bolj samostojno gradili svoje znanje.
42