UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA Poučevanje, Predmetno poučevanje
Katarina Mlinarec
BAZE PODATKOV PRI POUKU KEMIJE V OSNOVNI ŠOLI Magistrsko delo
Ljubljana, 2020
UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA Poučevanje, Predmetno poučevanje
Katarina Mlinarec
BAZE PODATKOV PRI POUKU KEMIJE V OSNOVNI ŠOLI
DATABASES IN TEACHING AND LEARNING CHEMISTRY IN PRIMARY SCHOOL
Magistrsko delo
Mentorica: prof. dr. Vesna Ferk Savec
Ljubljana, 2020
Zahvala
Iskreno se zahvaljujem svoji mentorici, prof. dr. Vesni Ferk Savec,
za vse usmeritve in pomoč pri pisanju magistrskega dela ter bogato znanje, ki ga deli z menoj.
Hvala za zaupanje, prijazne in spodbudne besede, vsak skupni trenutek in navdih.
Zahvaljujem se vsem profesoricam, profesorjem in drugim zaposlenim na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani za znanje in izkušnje, ki sem jih pridobila tekom študija.
Hvala Sanji Jedrinović za pomoč pri razvoju spletnega usposabljanja, vsem učiteljicam, učiteljem, ki so se usposabljanja udeležili, delili svoje dragocene izkušnje in za prijetno sodelovanje.
Najlepša hvala moji čudoviti družini, prav vsakemu posebej, za vso podporo in ljubezen,
hvala prijateljicam in prijateljem.
I POVZETEK
Baze podatkov imajo pomembno vlogo pri poučevanju in učenju kemije zaradi potrebe po opolnomočenju učencev z znanjem, potrebnim za iskanje želenih informacij ter kritično ovrednotenje in smiselno ciljno uporabo le-teh, kar je ključno v dobi, ki jo zaznamuje vse hitrejše naraščanje števila informacij na področju naravoslovja. Veliko kemijskih baz podatkov je prosto dostopnih na spletu, kar je pomembno za raziskovalce pa tudi učitelje na vseh ravneh izobraževanja, saj le-te omogočajo dostop do informacij neodvisno od prostora in časa ob uporabi za uporabnika enostavnih, a učinkovitih iskalnih strategij. V teoretičnem delu magistrske naloge je v povezavi s področjem uporabe informacijsko-komunikacijske tehnologije (IKT) predstavljen Evropski okvir digitalnih kompetenc za učitelje DigCompEdu 2.1. Predstavljen je model TPACK, ki je lahko v pomoč pri načrtovanju, vrednotenju in evalvaciji uporabe tehnologije pri poučevanju in učenju. V nadaljevanju je pozornost namenjena uporabi IKT pri pouku kemije. Na kratko so predstavljeni načini vključevanja IKT v pouk kemije s poudarkom na bazah podatkov. Predstavljen je pomen uporabe kemijskih baz podatkov pri pouku kemije z vidika učnega načrta za kemijo v osnovni šoli. V empiričnem delu so bili izvedeni polstrukturirani intervjuji z učitelji z namenom ugotoviti, pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo učitelji najpogosteje vključujejo delo z bazami podatkov, s kakšnimi izzivi in priložnostmi se pri tem srečujejo in kateri so po njihovem mnenju tisti dejavniki, ki vplivajo na kakovostno uporabo baz podatkov pri pouku kemije. Na osnovi pridobljenih rezultatov je bilo razvito in izvedeno Usposabljanje o uporabi baz podatkov pri pouku kemije za učitelje kemije v osnovni šoli v obliki množičnega odprtega spletnega tečaja (MOST-a). Po usposabljanju so bili izvedeni polstrukturirani intervjuji z učitelji kemije z namenom pridobiti povratne informacije in ugotoviti, v kolikšni meri je usposabljanje pripomoglo k razširitvi in nadgraditvi njihovega znanja o bazah podatkov, možnostih njihove uporabe pri pouku kemije in preseganju težav, identificiranih v intervjujih pred usposabljanjem.
Rezultati so pokazali, da je usposabljanje pri učiteljih spodbudilo razmislek o uporabi baz podatkov pri različnih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo v osnovni šoli. Kljub temu da se pri uporabi baz podatkov učitelji srečujejo z različnimi izzivi, hkrati tudi najdejo rešitve, kako se z njimi soočiti. Tako pred kot po usposabljanju so učitelji prepoznali dodano vrednost, ki jo lahko ima ustrezna uporaba baz podatkov pri pouku kemije. Kot najpomembnejši dejavnik pri kakovostni uporabi baz podatkov so navedli znanje učitelja.
Ključne besede: informacijsko-komunikacijska tehnologija (IKT), kemijske baze podatkov, množični odprti spletni tečaj (MOST), poučevanje kemije, učitelji kemije
II ABSTRACT
Databases have an important part in teaching and learning chemistry because of the need to empower students with knowledge needed to search and retrieve information, to develop critical thinking, which is crucial in the age of increasing amount of information in the field of science.
Many chemical databases with an open access are invaluable for both researchers and chemical educators at all levels in terms of ease of use, the extent of information and overcoming time and place barriers. In the theoretical part of the master’s thesis in the field of information and communications technology (ICT) use we present the European Digital Competence Framework for Educators DigCompEdu 2.1. TPACK model is also presented as it can help to plan, assess and evaluate the use of technology in teaching and learning. In the following research there is a focus on the use of ICT in chemistry lessons, briefly presenting ways of incorporating ICT into chemistry lessons and the importance of the use of chemical databases in the teaching of chemistry from the perspective of the Curriculum for Chemistry in Primary School. Based on a qualitative research we carried out semi-structured interviews with the chemistry teachers in primary school. Our purpose was to find out in which curriculum content teachers are most likely to use chemical databases, what are the challenges and opportunities they face regarding database use in class and what are the factors that influence the quality of a database use in teaching and learning chemistry. Based on the results we developed a massive open online course (MOOC) on the use of databases in teaching and learning chemistry for teachers in primary school. After the course we once again carried out semi-structured interviews with chemistry teachers to find out the extent to which the course has helped to broaden and upgrade their knowledge of databases, to think about the potential of their use in teaching and learning chemistry, and to surpass the identified problems in interviews prior to the online course. The results of our research showed that online course encouraged teachers to think about the use of databases in different content sets of the curriculum for chemistry in primary school. Although there are some challenges teachers have to face with the use of databases, they can also recognize the solutions to these challenges and know how to tackle them. Teachers have also recognized the important added value in the use of chemistry databases in the beginning of the course as well as in the end. Teachers' knowledge was thus the most important factor in the guality use of databases.
