Poučevanje, predmetno poučevanje
Ksenija Tajnšek
ODNOS OSNOVNOŠOLCEV V SAVINJSKI DOLINI DO BIOLOGIJE IN NJIHOVO ZNANJE O PROCESU FOTOSINTEZE
Magistrsko delo
Ljubljana, 2018
Poučevanje, predmetno poučevanje
Ksenija Tajnšek
ODNOS OSNOVNOŠOLCEV V SAVINJSKI DOLINI DO BIOLOGIJE IN NJIHOVO ZNANJE O PROCESU FOTOSINTEZE
Magistrsko delo
Mentor: izr. prof. dr. JELKA STRGAR
Ljubljana, 2018
»Najbolj pomembni in uspešni ljudje na svetu mislijo vnaprej, zato si ustvarijo svojo podobo, potem se lotijo njenega natančnega uresničevanja,
tu jo dopolnijo, tam nekaj malega dodajo, spremenijo kakšno malenkost, toda nenehno gradijo – nenehno gradijo.«
(Robert Collier)
Opravljeno je bilo v Skupini za biološko izobraževanje Oddelka za biologijo Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani. Za mentorico je bila imenovana izr. prof. dr. Jelka Strgar.
Komisija za oceno in zagovor:
Predsednik: doc. dr. Iztok Tomažič
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo Recenzent: izr. prof. dr. Alenka Gaberščik
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo Mentorica: izr. prof. dr. Jelka Strgar
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo
Podpisana se strinjam z objavo svoje naloge v polnem besedilu na spletni strani Digitalne knjižnice Biotehniške fakultete Univerze v Ljubljani. Izjavljam, da je naloga, ki sem jo oddala v elektronski obliki, identična tiskani različici.
Datum zagovora:
Naloga je rezultat lastnega raziskovalnega dela.
Ksenija Tajnšek
ZAHVALA
Zahvaljujem se svoji mentorici izr. prof. dr. Jelki Strgar za pomoč, usmerjanje in podporo, ki mi jo je nudila med pisanjem magistrske naloge.
Urban, hvala potrpljenje, podporo in spodbudne besede.
Zahvaljujem se tudi svoji družini in najbližjim, ki so me spodbujali in mi med šolanjem stali ob strani.
Ob tej priložnosti se zahvaljujem tudi tebi, ki si me vseskozi spodbujal, mi nudil oporo in tolažbo, ko sem to najbolj potrebovala. Čeprav te ni več ob meni, vem,
da še vedno bdiš nad mano.
Hvala, stari ati!
I
IZVLEČEK
Fotosinteza je v učnih načrtih eden od ključnih konceptov, vendar se zaradi abstraktnosti in težavnosti te teme pri učencih razvije o njej veliko naivnih in napačnih predstav. Niti z ustreznim poučevanjem se teh predstav v miselni shemi ne da zlahka spremeniti, ker so pregloboko zakoreninjene. Lahko pa učitelj s svojim načinom dela v razredu in z odnosom do predmeta bistveno prispeva k preoblikovanju napačnih miselnih shem učencev o fotosintezi in k pridobivanju novih informacij.
V življenju se oblikujejo odnosi, ki pomembno vplivajo na posameznikovo doživljanje sebe, drugih in predmetov. Najrazličnejši dejavniki, ki jim je posameznik vede ali nevede izpostavljen, vplivajo na oblikovanje teh odnosov. Na oblikovanje odnosov v času šolanja pomembno vplivajo učitelji s svojim delom, sovrstniki ter klima, ki vlada na šoli in v razredu.
Cilj naše raziskave je bil dobiti vpogled v znanje sedmošolcev, osmošolcev in devetošolcev o procesu fotosinteze. Zanimal nas je tudi odnos učencev do biologije, pouka biologije in fotosinteze. Iskali smo razlike v znanju o procesu fotosinteze in v odnosu do biologije in pouka biologije med učenci različnega spola, razreda in šole. Želeli smo tudi ugotoviti, ali obstaja povezava med odnosom do biologije kot celote in znanjem učencev o procesu fotosinteze.
Raziskavo smo izvedli na dveh osnovnih šolah v Savinjski dolini. Naš vzorec je sestavljalo 192 učencev sedmih, osmih in devetih razredov. Učenci so na anonimnem preizkusu znanja odgovorili na devet vprašanj izbirnega tipa. Na anketnem delu vprašalnika pa smo z Likertovo lestvico stališč ocenili stopnjo strinjanja s štirimi trditvami, s katerimi smo preverjali odnos do fotosinteze, in s 36 trditvami, ki so se navezovale na njihov odnos do biologije in pouka biologije.
Učenci so na preizkusu znanja pokazali zadovoljivo znanje o procesu fotosinteze, saj so skupno dosegli 63,2-odstotno uspešnost. Učenci najslabše poznajo glavno funkcijo fotosinteze, saj jo vidijo v tvorbi kisika in ne v tvorbi glukoze. Fantje so odgovarjali pravilneje kot dekleta.
Sedmošolci so pokazali boljše znanje o procesu fotosinteze kot devetošolci in ti boljšega kot osmošolci. Med učenci različnih šol ni bilo razlik v znanju.
Učenci so izrazili pozitiven odnos do pouka biologije in biologije kot stroke. Med spoloma nismo našli statistično pomembnih razlik v odnosu do pouka biologije. Učenci sedmih razredov imajo pozitivnejši odnos do pouka biologije kot učenci osmih in devetih razredov. Med učenci različnih šol ni razlik v odnosu do pouka biologije.
Učenci imajo pozitiven odnos do procesa fotosinteze. Razlike v odnosu do fotosinteze so med učenci različnih šol in med učenci različnih razredov (sedmošolci imajo pozitivnejši odnos).
Med spoloma nismo našli razlik v odnosu do fotosinteze.
Ugotovili smo, da obstaja povezava med znanjem o procesu fotosinteze in odnosom do biologije kot stroke in pouka biologije. Učenci z boljšim znanjem o fotosintezi imajo pozitivnejši odnos do biologije.
KLJUČNE BESEDE
Odnos, znanje, osnovna šola, fotosinteza, naravoslovje, biologija
II
ABSTRACT
Photosynthesis is one of the key concepts in the curriculum. However, it is an abstract and difficult topic, and so pupils have many false assumptions and misconceptions. False assumptions and misconceptions are not easy to change despite instruction because they are deep-rooted. Nevertheless, with the right approach in the classroom and with the right attitude toward the subject, the teacher can significantly reshape pupils’ false assumptions and misconceptions about photosynthesis as well as their process of learning new information.
Individuals form attitudes through life that have an important impact on their perception of themselves, other people, and objects. The development of these attitudes is influenced by various factors that an individual is consciously and subconsciously exposed to. During education, the shaping of these attitudes is largely influenced by teachers, peers, and the classroom atmosphere.
This study examines knowledge about photosynthesis among primary school pupils in seventh, eighth and ninth grade. The interests of the study were also pupils’ attitudes toward biology, biology as a class subject, and photosynthesis. The differences in these three categories were observed between sexes, from different classrooms and different schools. Furthermore, I wanted to clarify whether there is a connection between attitudes toward biology in general and pupils’ knowledge about photosynthesis.
This study was carried out at two primary schools in Savinjska dolina. The sample consisted of 192 primary school pupils in seventh, eighth, and ninth grade. They had to answer nine questions on a multiple-choice anonymous quiz. In the survey part, we used a Likert scale to express how much they agreed with four statements regarding their attitude toward photosynthesis and thirty-six statements regarding their attitude toward biology and biology as a class subject.
The quiz results showed that the pupils’ knowledge about photosynthesis is satisfactory beacue overall they scored 63,2 %. They are most unfamiliar with the main function of photosynthesis because they perceive it as oxygen formation instead of glucose formation. In comparison with girls, boys answered more questions correctly. Seventh-grade pupils showed better knowledge of photosynthesis than ninth- and eighth-grade pupils. There was no difference in pupils’
knowledge between schools.
The results show that pupils have a positive attitude toward biology as a class subject as well as toward biology as a science. There were no statistically important differences in the attitudes toward biology as a class subject between sexes. Seventh-grade pupils have a more positive attitude towards biology as a class subject than eighth- and ninth-grade pupils. There were no differences in pupils’ attitudes toward biology as a class subject between schools.
The pupils have a positive attitude toward photosynthesis. There were differences in the attitude toward photosynthesis comparing pupils from different schools and comparing pupils from different grades (seventh-grade pupils have a more positive attitude). There was no difference in the attitude toward photosynthesis between sexes.
There is a connection between knowledge about photosynthesis and attitudes toward biology as a science as well as toward biology as a class subject. Pupils that know more about photosynthesis also have a more positive attitude toward biology.