Keywords: information and communications technology (ICT), chemical databases, massive open online open course (MOOC), teaching chemistry, chemistry teachers
III
Kazalo vsebine
1 UVOD ...1
2 TEORETIČNA IZHODIŠČA ...2
2.1 Informacijsko komunikacijska tehnologija v sodobni šoli ...2
2.2 Informacijsko komunikacijska tehnologija pri pouku kemije ...4
2.2.1 Načini vključevanja IKT v pouk kemije ...5
2.2.1.1 Učna okolja ...6
2.2.1.2 Interaktivna komunikacija ...6
2.2.1.3 Vizualizacijska orodja ...6
2.2.1.4 Kvantno-mehanski izračuni ...7
2.2.1.5 Kemijske baze podatkov ...7
2.2.2 Kemijske baze podatkov in Učni načrt za kemijo v osnovni šoli ... 10
3 OPREDELITEV RAZISKOVALNEGA PROBLEMA... 11
4 NAMEN IN CILJI RAZISKAVE, RAZISKOVALNA VPRAŠANJA ... 12
5 METODA IN RAZISKOVALNI PRISTOP ... 13
5.1 Vzorec ... 13
5.2 Merski pripomočki ... 16
5.3 Opis postopka zbiranja podatkov ... 17
5.4 Postopki obdelave podatkov ... 17
6 REZULTATI Z INTERPRETACIJO ... 18
6.1 Analiza intervjujev pred usposabljanjem o uporabi baz podatkov pri pouku kemije ... 18
6.1.1 Vsebinski sklopi pri katerih učitelji vključujejo baze podatkov v pouk kemije ... 18
6.1.2 Izzivi uporabe baz podatkov pri pouku kemije ... 20
6.1.3 Dodana vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije ... 22
6.1.4 Dejavniki kakovostne uporabe baz podatkov pri pouku kemije ... 24
6.1.5 Vsebine usposabljanja ... 27
6.2 Analiza intervjujev po usposabljanju o uporabi baz podatkov pri pouku kemije ... 29
6.2.1 Vključevanje baz podatkov v pouk kemije po usposabljanju ... 29
6.2.2 Izzivi uporabe baz podatkov pri pouku kemije in soočanje z njimi ... 31
6.2.3 Razmislek učiteljev o dodani vrednosti uporabe baz podatkov po usposabljanju ... 34
6.2.4 Občutek opolnomočenosti učiteljev po usposabljanju... 37
6.2.5 Ustreznost izvedbe usposabljanja ... 39
6.3 Sposobnost udeležencev za uporabo pridobljenih znanj ... 41
IV
7 UGOTOVITVE ... 44
8 ZAKLJUČEK... 53
9 LITERATURA ... 54
10 PRILOGE Priloga 1: Transkript intervjujev pred usposabljanjem o uporabi baz podatkov pri pouku kemije v osnovni šoli Priloga 2: Transkript intervjujev po usposabljanju o uporabi baz podatkov pri pouku kemije v osnovni šoli Priloga 3: Analiza intervjujev pred usposabljanjem o uporabi baz podatkov pri pouku kemije v osnovni šoli Priloga 4: Analiza intervjujev po usposabljanju o uporabi baz podatkov pri pouku kemije v osnovni šoli Priloga 5: Matrika za karakterizacijo učiteljevega TPACK-a (nadgrajeno po Akyuz, 2018)
Kazalo tabel
Tabela 1: Nekatere baze podatkov s področja kemije ...7Tabela 2: Splošni učni cilji pri posameznih temah/vsebinskih sklopih Učnega načrta za kemijo (Bačnik idr., 2011), ki vključujejo delo z bazami podatkov oziroma uporabo podatkov iz različnih virov. ... 11
Tabela 3: Namen posameznega dela usposabljanja in predvidene aktivnosti udeležencev .... 15
Tabela 4: Vsebinski sklopi pri katerih učitelji vključujejo baze podatkov v pouk kemije ... 18
Tabela 5: Izzivi uporabe baz podatkov pri pouku kemije ... 20
Tabela 6: Dodana vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije ... 22
Tabela 7: Dejavniki kakovostne uporabe baz podatkov pri pouku kemije ... 24
Tabela 8: Vsebine usposabljanja ... 27
Tabela 9: Vključevanje baz podatkov v pouk kemije po usposabljanju ... 29
Tabela 10: Izzivi uporabe baz podatkov pri pouku kemije in soočanje z njimi ... 31
Tabela 11: Razmislek učiteljev o dodani vrednosti uporabe baz podatkov po usposabljanju . 34 Tabela 12: Občutek opolnomočenosti učiteljev po usposabljanju ... 37
Tabela 13: Ustreznost izvedbe usposabljanja ... 39
Tabela 14: Rezultati učnih priprav in gradiv učiteljev ob uporabi matrike za kategorizacijo učiteljevega TPACK ... 41
Kazalo slik
Slika 1: Okvir digitalnih kompetenc za učitelje, DigCompEdu 2.1. (Redecker, 2017)...2Slika 2: TPACK model (Mishra in Koehler, 2009) ...4
Slika 3: IKT pri poučevanju kemije (po Tuvi-Arad in Blonder, 2019) ...5
Slika 4: Izvedba raziskave in usposabljanja ... 13
1 1 UVOD
Informacijsko-komunikacijska tehnologija (IKT) ponuja ob ustreznih premislekih različne priložnosti za poučevanje in učenje. Tako lahko tudi kemijske baze podatkov, ki imajo izreden pomen za raziskovalce, obogatijo učni proces. Veliko teh baz podatkov je prosto dostopnih in omogočajo iskanje informacij neodvisno od prostora in časa. Uporaba baz podatkov je pomembna tudi zaradi priložnosti razvijanja digitalnih kompetenc učencev. Raziskav o uporabi baz podatkov pri pouku kemije je malo tako z vidika učiteljev kot tudi učencev (Tuvi-Arad in Blonder 2019), zato je magistrsko delo namenjeno predvsem raziskovanju različnih vidikov obstoječe uporabe baz podatkov pri pouku kemije s strani slovenskih učiteljev. Pri tem je bil poudarek predvsem na raziskovanju, pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo v osnovni šoli učitelji najpogosteje vključujejo baze podatkov, kaj jim pri tem predstavlja morebitne izzive, kakšna je po njihovem mnenju dodana vrednost uporabe baz podatkov in kateri dejavniki vplivajo na njihovo kakovostno uporabo pri pouku kemije.
2 2 TEORETIČNA IZHODIŠČA
2.1 Informacijsko komunikacijska tehnologija v sodobni šoli
Informacijsko-komunikacijska tehnologija (IKT) ima v današnji, sodobni družbi pomembno vlogo. Uporaba IKT pomembno vpliva tudi na področje izobraževanja, in sicer lahko njena smiselna uporaba vodi do sodobnejšega, učinkovitejšega poučevanja in učenja, omogoča uspešnejšo individualizacijo in diferenciacijo, pri učencih spodbudi kreativno mišljenje, poveča njihovo motivacijo in radovednost (Ferk Savec 2015; Logar in Ferk Savec, 2019).
Digitalne tehnologije nas spremljajo na različnih področjih življenja, njihova vseprisotnost je spremenila načine komuniciranja, dostopanja do različnih informacij in znanj ter preživljanja prostega časa. Mladi, ki živijo v svetu, kjer je moč digitalno tehnologijo srečati na vsakem koraku, jo poznajo in jim je blizu, kar pa še ne pomeni, da so opremljeni z znanjem in veščinami, ki so potrebne za učinkovito in odgovorno uporabo digitalnih tehnologij (Redecker, 2017).
Učitelji naj bi predstavljali vzor naslednjim generacijam, hkrati pa je njihova glavna naloga biti učitelj. Zaradi vse pogostejše uporabe IKT postajajo pomembne digitalne kompetence učiteljev, ki jim omogočajo učinkovito uporabo digitalnih tehnologij pri svojem pedagoškem delu (Redecker, 2017; Urbančič idr., 2018).
Evropski okvir digitalnih kompetenc, namenjen učiteljem na vseh ravneh izobraževanja, za izkoriščanje potenciala digitalnih tehnologij in inovacij v izobraževanju razlikuje med šestimi področji: (1) poklicno delovanje, (2) digitalni viri, (3) poučevanje in učenje, (4) vrednotenje, (5) opolnomočenje učencev ter (6) vodenje in podpora učencem pri pridobivanju digitalnih kompetenc. V ta področja je vključenih 22 digitalnih kompetenc, pomembnih za učitelje (Luštek idr., 2019; Redecker, 2017).
Slika 1: Okvir digitalnih kompetenc za učitelje DigCompEdu 2.1. (Redecker, 2017).
3
Pomembna področja kompetenc učiteljev so: (1) strokovne kompetence, ki zajemajo organizacijsko komuniciranje, strokovno udejstvovanje, refleksijo in stalno digitalno strokovno izpopolnjevanje, (2) kompetence učencev oziroma zmožnost vodenja in nudenja podpore učencem pri pridobivanju digitalnih kompetenc ter (3) didaktične kompetence, ki predstavljajo bistvo okvirja DigCompEdu (Redecker, 2017).
Didaktične kompetence vključujejo štiri področja, ki so povezana z načrtovanjem in izvajanjem učnega procesa.
1. Prvo področje didaktičnih kompetenc so digitalni viri, pri čemer gre za vrednotenje in zbiranje digitalnih virov za namen poučevanja in učenja, ustvarjanje ali izdelovanje novih digitalnih virov v izobraževalne namene in upravljanje oziroma organizacijo digitalnih gradiv, spoštovanje in upoštevanje zasebnosti in avtorskih pravic (Redecker, 2017).
2. Drugo področje zajema kompetence za vključevanje oziroma uporabo tehnologije pri poučevanju in učenju. Sem spadajo načrtovanje in uporaba digitalnih virov in naprav v procesu poučevanja (organizacija poučevanja, nove oblike in metode), izboljšanje komunikacije oziroma vodenje in nudenje podpore ob uporabi tehnologije, sodelovalno učenje ter uporaba tehnologije za samouravnavanje učenja pri učencih (Redecker, 2017).
3. Tretje področje predstavljajo kompetence uporabe tehnologije za formativno in sumativno vrednotenje, ustvarjanje in analizo digitalnih dokazov o učenčevem napredku ter zagotavljanje pravočasnih in usmerjenih povratnih informacij učencem (Redecker, 2017).
4. Četrto področje je povezano s kompetencami za opolnomočenje učencev. Pomembno je zagotavljanje dostopa do digitalnih učnih virov vsem učencem, upoštevanje posebnosti in razlik med učenci, upoštevanje diferenciacije in individualizacije ter spodbujanje aktivnega sodelovanja učencev (Redecker, 2017).
Da bi učitelji uspešno vključevali tehnologijo v poučevanje, potrebujejo različne veščine in znanja. Model TPACK je lahko v pomoč pri načrtovanju, vrednotenju in evalvaciji uporabe tehnologije pri poučevanju in učenju (Ferk Savec in Hrast, 2019).
Ferk Savec (2015) ugotavlja, da je veliko raziskovalcev z zadnjih letih razmišljalo in preučevalo vlogo učiteljevega znanja pri vključevanju IKT v pouk. Model TPACK (tudi TPCK – Technological Pedagogical Content Knowledge ali znanje za poučevanje z IKT) torej opisuje znanja, ki jih potrebuje učitelj za uspešno vključevanje tehnologije v pouk.
Model TPACK temelji na Shulmanovem konceptu PCK (Pedagogical Content Knowledge ali znanje za poučevanje). To je znanje, ki ga učitelj potrebuje pri poučevanju in vključuje smiselno uporabo pedagoškega znanja za predstavitev vsebine. Pedagoško in vsebinsko znanje sta med seboj povezana, tako da o njiju ne moremo razmišljati kot o dveh ločenih konceptih (Ferk Savec, 2015; Shulman, 1986).
4
Model TPACK poleg znanja vsebine in pedagogike vključuje še tehnološko komponento znanja. Znanje vsebine (CK) je znanje, ki zajema poznavanje vsebine nekega področja oziroma predmeta. Pedagoško znanje (PK) se nanaša na različne pristope, metode in strategije, ki jih učitelj uporablja za uresničevanje učnih ciljev, poznavanje razvojnih, socialnih in kognitivnih teorij itd. Tehnološko znanje (TK) pa je znanje o tehnologiji in njeni uporabi (na primer uporaba računalnika, interaktivne table, upravljanje z drugo programsko in strojno opremo) (Ferk Savec, 2019).
Slika 2: Model TPACK (Mishra in Koehler, 2009).
V modelu so predstavljene tudi pomembne interakcije med znanjem vsebine, pedagogike in tehnologije. To so tehnološko vsebinsko znanje (TCK), pedagoško vsebinsko znanje (PCK), tehnološko pedagoško znanje (TPK) in tehnološko pedagoško vsebinsko znanje (TPACK) (Mishra in Koehler, 2009).
Ferk Savec (2019) ugotavlja, da različni dejavniki, kot so na primer osebnostne lastnosti učitelja, raven izobraževanja in kulturne značilnosti, prispevajo k specifiki konteksta in da se vsaka kombinacija predstavljenih komponent znanja (vsebina, pedagogika, tehnologija) ne kaže enako pri vseh učiteljih.
2.2 Informacijsko komunikacijska tehnologija pri pouku kemije
V današnjem svetu je zaradi hitrega naraščanja števila informacij eno izmed ključnih področij kompetenc informacijska pismenost. Orodja za velike podatke (angl. big data) so že pomemben del kemijske industrije in raziskovanja, zato je pomembno, da so učitelji kemije na vseh ravneh izobraževanja seznanjeni s kemijskimi bazami podatkov, jih znajo uporabljati in razvijejo razmisleke, kako s tem znanjem opolnomočiti tudi učence (Baysinger, 2016; Carretero, Vuorikari in Punie, 2017; Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
5
Uporaba IKT oziroma uporaba baz podatkov pri pouku kemije lahko za učitelje predstavlja različne priložnosti (na primer da imajo dostop do širših, poglobljenih in obogatenih učnih gradiv; da pomagajo učencem razviti digitalne kompetence; da jih namesto učenja poznavanja dejstev opolnomočijo z znanjem, s pomočjo katerega bodo znali poiskati ustrezne informacije in jih učinkovito uporabiti; da jih navdušijo za delo raziskovalca). Pri uporabi baz podatkov pri poučevanju in učenju kemije pa se lahko pojavijo tudi nekatere ovire oziroma izzivi. Pomemben dejavnik pri kakovostni, učinkoviti uporabi baz podatkov so kompetence in znanje učitelja za uporabo IKT (angl. TPACK: vsebinsko znanje, znanje didaktike in poznavanje tehnologije) ter njihova samoučinkovitost, prepričanje, da lahko v poučevanje s svojim znanjem in spretnostmi uspešno vključijo na primer uporabo baz podatkov pri pouku kemije. Kot izziv se pojavlja tudi potreba po aktivnostih, ki bi vključevale smiselno uporabo kemijskih baz podatkov (Baysinger, 2016; Becta, 2004; Ferk Savec, 2015; Luštek, Rugelj, Drožđek in Vogrinc, 2019; Redecker, 2017; Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
2.2.1 Načini vključevanja IKT v pouk kemije
Tuvi-Arad in Blonder (2019) izpostavita dva načina vključevanja tehnologije v poučevanje kemije: (1) splošno uporabo tehnologije za izboljšanje in v podporo različnim didaktičnim pristopom (učna okolja in interaktivna komunikacija) in (2) tehnologije in orodja, ki se lahko specifično uporabljajo pri kemijskem izobraževanju (baze podatkov, vizualizacija in kvantno- mehanski izračuni).
Slika 3: IKT pri poučevanju kemije (po Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
Čeprav se je večina tehnologij, ki bodo v nadaljevanju predstavljene, pojavila z razvojem spleta, pa so nekatere obstajale že prej, in sicer v obliki specializiranih knjig in programske opreme.
Doba interneta je omogočila, da so postale te vsebine dosegljive širšemu krogu ljudi, tudi učiteljem in učencem (Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
6 2.2.1.1 Učna okolja
Splošna uporaba tehnologije za izboljšanje in v podporo različnim didaktičnim pristopom vključuje učna okolja, kot so Moodle, Canvas in WebEx.
Učno okolje (angl. LMS – Learning Management System) je koncept, izhajajoč iz tako imenovanega e-izobraževanja, in ponuja spletno platformo, ki omogoča učiteljem številne možnosti v okviru izvajanja izobraževalnih tečajev in programov (na primer ustvarjanje in upravljanje izobraževalnih vsebin, organiziranje in deljenje učnega gradiva, sledenje napredku učencev, poročanje, pripravo kvizov, pošiljanje sporočil …). Pomembna prednost uporabe učnih okolij je tudi dostop do vsebin neodvisno od časa in kraja (Ouadoud, Chkouri in Nejjar, 2018; Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
Veliko izobraževalnih tečajev in programov se izvaja na tradicionalen način »iz oči v oči «, ki ga z različnimi nameni spremlja uporaba učnih okolij (Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
MOST ali množični odprti spletni tečaj (angl. MOOC – Massive Open Online Course) je sprva nudil priložnost za izobraževanje večjega števila ljudi s poudarkom na zmanjšanju stroškov in večji dostopnosti. MOST v izobraževanju lahko nudi različne prednosti za učence, na primer možnost učenja neodvisno od kraja in časa, personalizirano učenje, možnost večkratnega ogleda gradiv itd. (Deng, Benckendorff in Gannaway, 2019; Jedrinović, Luštek in Ferk Savec, 2019).
2.2.1.2 Interaktivna komunikacija
Drugi način splošne uporabe tehnologije je povezan z oblikami komuniciranja učiteljev in učencev izven tradicionalnih okvirjev. IKT orodja, kot so na primer glasovalni sistemi in družbena omrežja, naj bi obogatila komunikacijo med učitelji in učenci oziroma med skupino učencev (Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
Facebook, ki je eno najbolj uporabljanih družbenih omrežij, lahko ponudi platformo za poučevanje in učenje kemije. V raziskavi Rap in Blonder (2017) so učenci, ki so bili vključeni v Facebook skupino za učenje kemije, to izkušnjo za učenje sprejeli kot pozitivno, prav tako pa se je pokazala pozitivna povezava med aktivnostjo učenja kemije v skupini in stališči učencev do uporabe omrežja Facebook za učenje kemije.