III KEYWORDS
Attitude, knowledge, primary school, photosynthesis, natural science, biology
IV
KAZALO VSEBINE
UVOD ... 1
1.1 OPREDELITEVRAZISKOVALNEGAPROBLEMA ... 2
1.2 CILJI ... 2
1.3 HIPOTEZE ... 2
TEORETIČNI DEL ... 3
2.1 FOTOSINTEZA ... 3
2.1.1 Primarne ali svetlobne reakcije... 3
2.1.2 Sekundarne ali temotne reakcije ... 4
2.2 FOTOSINTEZAINUČNINAČRT ... 5
2.3 POMENPOUČEVANJAFOTOSINTEZE ... 7
2.4 TEŽAVNOSTFOTOSINTEZEKOTUČNETEME ... 7
2.5 ZNANJEINNAPAČNEPREDSTAVEOFOTOSINTEZI ... 8
2.5.1 Razumevanje procesa fotosinteze – splošne ugotovitve ... 8
2.5.2 Napačne predstave o fotosintezi – splošne ugotovitve ... 8
2.5.3 Fotosinteza in rastline ... 8
2.5.4 Fotosinteza kot kemijska reakcija ... 9
2.5.5 Fotosinteza in pojem hrane ... 9
2.5.6 Fotosinteza in energija ... 10
2.5.7 Fotosinteza in kisik ... 10
2.5.8 Fotosinteza in celično dihanje ... 10
2.5.9 Fotosinteza in ekosistemi ... 11
2.6 POUČEVANJEPROCESAFOTOSINTEZE ... 11
2.7 ODNOSDONARAVOSLOVNIHPREDMETOVINBIOLOGIJE ... 13
2.7.1 Opredelitev pojma odnos ... 13
2.7.2 Dejavniki, ki vplivajo na razvoj odnosa ... 13
2.7.2.1 Spol in odnos do biologije ... 14
2.7.2.2 Starost in odnos do biologije ... 15
2.7.2.3 Socialnoekonomski status in odnos do biologije ... 15
2.7.2.4 Učitelj, strategije poučevanja, razredna klima, učna klima in odnos do biologije ... 15
2.7.2.5 Izkušnje iz mladosti in odnos do biologije ... 16
2.7.2.6 Starši, otrokova osebnost in odnos do biologije ... 16
2.7.3 Raziskave v Sloveniji in odnos do biologije ... 16
2.7.4 Pozitiven odnos ... 17
MATERIALI IN METODE ... 18
3.1 OPISVZORCA ... 18
3.2 OPISPOSTOPKAZBIRANJAPODATKOV ... 19
3.3 POSTOPKIOBDELAVEPODATKOV ... 20
3.3.1 Statistična analiza ... 20
3.3.2 Faktorska analiza ... 20
3.3.2.1 Faktorska analiza trditev o notranji motivaciji učencev ... 20
3.3.2.2 Faktorska analiza trditev o samoučinkovitosti ... 20
3.3.2.3 Faktorska analiza trditev o odnosu do biologije in do pouka biologije ... 21
REZULTATI ... 24
4.1 ANALIZAPREIZKUSAZNANJAOFOTOSINTEZI ... 24
V
4.1.1 Analiza preizkusa znanja po vprašanjih ... 24
4.1.2 Analiza preizkusa znanja v celoti ... 33
4.2 ANKETNIVPRAŠALNIK ... 35
4.2.1 Faktorska analiza anketnega vprašalnika ... 35
4.2.2 Faktorska analiza anketnega vprašalnika in razlike med spoloma, razredi in šolama ... 36
4.2.2.1 Faktorska analiza anketnega vprašalnika in razlike glede na spol ... 36
4.2.2.2 Faktorska analiza anketnega vprašalnika in razlike glede na razred, ki ga učenci obiskujejo ... 37
4.2.2.3 Faktorska analiza anketnega vprašalnika in razlike glede na šolo, ki jo učenci obiskujejo ... 39
4.3 KORELACIJEMEDZNANJEMUČENCEVINNOTRANJOMOTIVACIJO, SAMOUČINKOVITOSTJO,ODNOSOMDOBIOLOGIJEINPOUKABIOLOGIJETER ODNOSOMDOFOTOSINTEZE ... 40
4.3.1 Korelacije med znanjem učencev in njihovo notranjo motivacijo... 40
4.3.2 Korelacije med znanjem učencev in njihovo oceno samoučinkovitosti ... 41
4.3.3 Korelacije med znanjem učencev in njihovim odnosom do biologije in pouka biologije ter odnosom do fotosinteze ... 42
4.4 KORELACIJEMEDPOSAMEZNIMIVPRAŠANJINATESTUZNANJA ... 44
RAZPRAVA ... 47
5.1 UPORABNOSTUGOTOVITEVNAŠERAZISKAVE ... 49
SKLEPI ... 50
LITERATURA ... 51
PRILOGE ... 56
PRILOGA 1:VPRAŠALNIK O FOTOSINTEZI TER POUKU IN POMENU BIOLOŠKEGA DELA NARAVOSLOVJA ... 56
PRILOGA 2:VPRAŠALNIK O FOTOSINTEZI TER POUKU IN POMENU BIOLOGIJE ... 61
VI KAZALO GRAFOV
Graf 1: Razporeditev odgovorov učencev na prvo vprašanje ... 24
Graf 2: Razporeditev odgovorov učencev na drugo vprašanje ... 25
Graf 3: Razporeditev odgovorov učencev na tretje vprašanje ... 26
Graf 4: Razporeditev odgovorov učencev na četrto vprašanje ... 27
Graf 5: Razporeditev odgovorov učencev na peto vprašanje ... 28
Graf 6: Razporeditev odgovorov učencev na šesto vprašanje... 29
Graf 7: Razporeditev odgovorov učencev na sedmo vprašanje ... 30
Graf 8: Razporeditev odgovorov učencev na osmo vprašanje ... 31
Graf 9: Razporeditev odgovorov učencev na deveto vprašanje ... 32
KAZALO SLIK Slika 1: Primarne (svetlobne) reakcije fotosinteze ... 4
Slika 2: Sekundarne (temotne) reakcije fotosinteze ... 5
Slika 3: Dejavniki, ki so povezani z oblikovanjem odnosa ... 14
VII KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Cilji, povezani s fotosintezo, v 7. razredu osnovne šole (povzeto po: Učni načrt
… Naravoslovje, 2011) ... 5 Preglednica 2: Cilji, povezani s fotosintezo, v 8. razredu osnovne šole (povzeto po: Učni načrt
… Biologija, 2011) ... 6 Preglednica 3: Cilji, povezani s fotosintezo, v 9. razredu osnovne šole (povzeto po: Učni načrt
… Biologija, 2011) ... 7 Preglednica 4: Odstotek v raziskavo vključenih učencev glede na šolo, ki jo obiskujejo ... 18 Preglednica 5: Odstotek v raziskavo vključenih učencev glede na razred, ki ga obiskujejo .. 18 Preglednica 6: Odstotek v raziskavo vključenih učencev glede na spol... 18 Preglednica 7: Odstotek v raziskavo vključenih učencev glede na to, ali imajo doma kmetijo ali ne ... 18 Preglednica 8: Odstotek v raziskavo vključenih učencev glede na panogo, s katero se ukvarjajo doma ... 19 Preglednica 9: Rezultat predhodne analize ustreznosti vzorca za PCA... 21 Preglednica 10: Povzetek rezultatov PCA za vprašalnik o notranji motivaciji (N = 192; 1 = pozitiven odnos do biologije, 2 = zaznan pritisk pri pouku biologije/naravoslovja, 3 = zadovoljstvo s svojimi dosežki pri pouku biologije/naravoslovja) ... 21 Preglednica 11: Povzetek rezultatov PCA za vprašalnik o samoučinkovitosti (N = 192; 1 = samoučinkovitost za izpolnjevanje pričakovanj, 2 = zmožnost za jezikoslovje in računalništvo, 3 = zmožnost za biologijo, matematiko in družboslovje) ... 22 Preglednica 12: Povzetek rezultatov PCA za vprašalnik o odnosu do biologije in pouka biologije (N = 192; 1 = pomembnost biologije, 2 = dobre delovne navade, 3 = pozitiven odnos do pouka biologije) ... 22 Preglednica 13: Delež pravilnih odgovorov vseh učencev na vprašanja na testu znanja (N = 192) ... 33 Preglednica 14: Statistična pomembnost razlik med odgovori učencev glede na šolo, spol in razred ... 34 Preglednica 15: Povprečne vrednosti (M) in standardne deviacije (SD) za vsak faktor/vsebinski sklop za vse dijake skupaj (N = 192; 5 = zelo se strinjam, 1 = zelo se ne strinjam) ... 35 Preglednica 16: Povprečne vrednosti in standardne deviacije odgovorov učencev na anketna vprašanja ter statistična pomembnost razlik med njihovimi odgovori glede na spol ... 36 Preglednica 17: Povprečne vrednosti in standardne deviacije odgovorov učencev na anketna vprašanja ter statistična pomembnost razlik med njihovimi odgovori glede na razred ... 38 Preglednica 18: Povprečne vrednosti in standardne deviacije odgovorov učencev na anketna vprašanja ter statistična pomembnost razlik med njihovimi odgovori glede na šolo ... 39 Preglednica 19: Korelacije med znanjem učencev in njihovo notranjo motivacijo ... 40 Preglednica 20: Korelacije med znanjem učencev in njihovo oceno samoučinkovitosti ... 41 Preglednica 21: Korelacije med znanjem učencev in njihovim odnosom do biologije in pouka biologije ter fotosinteze ... 43 Preglednica 22: Korelacije med posameznimi vprašanji na testu znanja ... 46
- 1 -
UVOD
Med vede, ki so v zadnjih desetletjih dosegle največji napredek in s tem največ sprememb, sodi tudi biologija. Zaradi tehnološkega in znanstvenega napredka narašča njen pomen. Pričakovati bi bilo, da bo zato večje tudi zanimanje učencev za biologijo kot vedo, vendar ni tako (Gnidovec, 2012). Zaradi vloge naravoslovja v sodobni družbi so temeljno znanje in spretnosti na tem področju bistvene za pripravljenost mladih na življenje. K temu prispeva tudi znanstveno razmišljanje, usvajanje naravoslovnih veščin ter sposobnost prepoznavanja in reševanja naravoslovno-znanstvenih vprašanj. Odnos mladih do naravoslovja je zelo pomemben, zato je treba učencem v šolah omogočiti pozitivne izkušnje z naravoslovjem (Štraus, Repež in Štigl, 2007).
Ključno vlogo pri naravoslovni pismenosti ima odnos do naravoslovja, ker vključuje motivacijo, samozaupanje v sposobnosti in učinkovitost pri učenju (Štraus, Repež in Štigl, 2007). Tudi Nasr in Soltani (2011) menita, da je najpomembnejši razvoj pozitivnega odnosa do naravoslovja, ker to pomembno pozitivno vpliva na učenje naravoslovnih vsebin. Na področju odnosov do predmetov fizika in kemija je bilo opravljenih že kar nekaj raziskav, medtem ko odnos do biologije kot vede še ni dodobra raziskan (Prokop, Tuncer in Chudá, 2007). Na zanimanje učencev za biologijo v 12,0 % vpliva poučevanje naravoslovja v razredu, v 8,0 % spol, v 4,0 % zunajšolske izkušnje in v manj kot 1,0 % odnos do znanosti in tehnologije (Trumper, 2006). K. Svetlik, B. Japelj Pavešić, A. Kozina, M. Rožman in M. Šteblaj (2008) so ugotovile, da na večjo motivacijo za učenje vplivata pozitiven odnos do predmeta in zanimanje zanj. To vodi k boljšim dosežkom in h kakovostnejšemu znanju učnega predmeta.
Proces fotosinteze velja za abstraktno in težavno temo kljub poučevanju na vseh stopnjah izobraževanja (Yenilmez in Tekkaya, 2006). Fotosinteza je eden od ključnih konceptov v učnih načrtih (Barker in Carr, 1989a). Raziskave kažejo, da se v zvezi s fotosintezo med učenci različnih starosti pojavlja veliko naivnih in napačnih predstav (Haslam in Treagust, 1987).
Cañal (1999) je zapisal, da ob zaključku osnovne šole veliko učencev meni, da sta fotosinteza in celično dihanje podobna procesa, razlika med njima je v tem, da fotosinteza poteka pri rastlinah, celično dihanje pa pri živalih. Določene koncepte se učenci učijo mehansko in brez razumevanja (Cañal, 1999). Vzrok, da težje razumejo proces fotosinteze, je v tem, da vključuje več vrst konceptov: ekološke, fiziološke, biokemijske, energijske in biološke. Razumevanje povezav med njimi je za učence zahtevno (Marmaroti in Galanopoulou, 2006). Težava pri poučevanju o procesu fotosinteze je tudi, da se samo z opazovanjem fotosinteze kot pojava ne da razložiti (Ahopelto, Mikkilä-Erdmann, Anto in Penttinen, 2011). Anderson, T. H. Sheldon in Dubay (1990) menijo, da imajo učenci posamezne delčke znanja o fotosintezi, ki pa med seboj niso povezani, zato ni splošnega razumevanja fotosinteze.
Magistrsko delo je sestavljeno iz treh delov. V teoretičnem delu so zbrane bistvene ugotovitve že izvedenih slovenskih in tujih raziskav s področja znanja o procesu fotosinteze in odnosa do biologije kot vede. V empiričnem delu smo na dveh osnovnih šolah v Savinjski dolini izvedli anonimni preizkus znanja, ki je preverjal znanje o procesu fotosinteze, in anonimno anketo, s katero smo preverjali odnos učencev do biologije. Ugotavljali smo tudi, ali obstaja povezava med odnosom do biologije in znanjem o procesu fotosinteze. Ključne ugotovitve naše raziskave so predstavljene v sklepih.
- 2 -
1.1 OPREDELITEV RAZISKOVALNEGA PROBLEMA
Naši osnovnošolci so na zadnji raziskavi TIMSS, ki je bila izvedena leta 2015 (Japelj Pavešić, 2016), pokazali dobro splošno znanje iz biologije. Tudi njihovo znanje o procesu fotosinteze je zadovoljivo, se pa na tem področju kažejo nekatere značilne pomanjkljivosti (Skribe Dimec in Strgar, 2017). Dosedanje raziskave na področju poučevanja in učenja o procesu fotosinteze na osnovnošolskem nivoju so se ukvarjale predvsem s preučevanjem znanja (razumevanja napačnih predstav) tega procesa in z izboljševanjem metod dela. Glede na pregledane vire še ni preverjen morebitni vpliv odnosa učencev do procesa fotosinteze in biologije kot celote na znanje o fotosintezi.
1.2 CILJI
V magistrskem delu smo želeli preveriti znanje učencev 7., 8. in 9. razreda dveh osnovnih šol v Savinjski dolini o procesu fotosinteze ter ugotoviti, ali obstajajo med učenci razlike v znanju glede na spol, razred in šolo. Zanimal nas je tudi njihov odnos do biologije in ali se razlike v odnosu pojavljajo v povezavi s spolom, razredom ali šolo. Preverili smo tudi, ali obstaja povezava med znanjem učencev o procesu fotosinteze in njihovim odnosom do biologije kot celote.
1.3 HIPOTEZE
Zastavili smo si naslednje raziskovalne hipoteze:
1. Učenci 7., 8. in 9. razreda imajo o procesu fotosinteze zadovoljivo znanje. Kot zadovoljivo vrednotimo znanje, ki presega 60,0 % doseženih točk na testu znanja.
2. Med učenci različnih šol ni razlik v znanju o procesu fotosinteze.
3. Med dekleti in fanti ni razlik v znanju o procesu fotosinteze.
4. Med učenci 7., 8. in 9. razreda so razlike v znanju o procesu fotosinteze.
5. Učenci 7., 8. in 9. razreda imajo negativen odnos do biologije in procesa fotosinteze.
6. Med učenci različnih šol ni razlik v odnosu do biologije in procesa fotosinteze.
7. Med dekleti in fanti ni razlik v odnosu do biologije in procesa fotosinteze.
8. Med učenci 7., 8. in 9. razreda so razlike v odnosu do biologije in procesa fotosinteze.
9. Znanje o procesu fotosinteze pozitivno korelira z odnosoma do biologije in procesa fotosinteze.
- 3 -
TEORETIČNI DEL
2.1 FOTOSINTEZA
Vsi organizmi na Zemlji za svoje življenje potrebujejo energijo. Organizmi se med seboj ločijo glede na to, ali dobijo energijo z razgradnjo organskih snovi drugih organizmov (heterotrofni organizmi) ali pa si energijo priskrbijo sami (avtotrofni organizmi). Med slednje sodijo alge, modrozelene cepljivke in vse rastline z asimilacijskimi barvili. Ti organizmi si v procesu fotosinteze s pomočjo sončne svetlobe in anorganskih snovi (ogljikov dioksid in voda) izdelajo hrano (Stušek, Podobnik in Gogala, 2000). Jan Ingenhousz velja za enega prvih znanstvenikov, ki se je ukvarjal s proučevanjem fotosinteze (Gest, 2000), saj je v 18. stoletju odkril proces fotosinteze in celičnega dihanja (Bačič, Vilfan, Strgulc Krajšek, Dolenc Koce in Krajšek, 2011). Na osnovi odkritij Josepha Priestleya je ugotovil, da rastline podnevi v prisotnosti sončne svetlobe proizvajajo kisik, medtem ko se ponoči ta proces zaustavi (Gest, 2000). Beseda fotosinteza izhaja iz grških besed photo (svetloba) in synthesis (spajanje) (Pobežin, 2007).
Dörrenbächer (2006) zapiše, da so rastline fotoavtotrofni organizmi, ki si hranilne snovi izdelajo sami. Fotosinteza pri rastlinah poteka v kloroplastih. V procesu fotosinteze se svetlobna energija pretvori v kemično energijo. S pomočjo te energije se ogljikov dioksid veže v glukozo. Ta se pretvori v škrob, ki se kopiči v kloroplastih.
Osnovna bruto enačba fotosinteze je: 6CO2 + 6H2O svetloba→ C6H12O6 + 6O2 (Dörrenbächer, 2006).
Za proces fotosinteze so ključni zeleni deli rastlin, ki vsebujejo kloroplaste s klorofilom.
Klorofil sprejme svetlobno energijo Sonca. S pomočjo svetlobne energije ob porabi ogljikovega dioksida in vode nastajata sladkor in kisik. Nekaj kisika rastlina takoj porabi za svoj proces celičnega dihanja, večina pa se ga izloči v ozračje. Del hranilnih snovi, ki nastajajo v procesu fotosinteze, rastlina porablja sproti. Hranilne snovi se namreč v procesu celičnega dihanja pretvorijo v rastlinam uporabno obliko energije. Nekaj sladkorjev rastlina razgradi in predela v druge snovi, ki jih potrebuje za življenje, in sicer v maščobe, beljakovine in celulozo.
Kar ostane od sladkorjev, rastlina skladišči v obliki založnih snovi – škroba in olja (Bačič idr., 2011). Fotosinteza je proces, pomemben za vse žive organizme, saj se svetlobna energija Sonca pretvori v kemično energijo vezi in tako postane dostopna v prehranjevalnih verigah.
Fotosinteza je redoks proces, v katerem transport elektronov poteka v nasprotni smeri od tistega pri celičnem dihanju. Ko se razcepijo molekule vode, se sproščeni elektroni skupaj z vodikovimi protoni prenesejo na ogljikov dioksid, ki se reducira v sladkor. Med potjo elektronov od vode do sladkorja se njihova potencialna energija veča. Za vse to je potrebna energija, ki jo zagotovi svetloba. Fotosintezo sestavljata dva sklopa reakcij, in sicer primarne (svetlobne) in sekundarne (temotne) reakcije (Greenwood, Shepherd, Allan in Butler, 2008).