2.2.1.3 Vizualizacijska orodja
Tretji način vključevanja tehnologije v poučevanje in učenje kemije so različna vizualizacijska orodja in aplikacije, ki so zasnovane posebej v raziskovalne namene in jih je hkrati mogoče uporabiti pri poučevanju in učenju kemije (Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
Vizualizacija ima v naravoslovju pomembno vlogo posebej pri poučevanju in učenju abstraktnih kemijskih pojmov. Vizualizacijske metode v naravoslovju vključujejo predstavitve na makroskopski ravni (fotografije, videoposnetki, slike in drugo), submikroskopski ravni (2D in 3D stacionarne in dinamične predstavitve) in simbolni ravni (simboli, formule in drugo) (Devetak, 2012).
7 2.2.1.4 Kvantno-mehanski izračuni
Spletna računalniška orodja za molekulsko modeliranje in izračun kemijskih deskriptorjev so razvita za namene raziskovanja, pri poučevanju pa se uporabljajo le redko zaradi zahtevnosti in cenovne nedostopnosti (Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
2.2.1.5 Kemijske baze podatkov
Informacije s področja kemije so bile v obliki baz podatkov dostopne že dolgo pred dobo interneta, in sicer v obliki specifičnih knjig in programske opreme. V zadnjih treh desetletjih je veliko kemijskih baz podatkov postalo (prosto) dostopnih preko spleta, kar je prispevalo k večji razpoložljivosti podatkov, kakovosti in obsegu informacij. Prenos teh informacij na splet je tako povečal njihovo dostopnost širši javnosti, raziskovalcem in učiteljem na vseh ravneh izobraževanja zaradi obsega dostopnih informacij, premostitve časovnih in krajevnih ovir ter enostavne uporabe; hkrati pa spletne baze podatkov v nasprotju s tiskanimi omogočajo bolj sofisticirane strategije iskanja (na primer iskanje v več bazah podatkov hkrati, iskanje glede na kombinacijo lastnosti neke snovi ...) (Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
Tuvi-Arad in Blonder razlikujeta med tremi glavnimi tipi kemijskih baz podatkov: (1) baze podatkov spojin (na primer PubChem, ChemSpider), (2) baze podatkov kemijskih reakcij (na primer SciFinder, Reaxys) in (3) baze podatkov besedilnih virov (na primer The IUPAC Gold book, Encyclopedia Britannica) (Tuvi-Arad in Blonder, 2019).
V Tabeli 1 je predstavljenih nekaj baz podatkov s področja kemije.
Tabela 1: Nekatere baze podatkov s področja kemije.
Baza
podatkov Povezava Dostop Kratek opis
SciFinder® https://www.cas.org/products/scifinder plačljiv SciFinder® – omogoča dostop do informacij o spojinah in kemijskih reakcijah ter bibliografskih podatkov na področju kemije
in sorodnih ved.
PubChem https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/ prost dostop
PubChem – omogoča iskanje po imenu spojine, molekulski formuli, strukturi in drugih lastnostih. Nudi informacije o kemijskih in fizikalnih lastnostih spojine, biološki aktivnosti, varnosti in toksikoloških
podatkih, patentih ...
WebElements https://www.webelements.com/ prost dostop
WebElements – periodni sistem elementov, ki omogoča iskanje po posameznih elementih
v periodnem sistemu in ponuja informacije npr. o različnih lastnostih elementov, njihovi
uporabi ...
8
Periodic Table, Royal Society
of Chemistry
https://www.rsc.org/periodic-table/ prost dostop
RSC Periodic Table – interaktivni periodni sistem elementov omogoča iskanje informacij
o zgodovini posameznega elementa, alkimiji, za vsak element je mogoče poslušati podcast
in si ogledati videoposnetek. Lahko raziskujemo tudi trende v periodnem sistemu elementov (atomski radij, elektronegativnost,
prva ionizacijska energija ...).
Chemicool https://www.chemicool.com/ prost dostop
Chemicool – s klikom na posamezen element v periodnem sistemu elementov Chemicool
dobimo podatke o različnih lastnostih elementa, njegovem odkritju, uporabi,
zanimivih dejstvih ...
ChemSpider http://www.chemspider.com/ prost dostop
ChemSpider – vsebuje podatke za več kot 67 milijonov spojin iz več različnih virov
podatkov. Omogoča osnovno iskanje, napredno iskanje in iskanje po strukturi.
Reaxys https://www.reaxys.com/#/login plačljiv Reaxys – iskanje informacij in podatkov iz objavljene literature, vključno z revijami in
patenti. Ponuja informacije o spojinah, kemijskih reakcijah, podatke o načrtovanju
sinteze in eksperimentalne postopke.
Cambridge Structural Database CSD
https://www.ccdc.cam.ac.uk/ potrebna prijava
Cambridge Structural Database – repozitorij organskih in kovinsko-organskih kristalnih
struktur.
Crystallography Open Database
COD
http://www.crystallography.net/cod/ prost dostop
Crystallography Open Database COD – zbirka kristalnih struktur organskih, anorganskih, kovinsko-organskih spojin in
mineralov.
The NIST Chemistry Webbook
https://webbook.nist.gov/chemistry/ prost dostop
The NIST Chemistry Webbook – med drugim vsebuje termokemijske podatke, IR (5000 spojin) in masne spektre (8000 spojin).
Po njej lahko iščemo po imenu, kemijski formuli, registrski številki CAS, molski masi,
ionizacijski energiji ali protonski afiniteti.
Zbirka vključuje večinoma organske spojine in nekaj anorganskih.
Drugbank https://www.drugbank.ca/ prost dostop
The DrugBank – podatkovna zbirka zdravil, ki vključuje podrobne, sodobne in kakovostne farmacevtske, kemijske, fiziološke in farmakološke podatke o zdravilih in njihovih tarčnih molekulah.
Zbirka ima vgrajena napredna orodja za brskanje, iskanje, rudarjenje po besedilu, prikaz, razvrščanje, povzemanje podatkov ter
preverjanje ustreznosti podatkov ob vnosu.
Mnoga podatkovna polja iz zbirke so povezana z drugimi spletnimi podatkovnimi
viri.
9
Lipid Bank http://lipidbank.jp/index.html prost dostop
LipidBank – zbirka naravnih lipidov, vključno z maščobnimi kislinami, sfingolipidi, steroidi in različnimi vitamini.
Zbirka vsebuje več kot 6000 molekulskih struktur, imena (splošno ime, ime IUPAC), spektralne informacije (UV, IR, NMR ...) in
informacije iz literature.
MatWeb http://www.matweb.com/index.aspx prost dostop
MatWeb – zbirka podatkov o polimerih, kot so ABS, najlon, poliester, polietilen, polipropilen; kovinah, kot so aluminij, kobalt,
baker, nikelj, svinec, magnezij; super zlitinah; jeklu; keramiki; vlaknih in drugih
inženirskih materialih.
The IUPAC Gold book
https://goldbook.iupac.org/ prost dostop
The IUPAC Gold book – ena v seriji IUPAC- ovih »barvnih knjig« o kemijski nomenklaturi, terminologiji, simbolih in enotah; terminološke opredelitve zbira iz
IUPAC-ovih priporočil.
Encyclopedia Britannica
https://www.britannica.com/ prost dostop
Enciklopedija Britannica (angl.
Encyclopædia Britannica) – najstarejša splošna enciklopedija v angleškem jeziku, katere prva izdaja je izšla med letoma 1768 in
1771.
The Protein Data Bank
Izobraževalni portal PDB
Molecule of the Month
https://www.rcsb.org/
http://pdb101.rcsb.org/
http://pdb101.rcsb.org/motm/motm- about
prost dostop
prost dostop
prost dostop
RCSB PDB – zbirka podatkov o eksperimentalno določenih strukturah
bioloških makromolekul, njihovemu delovanju in razvoju. Omogoča enostavno ali
napredno iskanje (lahko iščemo npr. po številu disulfidnih vezi, ligandih, ...).
PDB-101 – zbirka omogoča učiteljem, učencem in širši javnosti raziskovanje 3D sveta bioloških makromolekul, spoznavanje
njihovih raznolikih oblik in funkcij.
Namenjena je uvodnemu učenju, spoznavanju in je hkrati tudi vir za
poglobljeno raziskovanje.
Molecule of the Month – predstavlja zbirko izbranih molekul iz Protein Data Bank. Vsak izbor vključuje uvod v strukturo in delovanje molekule, razpravo o pomembnosti molekule za zdravje in dobro počutje ljudi ter predloge
virov za dodatne informacije.
Eterična olja http://keminfo.pef.uni-lj.si/etolja/ prost dostop
Baza podatkov o eteričnih oljih – sestavljena je iz dveh delov: (1) podatki za 111 naravnih
eteričnih olj, (2) opis okoli 330 spojin.
10
2.2.2 Kemijske baze podatkov in učni načrt za kemijo v osnovni šoli
V učnem načrtu za kemijo v osnovni šoli (Bačnik idr., 2011, str. 5) in smernicah za uporabo IKT pri predmetu kemija (Bačnik in Poberžnik, 2016) je v okviru splošnih ciljev zapisano, da kemija spodbuja razvijanje naravoslovno-matematičnih kompetenc za razvoj kompleksnega in kritičnega mišljenja; pri tem je med drugim izpostavljeno iskanje, obdelava ter vrednotenje podatkov iz več virov. Učenci naj bi v sklopu tega razvijali zmožnost presoje, kdaj je informacija potrebna, načrtno spoznavali načine iskanja, obdelave in vrednotenja podatkov, načrtno opazovali, zapisovali in uporabljali opažanja/meritve kot vire podatkov, razvijali razumevanje in uporabo simbolnih/grafičnih zapisov ter uporabljali IKT za zbiranje, shranjevanje, iskanje in predstavljanje informacij.
V okviru didaktičnih priporočil za delo z viri, predstavljanjem informacij in IKT je v učnem načrtu za kemijo v osnovni šoli zapisano še, da naj učitelj kemije tako pri načrtovanju učnega procesa kot tudi pri poučevanju uporablja razne informacijske vire, kot so na primer strokovni članki, podatkovne zbirke in svetovni splet. Učitelj kemije naj bi učence usmerjal k uporabi različnih informacijskih virov in jih pri delu z viri navajal na iskanje, razvrščanje, urejanje, analiziranje informacij in ustrezno citiranje virov ter spodbujal razvoj kritičnega mišljenja pri učencih, da bi znali iz različnih informacijskih virov z IKT podatke tudi uporabiti, vrednotiti in ustrezno predstaviti (Bačnik idr., 2011, str. 25; Bačnik in Poberžnik, 2016).
Učni načrt za kemijo v osnovni šoli razlikuje med obveznimi, izbirnimi in procesnimi znanji:
»Obvezna znanja so opredeljena kot znanja, potrebna za splošno izobrazbo ob končanju osnovne šole in so namenjena vsem učencem, zato jih mora učitelj obvezno obravnavati.
Izbirna znanja opredeljujejo dodatna ali poglobljena znanja, ki jih učitelj kemije obravnava po svoji presoji glede na zmožnosti in interese učencev. Procesna znanja (naravoslovni postopki in spretnosti), ki so kot cilji navedena pri posameznih temah/vsebinskih sklopih učnega načrta, nakazujejo na prednostne učne metode oziroma dejavnosti za uresničevanje operativnih učnih ciljev posameznega sklopa.«
(Bačnik idr., 2011, str.7)
V Tabeli 2 so zbrani cilji in procesna znanja, ki so zapisana pri posameznih temah oziroma vsebinskih sklopih učnega načrta in vključujejo delo z bazami podatkov oziroma uporabo podatkov iz različnih virov.
11
Tabela 2: Splošni učni cilji pri posameznih temah/vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo (Bačnik idr., 2011), ki vključujejo delo z bazami podatkov oziroma uporabo podatkov iz različnih virov.
Tema/vsebinski sklop Splošni učni cilji
Kemija je svet snovi • Učenci razvijajo spretnosti pri delu z različnimi viri podatkov (periodni sistem elementov, zbirke podatkov, svetovni splet, strokovna literatura).
Atom in periodni sistem elementov
• Učenci obdelujejo in uporabljajo podatke iz različnih virov in simbolne zapise pri določanju zgradbe atomskega jedra in elektronske ovojnice oziroma uvrščanju lege atomov v periodnem sistemu elementov.
Povezovanje delcev/gradnikov
/
Kemijske reakcije / Elementi v periodnem
sistemu
• Učenci uporabljajo in predstavljajo podatke iz različnih virov oziroma zbirk podatkov in s tem razvijajo spretnosti predstavitev lastnih izdelkov (seminarskih nalog, projektnega dela itd.).
Kisline, baze in soli • Učenci obdelujejo in uporabljajo podatke iz različnih virov s poudarkom na uporabi grafičnih prikazov.
Družina ogljikovodikov s polimeri
• Učenci obdelujejo in uporabljajo podatke iz različnih virov s poudarkom na razvrščanju podatkov, iskanju oziroma opredeljevanju kriterijev za delitev in prepoznavanju vzorcev.
Kisikova družina organskih spojin
• Učenci obdelujejo podatke iz različnih virov s poudarkom na razvrščanju podatkov, iskanju oziroma opredeljevanju kriterijev in prepoznavanju vzorcev ter predstavitvi.
Dušikova družina organskih spojin
• Učenci obdelujejo podatke iz raznih virov s poudarkom na razvrščanju podatkov, iskanju vzorcev in predstavitvi.
Množina snovi • Učenci obdelujejo in uporabljajo podatke iz različnih virov.
3 OPREDELITEV RAZISKOVALNEGA PROBLEMA
Baysinger (2016), Tuvi-Arad in Blonder (2019) ugotavljajo, da je na področju kemijskega izobraževanja zaradi različnih vidikov pomembna uporaba baz podatkov, hkrati pa v povezavi s tem ugotavljajo, da je potrebnih več raziskav evalvacije uporabe baz podatkov pri pouku kemije tako z vidika učiteljev kot tudi učencev.
Raziskovalni problem se nanaša na preučevanje različnih vidikov obstoječe uporabe baz podatkov pri pouku kemije s strani slovenskih učiteljev. Na osnovi pridobljenih rezultatov je bilo razvito Usposabljanje o uporabi baz podatkov pri pouku kemije za učitelje kemije v osnovni šoli. Po izvedenem usposabljanju smo od učiteljev kemije pridobili povratne informacije z namenom ugotoviti, v kolikšni meri je usposabljanje pripomoglo k razširitvi in
12
nadgraditvi njihovega znanja o bazah podatkov, o možnostih uporabe baz podatkov pri pouku kemije in preseganju pred usposabljanjem identificiranih težav.
4 NAMEN IN CILJI RAZISKAVE, RAZISKOVALNA VPRAŠANJA Glavni namen raziskave je ugotoviti, pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo učitelji najpogosteje vključujejo delo z bazami podatkov, s kakšnimi izzivi in priložnostmi se pri tem srečujejo ter kateri dejavniki po njihovem mnenju vplivajo na kakovostno uporabo baz podatkov pri pouku kemije v osnovni šoli. Na podlagi podatkov, pridobljenih z intervjuji z učitelji, je bilo razvito in izvedeno usposabljanje za učitelje v obliki MOST-a (množični odprti spletni tečaj) na temo uporabe baz podatkov pri pouku kemije.
Iz opredelitve raziskovalnega problema izhajajo naslednji glavni cilji:
- s pomočjo intervjujev z učitelji ugotoviti, pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo v različne stopnje učnega procesa najpogosteje vključujejo delo z bazami podatkov;
- s pomočjo intervjujev z učitelji ugotoviti, s katerimi izzivi se srečujejo pri uporabi baz podatkov pri pouku kemije;
- s pomočjo intervjujev z učitelji ugotoviti, kaj jim z vidika učencev predstavlja dodano vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije;
- s pomočjo intervjujev z učitelji ugotoviti, kateri dejavniki po njihovem mnenju vplivajo na kakovostno uporabo baz podatkov pri pouku kemije;
- razviti in izvesti usposabljanje za učitelje v obliki MOST-a na temo uporabe baz podatkov pri pouku kemije;
- evalvirati izvedeno usposabljanje; s pomočjo intervjujev z učitelji po usposabljanju ugotoviti, ali bi jih udeležba na usposabljanju spodbudila, da bi v večji meri v pouk kemije vključevali delo z bazami podatkov.
V povezavi s cilji magistrskega dela so bila oblikovana naslednja raziskovalna vprašanja:
1. Pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo učitelji v različne stopnje učnega procesa najpogosteje vključujejo delo z bazami podatkov?
2. S katerimi izzivi se srečujejo učitelji pri uporabi baz podatkov pri pouku kemije?
3. Kaj predstavlja učiteljem kemije dodano vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije?
4. Kateri dejavniki po mnenju učiteljev opredeljujejo kakovostno uporabo baz podatkov pri pouku kemije?
5. Katere vsebine v sklopu usposabljanja za učitelje na temo uporabe baz podatkov so po mnenju učiteljev najpomembnejše in bi pripomogle, da bi baze podatkov v prihodnje v pouk kemije pogosteje in še uspešneje vključevali?