2.1.1 Primarne ali svetlobne reakcije
V sklopu primarnih reakcij najprej poteče absorpcija fotonov. Fotoni zvišajo energetske potenciale kompleksov, kar omogoči sproščanje elektronov, ki sodelujejo v elektronski transportni verigi. Vir elektronov, ki potujejo po verigi, je voda, sprejemnik pa NADP+. V procesu primarnih reakcij sodelujeta fotosistem I in fotosistem II. Vsakega izmed njih sestavljajo klorofil in pomožni pigmenti. Absorpcijski spekter fotosistema II je pri 680 nm.
Naloga tega fotosistema je fotoliza vode, vloga fotosistema I pa je redukcija NADP+. Protonski gradient vodi elektronski transport iz fotosistema II na fotosistem I. Produkt tega je sinteza ATP na ATP-sintazi, ki jo poganja fotofosforilacija. Končna produkta svetlobnih reakcij, ATP in NADPH + H+, se vključita v sekundarne (temotne) reakcije (Slika 1).
- 4 -
Transport elektronov pri svetlobnih reakcijah je lahko tudi cikličen. Tega opravijo elektroni iz fotosistema I, pri tem pa sodeluje kompleks citokrom b6f, ki elektrone vrača v fotosistem I.
Protonski gradient nastaja, torej na ATP-sintazi nastaja ATP, redukcijska moč v sklopu cikličnega transporta ne nastaja (Vodnik, 2012).
Slika 1: Primarne (svetlobne) reakcije fotosinteze
[Vir: https://sl.wikipedia.org/wiki/Fotosinteza#/media/File:Thylakoid_membrane_3-sl.svg, 10. 3. 2017]
2.1.2 Sekundarne ali temotne reakcije
Poimenovanje temotne reakcije ni najustreznejše, saj reakcije ne potekajo v temi, razlika je le v tem, da za reakcije te faze ne potrebujemo fotosinteznih pigmentov. Sekundarne reakcije fotosinteze imenujemo tudi Calvinov cikel in potekajo v stromi kloroplasta (Greenwood, Shepherd, Allan in Butler, 2008).
Pri sekundarnih reakcijah fotosinteze se porabljajo energetsko bogate molekule, ki so nastale med svetlobnimi reakcijami (ATP in NADPH + H+). S pomočjo teh molekul se ogljik iz ogljikovega dioksida porabi za sintezo ogljikovih hidratov. V Calvinovem ciklu sodelujejo encimi iz strome kloroplasta.
Calvinov cikel poteka v treh fazah:
- Faza karboksilacije – ogljikov dioksid se veže na ribulozo 1,5-bifosfat, pri čemer nastaneta dve molekuli 3-fosfoglicerata. Encim RubisCo katalizira reakcijo.
- Faza redukcije – molekuli 3-fosfoglicerata se reducirata do dveh molekul gliceraldehid- 3-fosfata. V tej stopnji sodelujeta kot vir elektronov NADPH in ATP. Nastali sladkor trioza-fosfat je produkt fotosinteze (rastline ga spremenijo v njim potrebne snovi:
sladkorje, maščobne kisline, aminokisline), nekaj se ga usmeri v zadnjo fazo Calvinovega cikla.
- Faza regeneracije – molekule trioza-fosfata se pretvorijo v ribulozo 1,5-bifosfat (Slika 2; Vodnik, 2012; Dörrenbächer, 2006).
- 5 -
Slika 2: Sekundarne (temotne) reakcije fotosinteze
[Prirejeno po: https://sl.wikipedia.org/wiki/Fotosinteza#/media/File:Calvin-cycle4-sl.svg, 10. 3. 2017]
2.2 FOTOSINTEZA IN UČNI NAČRT
Učenci v 6. razredu pri predmetu naravoslovje spoznajo proces fotosinteze skupaj s celičnim dihanjem kot samostojno enoto v sklopu Živa narava. Proces fotosinteze spoznavajo tudi posredno pri vsebinah o sončni energiji, zgradbi in delovanju rastlin ter pomenu rastlin za okolje (Učni načrt … Naravoslovje, 2011). Ker so bili v našo raziskavo zajeti učenci 7., 8. in 9. razreda, so v Preglednicah 1, 2 in 3 predstavljeni operativni cilji za te razrede.
Preglednica 1: Cilji, povezani s fotosintezo, v 7. razredu osnovne šole (povzeto po: Učni načrt … Naravoslovje, 2011)
NARAVOSLOVJE 7
Vsebinski sklop Vsebina Operativni cilji
SNOVI
Fizikalne in kemijske spremembe
snovi
- Učenci razlikujejo med fizikalnimi in kemijskimi spremembami in sklepajo, pri katerih procesih oz.
spremembah, ki jih poznajo iz življenja, se snov spreminja;
- učenci na preprostih primerih sinteze binarnih spojin spoznajo pojme: kemijska reakcija, reaktanti, produkti in besedno opisujejo;
- učenci spoznajo, da se pri kemijski reakciji spreminjata snov in energija.
Se nadaljuje
- 6 - nadaljevanje Preglednice 1
ENERGIJA Svetloba in barve
- Učenci spoznajo, da svetlobna energija lahko povzroča segrevanje snovi, spremembe agregatnega stanja, spremembe snovi (npr. fotosinteza, porumenitev časopisnega papirja).
ŽIVA NARAVA
Celica
- Učenci spoznajo, da v rastlinskih, živalskih in glivnih celicah poteka celično dihanje (v mitohondrijih); samo v rastlinskih celicah pa poteka fotosinteza (v kloroplastih).
Zgradba in delovanje
živali
- Učenci spoznajo, da so živali potrošniki: iz okolja sprejeto hrano porabijo za sproščanje energije za poganjanje življenjskih procesov, kot vir gradnikov za gradnjo lastnega telesa, del sprejete snovi pa lahko uskladiščijo v založnih tkivih;
- učenci razumejo, da živali kot potrošniki privzemajo organsko hrano iz okolja;
- učenci razumejo, da živali večinoma sproščajo energijo iz hrane s celičnim dihanjem, za kar sta potrebna dostava prebavljene hrane in kisika do vsake celice in odstranjevanje ogljikovega dioksida, odvečnih nerabnih in potencialno strupenih snovi, ki nastajajo pri presnovi.
Zgradba in delovanje ekosistemov
- Učenci spoznajo, da proizvajalci (rastline in fotosintezni mikroorganizmi kot temelj prehranjevalnega spleta) energijo, ki vstopa v ekosistem kot sončna energija, med fotosintezo pretvorijo v kemično vezano energijo in da se ta energija nato prenaša od organizma do organizma skozi prehranjevalni splet (potrošniki – prehranjevanje z drugimi organizmi);
- učenci spoznajo, da se del ogljika vrača v neživo okolje kot ogljikov dioksid, ki nastaja med celičnim dihanjem organizmov.
Preglednica 2: Cilji, povezani s fotosintezo, v 8. razredu osnovne šole (povzeto po: Učni načrt … Biologija, 2011)
BIOLOGIJA 8
Vsebinski sklop Operativni cilji
CELICA IN DEDOVANJE
- Učenci razumejo vlogo različnih organelov (jedro, membrana, kloroplast, mitohondrij) in primerjajo njihovo delovanje v različnih tkivih in v različnih organizmih.
ZGRADBA IN DELOVANJE
ČLOVEKA
- Učenci razumejo razliko med pljučnim in celičnim dihanjem ter njuno povezanost.
- 7 -
Preglednica 3: Cilji, povezani s fotosintezo, v 9. razredu osnovne šole (povzeto po: Učni načrt … Biologija, 2011)
BIOLOGIJA 9
Vsebinski sklop Operativni cilji
KEMIJA ŽIVIH SISTEMOV
- Učenci spoznajo, da ima ogljik osrednjo vlogo v živi naravi, ker ima sposobnost za tvorjenje mnogih kombinacij s samim seboj in z drugimi elementi;
- učenci razumejo, da v organizmih neprestano potekajo kemijske reakcije.
EVOLUCIJA
- Učenci spoznajo, da so fotosintezne cianobakterije začele proizvajati kisik kot stranski produkt fotosinteze, kar je povzročilo izumrtje mnogih anaerobnih vrst bakterij in omogočilo razvoj aerobnih organizmov.
2.3 POMEN POUČEVANJA FOTOSINTEZE
Poučevanje in razumevanje procesa fotosinteze ter z njim povezanega celičnega dihanja je pomembno zaradi sistematičnega razumevanja ekologije. Prehranjevalne verige in spleti se pričnejo s procesom fotosinteze in zaključijo s celičnim dihanjem. Oba procesa sta ključna v kroženju ogljika in pri pretoku energije skozi ekosistem. Pomen njunega razumevanja avtorji vidijo tudi v tem, da so produkti enega procesa reaktanti za drugi proces in da energija, ki jo rastline sprejmejo od Sonca, postane dostopna vsem živim organizmom za njihove metabolne procese (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). Barker in Carr (1989a) vidita pomen poučevanja procesa fotosinteze v osnovni šoli predvsem v tem, da se v tem procesu ustvarja skoraj vsa organska snov na Zemlji. Tudi nekateri drugi avtorji pomembnost poučevanja procesa fotosinteze v osnovni šoli, kljub zapletenosti tega procesa upravičujejo s tem, da omogoča skoraj vse življenje na našem planetu, s tem ko zelene rastline proizvajajo kisik in spreminjajo energijo Sonca v kemično vezano energijo, ki je potem dostopna tudi živalim (Ahopelto, Mikkilä-Erdmann, Anto in Penttinen, 2011). Y. Eisen in R. Stavy (1988) zapišeta, da je razumevanje procesa fotosinteze pomembno za osnovno razumevanje delovanja sveta kot ekosistema. P. Marmaroti in D. Galanopoulou (2006) zapišeta, da je fotosinteza pomemben biokemijski proces v katerem nastajajo energijsko bogati nutrienti iz enostavnih anorganskih molekul iz okolja. Energijsko bogati nutrienti so dostopni tako fotosinteznim organizmom kot heterotrofom.