13
5 METODA IN RAZISKOVALNI PRISTOP
V raziskavi, ki temelji na kvalitativnem raziskovalnem pristopu, je bila uporabljena deskriptivna metoda pedagoškega raziskovanja. Izvedena je bila kot evalvacijska raziskava, pri čemer je bilo organizirano, izvedeno in evalvirano usposabljanje za učitelje kemije v obliki MOST-a na temo uporabe baz podatkov pri pouku kemije v osnovni šoli.
5.1 Vzorec
Za namen raziskave je bilo uporabljeno neslučajnostno namensko vzorčenje. V vzorec je bilo vključenih 10 osnovnošolskih učiteljev kemije (9 učiteljic in 1 učitelj), ki so se udeležili usposabljanja in smo z njimi pred usposabljanjem izvedli polstrukturirane intervjuje.
Usposabljanje je uspešno zaključilo 7 učiteljev kemije (6 učiteljic in 1 učitelj), s katerimi smo po usposabljanju v namen evalvacije še enkrat izvedli polstrukturirane intervjuje.
5.2 Izvedba
Slika 4 prikazuje potek izvedbe raziskave in usposabljanja o uporabi baz podatkov pri pouku kemije.
Slika 4: Izvedba raziskave in usposabljanja.
Izvedba polstrukturiranih intervjujev in vrednotenje učiteljevega TPACK-a so opisani v poglavjih 5.2, 5.3 in 5.4, razvoj usposabljanja pa bo opisan v nadaljevanju.
Izvedba polstrukturiranih intervjujev z učitelji kemije v osnovni šoli pred usposabljanjem.
Razvoj in izvedba usposabljanja o uporabi baz podatkov pri pouku kemije.
Izvedba polstrukturiranih intervjujev z učitelji kemije v osnovni šoli po usposabljanju.
Vrednotenje učiteljevega TPACK-a.
14
Razvoj usposabljanja o uporabi baz podatkov pri pouku kemije
Na podlagi ugotovitev, do katerih smo prišli z analizo polstrukturiranih intervjujev z učitelji, smo razvili in izvedli usposabljanje za učitelje v osnovni šoli o uporabi baz podatkov pri pouku kemije.
Usposabljanje je potekalo v obliki množičnega odprtega spletnega tečaja (MOST, angl.
MOOC), in sicer je bilo učiteljem v času usposabljanja brezplačno dostopno na spletu.
Usposabljanje je trajalo dva tedna, od 25. 11. 2019 do 9. 12. 2019, in je v tem časovnem obdobju obsegalo 8 ur aktivne udeležbe učiteljev.
Na začetku smo si zastavili naslednje glavne cilje spletnega usposabljanja:
• prepoznavanje pomena uporabe baz podatkov pri pouku kemije z vidika Učnega načrta za kemijo v osnovni šoli in Okvirjem digitalnih kompetenc za učitelje DigCompEdu;
• poznavanje treh glavnih tipov kemijskih baz podatkov, podrobna seznanitev z nekaj izbranimi prosto dostopnimi bazami podatkov in iskanjem v dveh izbranih bazah podatkov;
• razmislek o različnih možnostih uporabe baz podatkov pri obravnavi določene teme/vsebinskega sklopa učnega načrta za kemijo v osnovni šoli;
• zasnova učne aktivnosti s pripadajočimi gradivi za vključitev uporabe baz podatkov v pouk kemije oziroma kemijskih izbirnih predmetov.
Usposabljanje je bilo razdeljeno na pet delov. V nadaljevanju predstavljamo namen in predvidene aktivnosti udeležencev pri posameznih delih usposabljanja.
15
Tabela 3: Namen posameznih delov usposabljanja in predvidene aktivnosti udeležencev.
Namen Predvidene aktivnosti udeležencev 1. del Seznanitev z navodili za delo in
medsebojno komunikacijo v spletni učilnici.
Ogled gradiv in virov ter reševanje kviza*.
2. del Prepoznavanje pomena uporabe baz podatkov pri pouku kemije z vidika (1) Učnega načrta za kemijo v osnovni šoli, (2) Okvirjem digitalnih kompetenc za učitelje DigCompEdu in (3) vse hitrejšega naraščanja števila informacij.
Ogled gradiv in virov, reševanje kviza* ter sodelovanje v razpravi* o pomenu uporabe baz podatkov pri pouku kemije in
kemijskih izbirnih predmetih.
3. del Poznavanje glavnih tipov kemijskih baz podatkov, podrobna seznanitev z nekaj izbranimi prosto dostopnimi bazami podatkov in iskanjem v dveh izbranih bazah podatkov.
Ogled gradiv in virov, aktivno sodelovanje v skupini*, razmislek o različnih
možnostih uporabe baz podatkov pri obravnavi določene teme/vsebinskega sklopa učnega načrta za kemijo v osnovni šoli in sodelovanje v razpravi* na temo kemijskih baz podatkov.
4. del Podrobna seznanitev z izbranimi primeri prosto dostopnih baz podatkov in možnostmi njihove uporabe pri pouku kemije.
Ogled gradiv in virov* ter sodelovanje v razpravi* na temo različnih možnosti in izzivov pri uporabi kemijskih baz podatkov.
5. del Načrtovanje in izdelava gradiv za izvedbo aktivnosti, ki vključuje uporabo baz podatkov.
Samostojna zasnova učne aktivnosti s pripadajočimi gradivi za vključitev uporabe baz podatkov v pouk kemije oziroma kemijskih izbirnih predmetov*.
Izpolnjevanje zaključne ankete o izvedbi spletnega usposabljanja*.
*Obvezne aktivnosti udeležencev usposabljanja.
Usposabljanja se je udeležilo deset učiteljev kemije v osnovni šoli. V poglavju 6.2 predstavljamo analizo odgovorov po usposabljanju, ki smo jih dobili z intervjuji s sedmimi učitelji, ki so usposabljanje uspešno zaključili. Na ta način smo evalvirali usposabljanje.
16 5.2 Merski pripomočki
V namen izvedbe polstrukturiranih intervjujev z učitelji pred usposabljanjem smo si pripravili seznam naslednjih vprašanj, ki smo jim jih zastavili:
1. Pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo v različne stopnje učnega procesa najpogosteje vključujete delo z bazami podatkov?
2. S katerimi izzivi pri uporabi baz podatkov se srečujete pri pouku kemije?
3. Kakšno dodano vrednost ima po vašem mnenju uporaba baz podatkov pri pouku kemije z vidika učencev?
4. Kateri dejavniki po vašem mnenju opredeljujejo kakovostno uporabo baz podatkov pri pouku kemije?
5. V kolikor bi se udeležili usposabljanja o uporabi baz podatkov pri pouku kemije, katere vsebine bi se vam zdele najpomembnejše oziroma katere vsebinske poudarke bi želeli, da bi tako usposabljanje vključevalo?
Po usposabljanju so bila učiteljem, ki so uspešno zaključili usposabljanje, zastavljena naslednja vprašanja:
1. Ali bi oziroma boste po usposabljanju bolj pogosto pri pouku kemije uporabljali baze podatkov in ali vas je usposabljanje spodbudilo k razmisleku o možnostih uporabe baz podatkov pri različnih sklopih učnega načrta za kemijo?
2. Ali mislite, da je izzive, s katerimi se srečujete pri uporabi baz podatkov, vredno premagovati, in kako bi se sami s temi izzivi, težavami soočili?
3. Ali ste tekom usposabljanja razmišljali še o kakšni dodani vrednosti, ki bi jo imela uporaba baz podatkov z vidika učencev?
4. Ali menite, da boste po usposabljanju lahko v prihodnje v pouk kemije bolj suvereno vključevali baze podatkov?
5. Ali je bil po vašem mnenju način izvedbe usposabljanja ustrezen in bo znanje, ki ste ga pridobili, pripomoglo k temu, da boste v prihodnje v pouk kemije lahko še uspešneje vključevali baze podatkov?
Za vrednotenje učnih priprav in gradiv z uporabo baz podatkov, ki so jih učitelji razvili v sklopu usposabljanja kot zaključno nalogo, smo uporabili inštrument za merjenje učiteljevega TPACK-a po avtorici Akyuz (2018), ki smo ga nekoliko preoblikovali in nadgradili za analizo aktivnosti s kemijskega področja ob uporabi baz podatkov oziroma IKT. Inštrument vsebuje 21 postavk, ki so razporejene po sedmih domenah (pri vsaki domeni so zapisane po tri postavke) in so predstavljene v Prilogi 5. Inštrument je bil uporabljen za odkrivanje prisotnosti ali odsotnosti različnih kriterijev, zapisanih v postavkah, ki se štejejo kot pomembne pri določeni domeni znanja.
17 5.3 Opis postopka zbiranja podatkov
V začetku raziskave, ki je potekala od oktobra 2019 do decembra 2019, smo z učitelji kemije opravili polstrukturirane intervjuje, s katerimi smo dobili podatke o tem, pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo najpogosteje vključujejo delo z bazami podatkov, katere izzive in priložnosti jim predstavlja uporaba baz podatkov ter kateri dejavniki po njihovem mnenju opredeljujejo kakovostno uporabo baz podatkov pri pouku kemije. Intervjuji so v povprečju trajali 16 minut (najmanj 9 in največ 21 minut). Na podlagi pridobljenih podatkov smo razvili in izvedli usposabljanje za učitelje v obliki MOST-a na temo uporabe baz podatkov pri pouku kemije. Z učitelji smo po usposabljanju v namen evalvacije usposabljanja ponovno opravili polstrukturirane intervjuje. Intervjuji so v povprečju trajali 13 minut (najmanj 8 in največ 16 minut). Intervjuji pred in po izvedbi usposabljanja so bili posneti, njihove transkripcije so v Prilogi 1 in Prilogi 2. Kot zaključno nalogo so udeleženci usposabljanja v spletni učilnici oddali izdelano učno pripravo in gradiva za aktivnosti z uporabo baz podatkov.
5.4 Postopki obdelave podatkov
Intervjuje z učitelji smo analizirali s kvalitativno vsebinsko analizo. Intervjuje smo prepisali, uredili in besedilo razčlenili na sestavne dele, da smo dobili enote kodiranja, del besedila, ki je vseboval za raziskavo ključne informacije. Kodirnim enotam smo pripisali kode, izvedli smo odprto kodiranje. V nadaljevanju smo oblikovali in definirali kategorije ter zaključili z oblikovanjem utemeljene teorije (Vogrinc, 2008).
Udeleženci usposabljanja so kot zaključno nalogo izdelali učno pripravo in gradiva za aktivnosti z uporabo baz podatkov, ki smo jih ovrednotili z nadgrajenim inštrumentom (Priloga 5) za kemijsko področje in uporabo baz podatkov oziroma IKT po Akyuz (2018). Vsaka učna priprava in gradiva učiteljev so bila ovrednotena glede na prisotnost ali odsotnost kriterijev, ki se štejejo kot pomembni pri določeni domeni znanja (CK, PK, TK, PCK, TCK, TPK in TPACK) in so zapisani v 21 postavkah. Za zagotovitev večje zanesljivosti smo učne priprave in gradiva analizirali dvakrat v nekem časovnem obdobju. Rezultati analize so zbrani v Tabeli 14.
18 6 REZULTATI Z INTERPRETACIJO
6.1 Analiza intervjujev pred usposabljanjem o uporabi baz podatkov pri pouku kemije
Na zastavljena raziskovalna vprašanja bomo v nadaljevanju odgovorili z interpretacijo oblikovanih kategorij s kvalitativno analizo.
6.1.1 Vsebinski sklopi, pri katerih učitelji vključujejo baze podatkov v pouk kemije V raziskavi nas je zanimalo, pri katerih vsebinskih sklopih učnega načrta za kemijo učitelji v različne stopnje učnega procesa najpogosteje vključujejo delo z bazami podatkov.
Tabela 4: Vsebinski sklopi, pri katerih učitelji vključujejo baze podatkov v pouk kemije.
KODE Pogostost
vključevanja baz podatkov v pouk
kemije
• nikoli – nepoznavanje kemijskih baz podatkov (učiteljica B);
• redko – nepoznavanje baz podatkov (učitelj F);
• redka uporaba baz podatkov (učiteljici C in D);
• redko vključevanje v pouk (učiteljica Č).
Stopnje učnega procesa
• pri načrtovanju, ne pri izvedbi učne ure (učiteljica A);
• pri pripravi in izvedbi učne ure (učiteljica E).
Vsebinski sklopi, pri katerih učitelji
vključujejo baze podatkov
• Kemija je svet snovi (uporaba spletne strani CAS, Wikipedije) (učiteljica C);
• Elementi v periodnem sistemu (WebElements in ChemSpider) (učiteljica A);
• Elementi v periodnem sistemu (projektno učno delo) (učiteljica E);
• Elementi v periodnem sistemu (uporaba pri pisanju seminarskih nalog, WebElements) (učiteljica D);
• Elementi v periodnem sistemu (uporaba pri pisanju seminarskih nalog, Wikipedija in druge bibliografske zbirke) (učiteljica Č);
• Družina ogljikovodikov s polimeri, Kisikova družina organskih spojin, Dušikova družina organskih spojin (učiteljica E);
• neodvisno od vsebine (kot vir informacij) (učiteljica D);
• neodvisno od vsebine (samostojno iskanje) (učiteljica E).
Z vidika vključevanja kemijskih baz podatkov lahko najprej ugotovimo, da jih uporablja le del učiteljev. Pet učiteljev navaja, da baze podatkov s področja kemije pri pouku uporabljajo redko oziroma jih sploh ne. Dva učitelja kot razlog navedeta nepoznavanje kemijskih baz podatkov.
Le ena učiteljica baze podatkov s področja kemije uporablja bolj pogosto, in sicer tako pri načrtovanju učne ure, kot tudi med samim učnim procesom.
Primera izjav
Učiteljica A: »Zelo slabo poznam kemijske baze podatkov, zato jih ne uporabljamo pri pouku.
Uporabljam Wikipedijo, drugih posebnih baz podatkov pa ne poznam. Če potrebujemo kakšne informacije, uporabimo splet, ne iščemo pa posebej v specifičnih bazah podatkov.«
19
Učiteljica Č: »Baze podatkov v pouk vključujem zelo redko. Učenci samostojno, pri pisanju seminarskih nalog, na primer pri sklopu Elementi v periodnem sistemu, uporabljajo Wikipedijo ali kakšne druge bibliografske zbirke.«
Z vidika umestitve uporabe baz podatkov v pouk kemije pri obravnavi posameznih vsebinskih sklopov lahko razberemo poudarek na le nekaj sklopih. Ena učiteljica pri dodatnem pouku pri vsebinskem sklopu Kemija je svet snovi uporablja iskanje na Wikipediji in spletni strani CAS.
Štiri učiteljice uporabljajo baze podatkov s področja kemije pri obravnavi vsebinskega sklopa Elementi v periodnem sistemu po učnem načrtu za kemijo v osnovni šoli, pri čemer omenijo, da učenci samostojno iščejo določene podatke o izbranem elementu pri pisanju seminarske naloge in pri projektnem učnem delu. Dve učiteljici izpostavita uporabo kemijske baze podatkov WebElements, druga učiteljica pa pove, da učenci informacije iščejo na Wikipediji in v drugih bibliografskih zbirkah.
Primer izjave
Učiteljica D: »Baze podatkov uporabljam bolj malo. Prav zato sem se prijavila na usposabljanje, da se več naučim o bazah podatkov in kako jih uporabiti pri poučevanju kemije.
Pri pouku v 8. razredu uporabljamo bazo WebElements, da učenci pripravijo seminarske naloge oziroma poiščejo podatke o določenem elementu. Včasih učencem predlagam kakšno bazo za iskanje informacij.«
Ena učiteljica kemijske baze podatkov uporablja tudi pri obravnavi vsebinskega sklopa Družina ogljikovodikov s polimeri, pri katerem učenci s pomočjo baz podatkov poiščejo in med seboj primerjajo različne lastnosti ogljikovodikov, ter pri vsebinskih sklopih Kisikova družina organskih spojin in Dušikova družina organskih spojin. Tudi pri drugih vsebinskih sklopih učencem večkrat naroči, naj sami s pomočjo baz podatkov poiščejo na primer fizikalne in kemijske lastnosti neke snovi. Neodvisno od vsebine tudi druga učiteljica učencem včasih kot vir informacij predlaga določeno bazo podatkov.
Primer izjave
Učiteljica E: »Pri sklopu Elementi v periodnem sistemu, ko z učenci preko projektnega dela spoznavamo elemente, učencem pokažem, kje lahko najdejo baze podatkov, in nato sami poiščejo določene informacije o elementu. Ko se pripravljam na pouk oziroma tudi med poukom uporabljam baze podatkov kot vir 3D modelov molekul. Učencem večkrat neodvisno od obravnavane snovi naročim, da sami poiščejo na primer fizikalne, kemijske lastnosti neke snovi.