2.4 TEŽAVNOST FOTOSINTEZE KOT UČNE TEME
Čeprav poteka poučevanje o procesu fotosinteze na vseh ravneh izobraževanja, še vedno velja za eno izmed zahtevnejših in abstraktnejših tem (Yenilmez in Tekkaya, 2006). Določene koncepte se učenci učijo mehansko, brez razumevanja (Cañal, 1999). Vzrok, da težje razumejo proces fotosinteze, je v tem, da vključuje več vrst konceptov: ekološke, fiziološke, biokemijske, energijske in biološke. Razumevanje povezav med njimi je za učence zahtevno (Marmaroti in Galanopoulou, 2006). Težava pri poučevanju procesa fotosinteze je tudi, da se samo z opazovanjem fotosinteze kot pojava ne da razložiti (Ahopelto, Mikkilä-Erdmann, Anto in Penttinen, 2011). Učenci vedo, da rastline potrebujejo vodo, sončno svetlobo in zrak, ne vedo pa, kakšna je vloga posamezne komponente v procesu fotosinteze (Özay in Öztaş, 2003). Ker učenci nimajo ustvarjenih povezav med posameznimi komponentami znanja, ni splošnega razumevanja procesa fotosinteze (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). Pri učencih so razvite napačne predstave o fotosintezi kot procesu. Vendar to ne predstavlja glavnega problema.
- 8 -
Težava je v tem, da se večina teh napačnih predstav ne odpravi niti med izobraževanjem, ker so zakoreninjene pregloboko v miselno strukturo učencev (Özay in Öztaş, 2003).
2.5 ZNANJE IN NAPAČNE PREDSTAVE O FOTOSINTEZI
V naslednjih podpoglavjih so najprej predstavljene splošne ugotovitve o znanju o procesu fotosinteze in napačnih predstavah, ki so povezane z razumevanjem procesa fotosinteze.
Predstavljene so tudi ugotovitve posameznih avtorjev o znanju učencev in študentov o procesu fotosinteze. Slednje so razdeljene na koncepte, povezane s procesom fotosinteze.
2.5.1 Razumevanje procesa fotosinteze – splošne ugotovitve
Ena izmed bistvenih ugotovitev, ki lahko pojasni slabo znanje učencev in študentov o procesu fotosinteze, je ta, da imajo učenci posamezne delčke znanja o procesu, vendar ti med seboj niso povezani v smiselno celoto, ki bi omogočala širšo sliko in s tem razumevanje življenjsko pomembnega procesa (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). Na usvajanje novih konceptov in vsebin vplivajo naše predhodno razvite predstave, ki pa niso nujno znanstveno pravilne. Učitelj mora pri pouku upoštevati povezavo med kognitivnim razvojem učenca in njegovim razumevanjem znanstvenega koncepta (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987). Učitelji bi morali več pozornosti nameniti razumevanju povezav med posameznimi koncepti oziroma pojmi (Waahed in Lucas, 1992), saj učenci in študenti na primer vedo, da rastline za potek fotosinteze potrebujejo sončno svetlobo, vodo in ogljikov dioksid, ne prepoznajo pa vloge posamezne komponente v procesu (Özay in Öztaş, 2003) in se učijo mehansko, brez splošnega razumevanja (Cañal, 1999). Za razumevanje procesa fotosinteze je potrebno razumevanje ekoloških, fizioloških, biokemijskih, energijskih in bioloških konceptov ter ustvarjanje povezav med njimi. Prav to predstavlja za učence težavo, zato težje razumejo proces fotosinteze (Marmaroti in Galanopoulou, 2006).
2.5.2 Napačne predstave o fotosintezi – splošne ugotovitve
Največja težava na področju napačnih predstav je, da so te globoko zakoreninjene v miselni shemi učencev in se jih niti s poučevanjem ne da v celoti spremeniti (Özay in Öztaş, 2003;
Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). Halsam in Treagust (1987) sta s pomočjo svoje raziskave prišla do splošne ugotovitve, da je glavni razlog za razvoj napačnih predstav o procesu fotosinteze ta, da učenci ne razumejo odnosa med procesom fotosinteze in celičnim dihanjem.
2.5.3 Fotosinteza in rastline
E. Özay in Öztaş (2003) sta s svojo raziskavo preverjala, ali učenci vedo, zakaj se rastlinam povečuje masa. Večina učencev je v svojih odgovorih omenjalo vodo in prst, v kateri rastlina raste, 8,0 % učencev je kot razlog povečevanja mase navedlo tudi ogljikov dioksid. Le slaba petina učencev (19,3 %) je odgovorila, da se rastlinam povečuje masa zaradi organskih snovi, ki jih rastlina proizvede sama med procesom fotosinteze (Özay in Öztaş, 2003) oziroma da se ogljikov dioksid, ki pri procesu fotosinteze sodeluje kot plinski reaktant, veže v nastajajoče organske molekule, ki prispevajo k povečanju mase rastline (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). V povezavi s procesom fotosinteze je pomembno tudi znanje o klorofilu. S pomočjo svoje raziskave sta P. Marmaroti in D. Galanopoulou (2006) ugotovili, da 45,0 % učencev ve, da se klorofil nahaja v vseh zelenih delih rastline, 40,0 % učencev je odgovorilo, da se klorofil nahaja le v listih rastline. V isti raziskavi so ugotovili, da 75,0 % učencev misli, da fotosinteza poteka v listih. Avtorici zapišeta, da je s to ugotovitvijo povezano dejstvo, da je v večini učbenikov proces fotosinteze prikazan na primeru zelenega lista rastline. Prav tako je le 10,0
% učencev vedelo, da je klorofil nujno potreben za fotosintezo in da ta poteka le v delih rastline, v katerih je klorofil. R. Stavy in Y. Eisen (1988) sta v svoji raziskavi ugotovili, da večina učencev ne ve, da rastline lahko proizvajajo organske snovi, ker iz okolja sprejemajo ogljikov dioksid in vodo z mineralnimi snovmi. Barker and Carr (1989c) sta preverjala, ali učenci vedo,
- 9 -
zakaj rastline potrebujejo vodo. Pri tem je 13 od 30 učencev odgovorilo, da rastline potrebujejo vodo za rast; 12 učencev je kot odgovor navedlo, da se rastlina ne izsuši. Ko se učenci učijo o fotosintezi, vedo, da rastlina ogljikov dioksid dobi iz zraka. To isto informacijo je naslednje leto vedelo le še 40,0 % učencev (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987).
2.5.4 Fotosinteza kot kemijska reakcija
Učenci naj bi vedeli tudi, da je fotosinteza kemijska reakcija in poznali enačbo te kemijske reakcije. P. Marmaroti in D. Galanopoulou (2006) sta v svoji raziskavi preverjali poznavanje reaktantov in produktov v procesu fotosintezne kemijske reakcije. Pri tem se je izkazalo, da kar 65,0 % učencev ni obkrožilo pravilnega para reaktantov. Produkte fotosinteze učenci poznajo nekoliko bolje, saj se je za pravilno kombinacijo produktov odločilo 62,0 % učencev.
Izkazalo se je tudi, da kar 35,0 % učencev zmotno misli, da je klorofil udeležen v proces kemijske reakcije pri procesu fotosinteze. V povezavi s tem dejstvom se razvije tudi napačno mišljenje, da klorofil pri kemijski reakciji nastaja ali pa se porablja. V splošnem sta avtorici zaključili, da učenci fotosinteze ne razumejo kot kemijske reakcije, pri kateri kot reaktanta nastopata ogljikov dioksid in voda, kot produkta pa kisik in sladkor. Anderson, T. H. Sheldon in Dubay (1990) v svoji raziskavi govorijo o tem, da imajo učenci pogosto težave pri razumevanju kemijskih reakcij, pri katerih kot reaktanti ali produkti nastopajo plini. Primer takšne kemijske reakcije je prav proces fotosinteze. R. Stavy, Y. Eisen in D. Yaakobi (1987) so na podlagi pogovorov z učenci ugotavljale, ali učenci vedo, da imajo plini maso. Ugotovile so, da se učenci tega dejstva zavedajo, ne vedo pa, da se rastlinam masa povečuje zaradi plinov, ki so udeleženi v kemijski reakciji.
2.5.5 Fotosinteza in pojem hrane
R. Stavy, Y. Eisen in D. Yaakobi (1987) so ugotovile, da med učenci ni širšega poznavanja pojma hrana, kajti tudi definicije, ki bi temu ustrezala, ni. Avtorice kot primer definicije navedejo, da je hrana snov, ki kot vir energije služi vsem živim bitjem. Podoben problem zaznavata tudi R. Stavy in Y. Eisen (1988), ki zapišeta, da se vsakdanja in znanstvena razlaga hrane razlikujeta. Avtorici sta v svoji raziskavi študente spraševali, kaj pomeni izraz hrana.
Med študenti nebioloških smeri se jih je 29,0 % odločilo, da jim hrana predstavlja bistvene snovi, 27,0 % študentom hrana predstavlja vir energije, za 14,0 % je hrana gradbeni material telesa in samo 6,0 % študentov je navedlo pravilen odgovor, in sicer, da je hrana vir energije in gradbeni material. Podoben problem sta v svoji raziskavi zaznali tudi P. Marmaroti in D.