Nekoliko manj uporabljamo baze podatkov pri sklopu Kisline, baze in soli, več pa pri obravnavi sklopa Družina ogljikovodikov s polimeri, da učenci na primer primerjajo lastnosti različnih ogljikovodikov, in pri Kisikovi, Dušikovi družini organskih spojin.«
20
6.1.2 Izzivi pri uporabi baz podatkov pri pouku kemije
Zanimalo nas je, s katerimi izzivi se pri uporabi baz podatkov srečujejo učitelji pri pouku kemije.
Tabela 5: Izzivi pri uporabi baz podatkov pri pouku kemije.
KODE
Pomanjkanje gradiv • pomanjkanje gradiv o uporabi baz podatkov (učiteljici B in C);
• usmeritve, kje najti baze podatkov (učiteljica C);
• iskanje baz podatkov v slovenskem jeziku (učiteljica A).
Znanje o bazah podatkov in njihovi uporabi
• nepoznavanje baz podatkov (učitelj F);
• iskanje gradiv, kako uporabljati baze podatkov (učiteljica A);
• usmeritve, kako uporabljati baze podatkov pri pouku (učiteljica C).
Sledenje novostim • izziv slediti novim tehnologijam in jih smiselno vključevati v pouk (učiteljica D).
Dostopnost IKT opreme in omrežja
• dostop do IKT opreme (učiteljica E);
• omejen dostop do IKT opreme (učiteljica A);
• ni težav z dostopnostjo IKT opreme (učiteljica B);
• ni težav z IKT opremo in omrežjem (učiteljica D);
• rešitev: uporaba mobilnih telefonov (učiteljica E).
Vodenje in spremljanje učencev ob uporabi IKT
• vodenje in spremljanje pri uporabi mobilnih telefonov (učiteljica Č);
• nadzor dela učencev pri uporabi IKT (učiteljica D).
Vodenje in usmerjanje učencev pri kritičnem
iskanju informacij
• nekritičnost pri iskanju informacij (učitelj F);
• predstaviti verodostojne vire (učiteljica D).
Učitelji so navajali različne izzive, s katerimi se srečujejo v povezavi z uporabo baz podatkov pri pouku kemije. Eden izmed pogosteje izpostavljenih izzivov je pomanjkanje gradiv o uporabi baz podatkov, usmeritve, kje najti baze podatkov, in iskanje kemijskih baz podatkov v slovenskem jeziku.
Trem učiteljem izziv predstavlja pomanjkanje znanja o bazah podatkov in njihovi uporabi.
Učitelji pravijo, da jim izziv predstavlja iskanje gradiv, kako uporabljati baze podatkov, in povejo, da bi bile dobrodošle usmeritve, kako jih uporabljati pri pouku. Ena učiteljica pove, da ji velik izziv predstavlja slediti novostim oziroma novim tehnologijam in kako jih smiselno vključevati v pouk. Meni, da bi bila v povezavi s tem zelo dobrodošla gradiva, priporočila.
Primera izjav
Učiteljica C: »Predvsem je težko najti kakšna gradiva o uporabi baz podatkov, kje bi lahko našli različne baze podatkov in kako jih uporabljati pri pouku.«
Učiteljica D: »… Kar velik izziv se mi zdi kot učiteljici slediti novim tehnologijam in kako jih smiselno vključevati v pouk. Pri tem bi bila zelo dobrodošla didaktična priporočila ali kakšna gradiva, kako vključevati baze podatkov v pouk kemije ...«
Štiri učiteljice glede uporabe baz podatkov opozorijo na težave z dostopnostjo IKT opreme in omrežja. V povezavi z omejenim dostopom IKT opreme ena učiteljica navede težave, kot so zasedenost računalniške učilnice, prepoved uporabe mobilnih telefonov in da na šoli nimajo
21
tablic. Tri učiteljice izpostavijo, da jim pri uporabi baz podatkov dostop do IKT opreme in omrežja ne predstavlja težav, saj se lahko, kot pravijo, veliko teh težav reši na primer prav z uporabo mobilnih telefonov.
Dvema učiteljicama izziv predstavlja vodenje in spremljanje učencev ob uporabi IKT opreme pri pouku.
Primera izjav
Učiteljica E: »V šolah se zagotovo pojavlja problem z IKT opremo (dostopnost do tablic, računalnikov), se pa da to v veliki meri rešiti z uporabo mobilnih telefonov. Sama pri uporabi baz podatkov pri pouku kemije nimam težav.«
Učiteljica Č: »Če bi za iskanje v bazah podatkov pri pouku učenci uporabljali svoje mobilne telefone, jih je pri tem velikokrat potrebno voditi in spremljati, da delajo res tisto, kar bi morali.«
Izziv, ki ga izpostavita dva intervjuvanca, je tudi vodenje in usmerjanje učencev pri kritičnem iskanju informacij, saj so, kot pravita, učenci zadovoljni že s prvo informacijo, ki jo najdejo na spletu, in pri tem niso dovolj kritični.
Primera izjav
Učiteljica D: »… Velik izziv se mi zdi tudi, kako učencem predstaviti vire verodostojnih informacij, saj se večina učencev zadovolji že s podatki, ki jih dobijo na Wikipediji …«
Učitelj F: »... Učenci znajo zelo hitro poiskati informacije na spletu, vendar se hitro zadovoljijo s prvo, ki jo najdejo, in ne znajo kritično ovrednotiti informacije, preveriti, ali so resnične.«
22
6.1.3 Dodana vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije
Z raziskavo smo želeli izvedeti, kaj predstavlja učiteljem kemije dodano vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije.
Tabela 6: Dodana vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije.
KODE
Učenje iskanja in vrednotenja informacij pri
učencih
• iskanje informacij (učiteljica C);
• učenje iskanja, vrednotenja informacij (učiteljica A);
• učenje iskanja ustreznih informacij (učitelj F);
• iskanje ustreznih informacij (učiteljica E);
• samostojnost (učiteljica B);
• natančnost in verodostojnost informacij (učiteljica B).
Razvoj kritičnega mišljenja pri učencih
• kritično iskanje informacij (učiteljici B in D);
• razvijanje digitalnih kompetenc (učiteljica E);
• razvijanje naravoslovne pismenosti (učiteljica E).
Usmeritev učencev v iskanje točno določenih
informacij
• iskanje specifičnih informacij (učiteljica Č);
• usmerjeno iskanje določenih informacij (učiteljica B);
• iskanje informacij o spojinah (učitelj F);
• primerjava lastnosti različnih spojin (učitelj F).
Priložnost učencev za uporabo IKT
• uporaba IKT (učiteljica Č).
Optimalna izraba časa pri pouku kemije
• hiter dostop do iskanih informacij (učiteljica C);
• časovni vidik (učiteljica Č).
Učenje kemije v kontekstu življenjskih situacij
• povezovanje z vsakdanjim življenjem (učiteljica A);
• iskanje informacij o uporabi elementov (učitelj F).
Najpomembnejša dodana vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije je po mnenju večine učiteljev (pet učiteljev) učenje iskanja in vrednotenja informacij pri učencih. Učitelji so povedali, da bi z uporabo baz podatkov pri pouku učence lahko naučili, kje poiskati strokovno ustrezne, verodostojne in preverjene informacije ter razlikovati med dejstvi in mnenji, saj imajo po njihovem mnenju učenci pri tem težave. Ena učiteljica pove, da bi bili lahko učenci pri uporabi baz podatkov, ki je vir natančnih in verodostojnih informacij, veliko bolj samostojni, saj jim drugače sama pove, katere spletne strani so v redu, spremlja in preverja, ali so našli ustrezne informacije.
Tri učiteljice vidijo dodano vrednost uporabe baz podatkov pri pouku kemije tudi z vidika razvoja kritičnega mišljenja pri učencih. Povejo, da bi lahko učence naučili biti kritični pri iskanju informacij, hkrati pa ena učiteljica kot dodano vrednost navede še priložnost za razvijanje digitalnih kompetenc in naravoslovne pismenosti.
Primera izjav
Učiteljica B: »… Pri iskanju na spletu moram učencem vedno svetovati in jih opozarjati na kritičnost pri iskanju informacij. Povem jim, katere strani so v redu, katere ne, spremljam, ali so našli ustrezne informacije. Če bi učenci iskali informacije v podatkovnih bazah, bi bili lahko bolj samostojni …«