Galanopoulou (2006). Izmed vprašanih učencev jih je 40,0 % menilo, da daje hrana rastlinam energijo. Učenci niso omenili, da je hrana rastlinam tudi vir gradbenih snovi. Najbolj splošna napačna predstava, ki se pojavlja pri učencih v povezavi rastlin s hrano, je, da rastline vse hranilne snovi, ki so jim potrebne za življenje, dobijo iz okolja (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990; Marmaroti in Galanopoulou, 2006; Yenilmez in Tekkaya, 2006). Kljub temu da večina učencev (80,0 %) ve, kaj pomeni, da so rastline avtotrofi, jih še vedno četrtina trdi, da rastline vse hranilne snovi, ki jih potrebujejo, dobijo iz okolja (Marmaroti in Galanopoulou, 2006).
Veliko težavo predstavlja dejstvo, da učenci ustvarjajo analogije rastlin z živalmi (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990), saj menijo, da podobno, kot se živali hranijo z usti, se rastline s koreninami (Yenilmez in Tekkaya, 2006). Pri razumevanju pojma hrana je med učenci kar nekaj napačnih predstav. Voda z mineralnimi snovmi predstavlja učencem hrano za rastline (Cañal, 1999). Učenci menijo, da rastlina dobi hrano s prebavljanjem prsti in vode. To dejstvo kaže na napačno razumevanje pojma hrana in na nerazumevanje fotosinteze kot procesa in njenega pomena za rastline (Lumpe in Staver, 1995). Težavo pri razumevanju hrane za rastline predstavlja dejstvo, da učenci organske snovi enačijo z organskimi gnojili, saj so z raziskavo ugotovili, da 40,0 % učencev meni, da rastline organske snovi absorbirajo iz prsti (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987).
- 10 - 2.5.6 Fotosinteza in energija
Sončna energija je bistvena za potek fotosinteze. V raziskavi, ki so jo izvedli Anderson, T. H.
Sheldon in Dubay (1990), so učence najprej spraševali, ali rastline potrebujejo svetlobo. Kar 91,0 % vprašanih jih je menilo, da je svetloba ključna za življenje rastlin, saj si rastline z njeno pomočjo naredijo hrano (10,0 %), jo uporabljajo pri procesu fotosinteze (40,0 %) ali pa jim svetloba predstavlja vir energije (25,0 %). Z naslednjim vprašanjem so preverjali, ali učenci poznajo vir energije za rastline. 90,0 % sodelujočih je menilo, da ta energija prihaja od Sonca, vendar jih je le 10,0 % kot pravilni odgovor obkrožilo samo Sonce, preostali (80,0 %) so obkrožali poleg Sonca še vodo, zemljo ali gnojila (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). Do enakih ugotovitev sta ob spraševanju prišli tudi P. Marmaroti in D. Galanopoulou (2006), saj je 80,0 % vprašanih študentov odgovorilo, da energija, ki jo rastline potrebujejo za fotosintezo, prihaja od Sonca. Kljub temu pa študenti ne vedo, v kakšni obliki je ta energija, ki jo rastline dobijo od Sonca. Med vprašanimi jih je bilo kar 35,0 % napačnega mnenja, in sicer, da je energija Sonca v obliki svetlobne in toplotne energije ali pa samo v obliki toplotne energije.
To težavo bi mogoče lahko odpravili, če bi se učenci o energiji učili že pred obravnavo fotosinteze. Po zdaj veljavnih učnih načrtih tedaj še nimajo osnovnega fizikalnega znanja o energiji, saj se s tem srečajo šele dve leti kasneje, torej v 9. razredu (Lin in Hu, 2003). Razlog za težave pri razumevanju pojma energija bi lahko iskali tudi v tem, da si ga učenci/študenti različno razlagajo – povezujejo ga na primer s hrano, temperaturo, z napetostjo, elektroni … Prav tako pa lahko k nerazumevanju energije vodi tudi nepoznavanje osnovnih fizikalnih konceptov, med katere sodi tudi zakon o ohranitvi energije (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). P. Marmaroti in D. Galanopoulou (2006) sta v okviru svoje raziskave ugotovili, da kar 70,0 % učencev meni, da se energija v procesu fotosinteze proizvaja, samo 10,0 % odgovorov je bilo pravilnih, da se energija ujame in pretvori v energijo kemijskih vezi. Težavo za to avtorici vidita v uporabljenih učbenikih, kajti v njih se uporablja izraz vezati in ne ujeti. Z raziskavami so ugotovili, da učenci ne poznajo koncepta pretvarjanja energije iz ene oblike v drugo, na primer učenci se ne zavedajo dejstva, da energija, ki jo dobimo s kurjenjem drv, pravzaprav prihaja od Sonca (Eisen in Stavy, 1988; Marmaroti in Galanopoulou, 2006).
2.5.7 Fotosinteza in kisik
Učenci večinoma vedo, da živali in znotraj teh tudi ljudje porabljamo kisik, ki ga rastline proizvajajo v procesu fotosinteze (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987). Z raziskavo so ugotovili, da to dejstvo pozna 90,0 % študentov bioloških smeri in le 54,0 % študentov nebioloških vsebin (Eisen in Stavy, 1988). Kljub temu da se učenci zavedajo, da rastline proizvajajo kisik, tega ne povežejo z življenjem ostalih organizmov. Samo 50,0 % učencev ve, da je življenje živali odvisno od rastlin in njihove proizvodnje kisika (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987). Z novejšo raziskavo, ki sta jo naredili P. Marmaroti in D. Galanopoulou (2006), je odstotek učencev, ki se strinja s trditvijo, da življenje živali v svetu brez rastline ne bi bilo mogoče, višji (95,0 %).
V isti raziskavi sta avtorici ugotovili tudi, da se 70,0 % učencev zaveda dejstva, da se zaradi rastlin zaloga kisika kljub stalni porabi ne zmanjša.
2.5.8 Fotosinteza in celično dihanje
Pri celičnem dihanju se težava pojavi že pri razumevanju tega, kdaj in kje ta proces poteka. Z raziskavo je bilo ugotovljeno, da le 25,0 % učencev ve, da celično dihanje poteka v vseh celicah rastlin. Nekoliko več (65,0 %) učencev je vedelo, da celično dihanje poteka ves čas, 15,0 % učencev pa je menilo, da poteka samo ponoči. Kar 20,0 % v raziskavi sodelujočih učencev je menilo, da celično dihanje poteka podnevi, kar pa morda kaže na zamenjavo pojmov fotosinteza in celično dihanje (Marmaroti in Galanopoulou, 2006). S slednjim se strinjata tudi Haslam in Treagust (1987), ki pravita, da učenci ne razumejo povezave med celičnim dihanjem in fotosintezo, zato pojma pogosto tudi enačijo. Vzrok za nerazumevanje pojma celično dihanje (angl. respiration) bi lahko bil menjavanje s pojmom dihanje (angl. breathing). To so ugotovili
- 11 -
tudi z raziskavami, saj so učenci pojem respiration razložili s pomočjo pojma breathing (Anderson, Sheldon in Dubay, 1990). Do enakih ugotovitev sta prišli tudi R. Stavy in Y. Eisen (1988). 68,0 % nebiološko usmerjenih študentov je celično dihanje razložilo kot izmenjavanje plinov. Samo 2,0 % jih je celično dihanje povezala s sproščanjem energije in oksidacijo hrane.
Podobno tematiko je zajemala tudi raziskava avtorjev Anderson, T. H. Sheldon in Dubay (1990). Celično dihanje je 80,0 % študentov povezalo z izmenjavo plinov, 16,0 % jih je v zvezi s celičnim dihanjem omenilo energijo, 5,0 % pa hrano. Da učenci zamenjujejo pojma celično dihanje in fotosinteza, kaže dejstvo, da 50,0 % učencev kot mesto poteka teh dveh procesov navaja isto mesto (Marmaroti in Galanopoulou, 2006). Med učenci je razširjena tudi napačna predstava, da pri rastlinah namesto celičnega dihanja poteka fotosinteza (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987; Eisen in Stavy, 1988; Seymur in Longden, 1991; Yenilmez in Tekkaya, 2006).
Nekateri učenci menijo, da tudi rastline dihajo tako kot živali, vendar v nasprotni smeri (Seymur in Longden, 1991). Napačno je tudi znanje učencev o času potekanja celičnega dihanja pri rastlinah. Učenci menijo, da rastline ali ne dihajo ali pa dihajo ponoči, ko ne fotosintetizirajo (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987; Özay in Öztaş, 2003; Marmaroti in Galanopoulou, 2006; Yenilmez in Tekkaya, 2006).
2.5.9 Fotosinteza in ekosistemi
Učenci in študenti slabo razumejo pomen in vlogo fotosinteze v ekosistemih (Eisen in Stavy, 1988). Le 20,0 % učencev ve, da je fotosinteza zaradi proizvodnje hrane in kisika nujno potrebna za vse organizme (Özay in Öztaş, 2003). P. Marmaroti in D. Galanopoulou (2006) sta v svoji raziskavi ugotavljali, ali se učenci zavedajo pomena fotosinteze za živa bitja. Izmed vprašanih je 60,0 % učencev odgovorilo, da so rastline za ostala živa bitja pomembne zaradi produkcije kisika, 10,0 % učencev vlogo rastlin v ekosistemih prepoznava predvsem v produkciji hrane, le 25,0 % vprašanih je odgovorilo povsem pravilno, in sicer, da rastline ostalim organizmom proizvajajo hrano in kisik. Da učenci ne prepoznajo rastlin kot producentov, sta v svoji raziskavi dokazala tudi E. Özay in Öztaş (2003). Ko sta učence spraševala, zakaj so rastline producenti, jih je 23,0 % kot razlog navedlo produkcijo kisika, prav tako 23,0 % je za razlog navedlo proizvajanje organskih snovi med procesom fotosinteze, skoraj polovica učencev pa meni, da so rastline proizvajalci zato, ker obrodijo, torej proizvedejo sadje ali zelenjavo. Na področju razumevanja vloge rastlin pri proizvodnji kisika in s tem omogočanja življenja drugim organizmom so bile opravljene številne raziskave. Tako se z dejstvom, da rastline omogočajo življenje drugim organizmom, strinja 50,0 % študentov v raziskavi, ki sta jo izvedli R. Stavy in Y. Eisen (1988), četrtina učencev (25,0 %) v raziskavi E. Özay in Öztaş (2003) in 95,0 % učencev v raziskavi, ki sta jo izvedli P. Marmaroti in D.
Galanopoulou (2006).
2.6 POUČEVANJE PROCESA FOTOSINTEZE
Ker proces fotosinteze predstavlja eno izmed težjih tematik poučevanja in učenja, lahko v literaturi najdemo različne predloge, kako bi izboljšali razumevanje procesa fotosinteze pri učencih. Najprej bi navedla predlog avtoric R. Stavy in Y. Eisen (1988), ki kot priporočilo zapišeta, naj se učne načrte preoblikuje tako, da se pri temah zavrže vse tiste podrobnosti, ki niso pomembne za razumevanje določenih vsebin. Vendar preoblikovanje učnih načrtov pomeni tudi spremembo učbenikov. Učenci si pri učenju največkrat pomagajo z učbeniki, vendar ti niso napisani tako, da bi upoštevali napačne predstave in njihovo predznanje. Zato si učenci le zapomnijo informacije, ni pa razumevanja snovi in zato pridobljenega znanja ne znajo uporabiti v vsakdanjem življenju (Ahopelto, Mikkilä-Erdmann, Anto in Penttinen, 2011).
Naslednji predlog, ki bi pripomogel tudi k razumevanju drugih vsebin, ne le procesa fotosinteze, je, da poskušajo učitelji biološke vsebine povezati s fizikalnimi in določene koncepte razlagati tudi s pomočjo fizikalnega jezika (Lin in Hu, 2003). Poleg povezovanja s
- 12 -
fiziko bi moral učitelj vključiti tudi povezovanje biologije s kemijo (Stavy, Eisen in Yaakobi, 1987; Marmaroti in Galanopoulou, 2006). Ugotovitve na tem področju, do katerih so prišli avtorji v zadnjih dveh desetletjih, so si zelo podobne. Vsi namreč ugotavljajo obstoj napačnih predstav pri učencih na vseh nivojih izobraževanja ter o učiteljevi vlogi pri tem, pišejo o prepoznavanju napačnih predstav in pomoči pri preoblikovanju miselne sheme učencev (Haslam in Treagust, 1987; Eisen in Stavy, 1988; Özay in Öztaş, 2003; Marmaroti in Galanopoulou, 2006). Učitelj naj bi še pred začetkom poučevanja preveril predznanje in s tem tudi razvite napačne predstave učencev (Haslam in Treagust, 1987), nato pa proces poučevanja in učenja vodil v smeri izgradnje povezav med že obstoječimi in novimi informacijami (Barker in Carr, 1989c). To je poučevanje, ki temelji na konstruktivizmu (Marmaroti in Galanopoulou, 2006) oziroma na metodi konceptualne spremembe (Ahopelto, Mikkilä-Erdmann, Anto in Penttinen, 2011). Učenci naj torej spreminjajo in nadgrajujejo svoje miselne sheme o določenih pojmih, procesih in konceptih (Marmaroti in Galanopoulou, 2006). Učenec bi naj doživel konflikt med že obstoječo miselno shemo in novimi informacijami ter na podlagi tega svojo miselno shemo spremenil in vanjo vključil nove informacije. Učitelj ima pri tem vlogo pomočnika pri postavljanju ogrodja znanja (angl. scaffolding); pri učencu z novimi informacijami povzroči kognitivni konflikt, nato pa mu pomaga pri izgradnji novih miselnih shem in vključevanju novih pojmov vanje (Jones in Carter, 1998). Pri konceptualnem načinu poučevanja prevladujejo predvsem frontalne metode, saj se osredotoča na prenos pravilne znanstvene razlage (Käpylä, Heikkinen in Asunta, 2009). Poleg raziskovalcev o konstruktivističnem poučevanju in učenju pišejo tudi avtorji učnih načrtov, ki veljajo v programih slovenske osnovne šole (Učni načrt … Naravoslovje, 2011). V učnem načrtu za biologijo v osnovni šoli je izpostavljen tudi velik pomen pozornosti učitelja, ki jo ta nameni napačnim predstavam učencev. Učitelj naj bi učencem pomagal, da napačne predstave spremenijo, to pa naj bi vodilo k ponotranjenju znanja (Učni načrt … Biologija, 2011). Napačne predstave učencev bi se lahko preprečevalo tudi z razvojem pozitivnega odnosa do znanosti.
Če bi učitelji pri pouku zagovarjali pozitiven odnos do znanosti, če bi izpostavljali nova odkritja in spodbujali učence k samostojnemu raziskovanju, bi to privedlo do tega, da se učenci ne bi zadovoljili le z informacijami, ki bi jih dobili pri pouku, temveč bi tudi doma (internet, televizija, literatura) iskali dodatne informacije in razlage (Svandova, 2013). V šoli lahko učitelji pri svojem delu uporabljajo različne strategije poučevanja:
- Strategija analize elementov (angl. the element analysis strategy): pri uporabi se izkaže za neuspešno. Čeprav upošteva znanstveni pogled na kemijsko sestavo okolja, ne upošteva makroskopskega vidika. Težava, ki jo imajo učenci pri razumevanju, pa je povezovanje mikroskopskega sveta s simbolnim jezikom, torej z zapisom in analizo enačb kemijskih reakcij (Barker in Carr, 1989b).
- Strategija vodenega pristopa (angl. the guided discovery strategy): učence z vnaprej pripravljenimi nalogami vodi do določenega koncepta. Največkrat se uporablja pri praktičnem delu pri pouku (na primer pri poskusu dokazovanja škroba s pomočjo jodovice v zelenih listih. Negativna stran te strategije je, da se učenci prevečkrat osredotočijo na vsebino, ki ni najpomembnejša za razumevanje poskusa. Tako se v tem primeru učenci osredotočijo na škrob, ki predstavlja založno snov, vendar je v primerjavi s produkcijo ogljikovih hidratov pri fotosintezi nepomemben.) (Barker in Carr, 1989b).
- Strategija rastlinske prehrane (angl. the meaning of plant food strategy): učenci naj bi s pomočjo uporabe te strategije opustili mišljenje, da rastline absorbirajo snovi, ki jih potrebujejo za življenje. Usvojili pa bi naj idejo, da so rastline avtotrofi, da si torej same izdelajo hrano. Vendar ima tudi ta strategija poučevanja negativne strani. Ni namreč
- 13 -
točno določene definicije hrane, poleg tega se pojavlja analogija med prehranjevanjem rastlin in živali (Barker in Carr, 1989b).
Navedene strategije so pri uporabi neuspešne predvsem zato, ker ne poudarjajo glavnega pomena procesa fotosinteze, ki je produkcija ogljikovih hidratov (Barker in Carr, 1989b). Za boljši rezultat, torej znanje, naj bodo učenci pri svojem delu samostojni, njihovo delo naj temelji na diskusiji, učitelji pa naj upoštevajo predznanje in predstave učencev (Barker in Carr, 1989a; Barker in Carr, 1989c in Weinburgh, 2004). Učenci bi s pomočjo takega dela na proces fotosinteze gledali celostno in ga bolje razumeli zaradi povezovanje med lastnim opazovanjem in znanstveno razlago. S takšnim načinom dela je kar 71,0 % 13-letnikov proces fotosinteze usvojilo kot proces izdelave ogljikovih hidratov (Barker in Carr, 1989a).
Ker je fotosinteza proces, ki se ga ne da razložiti samo z opazovanjem (Ahopelto, Mikkilä- Erdmann, Anto in Penttinen, 2011), lahko učitelj pri razlagi uporabi tudi vizualne elemente in tako učencem vizualno predstavi molekulski nivo. S pomočjo multimedije je mogoče razložiti abstraktne procese in procese, ki so očem nevidni. Vizualni elementi pritegnejo pozornost učencev in tako učitelj s kombinacijo pisane in govorjene besede privede učence do boljšega in trajnejšega znanja (Russell, Netherwood in Robinson, 2004).
2.7 ODNOS DO NARAVOSLOVNIH PREDMETOV IN BIOLOGIJE 2.7.1 Opredelitev pojma odnos
V Slovarju slovenskega knjižnega jezika (2000) je pojem odnos razložen kot nekaj, kar se izraža, kaže v ocenjevanju, presojanju česa. Za pojem odnos avtorji uporabljajo različne izraze, zato razlikovanje ni popolnoma jasno. Tako v literaturi najdemo izraze, kot so mnenje (angl.
opinion), prepričanje (angl. belief), stališče (angl. attitude) in odnos (ang. attitude) (Suzuki, 2007). Odnos bi lahko opredelili kot organizirano celoto mnenj, prepričanj, nagnjenj, stališč, predstav, sodb, doživljanj, ki jih lahko vsak posameznik vzpostavi do šole, učiteljev, sošolcev in šolskih obveznosti (Kobal, 2001). C. Razdevšek Pučko (1990) zapiše, da je pojem odnos tako kompleksen pojem, da enotne definicije zanj ni mogoče opredeliti. Vsak odnos ali stališče ima svojo spoznavno, čustveno in vedenjsko komponento (Marentič Požarnik, 2000). Ker so odnosi tako zelo pomembni, so raziskovalci razvili orodje – Likertovo lestvico stališč, s katero lahko merimo odnose, posameznik pa označi stopnjo strinjanja z danimi trditvami (Bizer, 2004).
2.7.2 Dejavniki, ki vplivajo na razvoj odnosa
Številni dejavniki vplivajo na oblikovanje odnosa, ki ga ima posameznik do šolskega predmeta, vendar številni raziskovalci preučujejo le en dejavnik, ali vpliv učitelja ali vpliv dosežkov na oblikovanje odnosa (Suzuki, 2007). V raziskavah, ki potekajo na področju naravoslovja, zadnja leta ni več poudarek na znanju biologije, ampak na odnosu posameznikov do nje (Gnidovec, 2012). Ker je današnja družba kapitalistična, v njej za velik problem velja nezanimanje za znanost. Šola izgublja svojo vrednost, znanost svoj pomen, ker je večina informacij dostopna na internetu (Vogrinc, 2011). Na Sliki 3 so predstavljeni dejavniki, ki vplivajo na oblikovanje posameznikovega odnosa. V nadaljevanju pa so predstavljeni dejavniki, ki jih najpogosteje zasledimo v literaturi.
- 14 -
Slika 3: Dejavniki, ki so povezani z oblikovanjem odnosa (Reid, 1987; v Suzuki, 2007)
2.7.2.1 Spol in odnos do biologije
Kot pri večini dejavnikov imamo tudi tukaj dve strani. Ena zagovarja vpliv spola na odnos in zagovorniki te plati trdijo, da je spol ena izmed najpomembnejših spremenljivk, ki vplivajo na odnos do naravoslovja (Nasr in Soltani, 2011; Osborne, Simon in Collins, 2003). Obstajajo pa tudi raziskave, ki vpliv spola na odnos do naravoslovnih vsebin zavračajo (Hussaini, Foong in Kamar, 2015; Nasr in Soltani, 2011; Temelli in Kurt, 2013).
Zanimanje za različne šolske predmete je pogojeno s spolom. Tako imajo na primer dekleta pozitivnejši odnos do biologije kot do fizike in kemije (Prokop, Tuncer in Chudá, 2007). Do istih ugotovitev je prišel tudi Dawson (2000), kajti ugotovil je, da kažejo dekleta večje zanimanje za biologijo kot fantje, pri katerih je večji interes za vede o Zemlji. Medtem ko so Nasr in Soltani (2011), Osborne idr. (2003) in Suzuki (2007) v svojih raziskavah ugotovili, da imajo fantje sicer pozitiven odnos do naravoslovja, vendar se učinek tega pogosteje kaže pri fiziki kot pri biologiji. Obstajajo pa tudi raziskave, ki zavračajo vpliv spola na odnos do biologije (Hussaini idr., 2015; Nasr in Soltani, 2011). Dekleta najbogatejših držav imajo do biologije bolj negativen odnos kot fantje (Sjøberg in Schreiner, 2010). Potrebno pa se je tudi zavedati, da zanimanje fantov in deklet za različne biološke vsebine ni enako (Uitto, 2014).
Področja medicine, nevroznanosti, evolucije, virologije, imunologije in biofizike so zanimivejša za fante. Dekletom so zanimivejša področja botanike, celične biologije in genetike (Baram-Tsabari, Sethi, Bry in Yarden, 2010). Dekleta imajo raje uporabno biologijo, zoologijo, genetiko in evolucijo, fantje kažejo večje zanimanje za tematike, ki obravnavajo človeško telo v ekstremnih razmerah (Uitto, Juuti, Lavonen in Meisalo, 2006). Možno je tudi, da razlik med spoloma v odnosu do biologije ni, pojavljajo se le razlike v zanimanju za obravnavane vsebine, tako na primer obravnavanje botaničnih tem bolj ustreza dekletom (Usak, Prokop, Ozden, Ozel, Bilen in Erdogan, 2009). J. Strgar (2008) je z raziskavo med slovenskimi učenci (starimi med 9 in 18 let) ugotovila, da v odnosu do rastlin in živali med fanti in dekleti ni razlik. V splošnem so jim živali zanimivejše od rastlin, vendar zanimanje do rastlin in živali s starostjo upada.
OBLIKOVANJE ODNOSA POSAMEZNIKA
Dosežki
Spol
Socialno- ekonomski
položaj
Strategije poučevanja Razredna
klima Učni načrt
Osebnost Starost
Učitelj
- 15 -
2.7.2.2 Starost in odnos do biologije
Odnos do naravoslovja se spreminja skladno s starostjo (Prokop, Tuncer in Chudá, 2007).
Starejši kot so učenci, manj pozitiven odnos do naravoslovja imajo (Murphy in Beggs, 2003).
Tudi Abrahams (2009) je v svoji raziskavi ugotovil, da z naraščajočo starostjo zanimanje za naravoslovje upada. Že do prvega razreda osnovne šole se lahko zazna upad zanimanja za naravoslovje, kar pa z adolescenco le še narašča (Tytler in Osborne, 2012). Ne le da s starostjo upada zanimanje za naravoslovje, ampak s staranjem učencev upada tudi zanimanje za biologijo (Prokop, Prokop in Tunnicliffe, 2007). Suzuki (2007) je ugotovil, da je največji padec zanimanja za biologijo med 12. in 14. letom starosti. To pa povezuje z vpeljavo abstraktnih in zapletenih pojmov, ki jih učenci ne razumejo. S starostjo se spreminjajo tudi biološke teme, ki učence zanimajo. Zanimanje za botaniko, okolje in ekologijo se s starostjo zmanjšuje. Povečuje pa se zanimanje za evolucijo, genetiko, celično biologijo in biologijo človeka (Uitto, 2014). Pri mlajših učencih je zaznati večje zanimanje za tematike, ki so povezane z makroskopsko ravnjo, medtem ko starejši učenci kažejo večji interes za tematike, ki so povezane z mikroskopsko ravnjo (Baram-Tsabari idr. 2010).
2.7.2.3 Socialnoekonomski status in odnos do biologije
Socialnoekonomski status naj ne bi bil povezan z odnosom do biologije. Kljub temu so nekateri avtorji prišli do ugotovitev, da je nižji socialnoekonomski status povezan z bolj pozitivnim odnosom do naravoslovnih vsebin (Breakwell in Beardsell's, 1992 v Osborne idr., 2003).
Učenci, ki prihajajo iz razvitejših držav, izražajo manjšo željo po tem, da bi postali naravoslovci (Sjøberg in Schreiner, 2010). Ravno nasprotno pa sta ugotovila Tytler in Osborne (2012), in sicer, da se za nadaljnje izobraževanje na področju naravoslovja odločajo učenci z višjim socialnoekonomskim statusom.
2.7.2.4 Učitelj, strategije poučevanja, razredna klima, učna klima in odnos do biologije
Z nekaterimi raziskavami so ugotovili, da učitelj vpliva na oblikovanje odnosa učencev do izbranega predmeta (Prokop, Tuncer in Tunnicliffe, 2007), medtem ko so z drugimi raziskavami dognali, da učitelj na ta odnos ne vpliva (Bottomley in Ormerod, 1981; Kelly, 1988 v Prokop, Tuncer in Tunnicliffe, 2007). Če imajo učenci občutek, da je učitelj navdušen nad predmetom, ki ga poučuje, bodo tudi sami postali navdušeni nad učenjem vsebin tega predmeta. Naloga učitelja je, da vzpostavi privlačno učno okolje ter s tem aktivno vključuje učence v proces učenja in tako spodbuja njihovo razmišljanje. Težavnejše teme učitelj poučuje prek zgodb, saj so človeški možgani naravnani tako, da se učijo skozi zgodbe. Vse to pa vpliva na razvoj pozitivnega odnosa do naravoslovja (Sperrazza, 2008). Tudi Suzuki (2007) zapiše, da pozitiven odnos učitelja do predmeta vpliva na razvoj pozitivnega odnosa pri učencih. Če je učiteljevo vsebinsko znanje pomanjkljivo, za predmet ne kaže zanimanja in pri svojem delu ne uporablja ustreznih metod poučevanja, to privede do učenja dejstev in s tem tudi do krepitev napačnih predstav (Osborne idr., 2003). Zato na razvoj odnosa učencev do naravoslovja ključno vpliva kakovost učiteljevega poučevanja (Suzuki, 2007). C. Razdevšek Pučko (1990) zapiše, da je razvoj pozitivnega odnosa vzajemen. Če je učiteljev odnos do učencev pozitiven in ima dobro mnenje o njih, potem je tudi učenčev odnos do šole, učiteljev in učenja pozitivnejši. Zanimivo je tudi dejstvo, da otroci, ki obiskujejo šole z boljšo tehnično opremo, razvijejo pozitivnejši odnos do naravoslovnih predmetov (Temelli in Kurt, 2013). Učitelj lahko s svojo razlago bistveno prispeva k razvoju odnosa učencev do predmeta. Namreč, če je učiteljeva razlaga nerazumljiva in zahtevna, je učenci ne razumejo. Zaradi tega predmet dojamejo kot težak in do njega razvijejo negativen odnos (Mukhwana, 2013). V nasprotnem primeru pa je lahko prav učitelj tisti, ki s svojim vedenjem, odnosom in poučevanjem vpliva na odločitve učencev o njihovi karieri. Zato se precej učencev, ki so imeli dobrega učitelja naravoslovja, odloči za študij, povezan z naravoslovjem (Prokop, Tuncer in Chudá, 2007). Na
