Škola hrou a hra školou

Katarína Teplanová

V tomto príspevku sa pokúsim priblížiť niekoľko myšlienok k fyzikálnym demoštrá­ciam z pohľadu, ktorý rozvíjame v rámci projektu SCHOLA LUDUS.

Čo je Projekt SCHOLA LUDUS?

SCHOLA LUDUS bolo známe divadlo J. A. Komenského. Slovné spojenie SCHOLA LUDUS sa stalo chýrnym v prenesenom význame škola hrou – vrátiť hru deťom, do škôl a pre každého. Cez hru k poznaniu. Komenského SCHOLA LUDUS, ŠKOLU HROU môžeme voľne interpretovať ako učenie, permanentný proces, ktorý vychád­za zo skúsenosti, na základe reality. Poznávanie pre život a poznávanie s radosťou. Takto ponímané vzdelávanie predstavuje tiež základný prístup rovnomenného pro­jektu SCHOLA LUDUS, ktorý vznikol v Bratislave v roku 1990.

Hlavným cieľom Projektu SCHOLA LUDUS je vybudovať Slovenské centrum vedy pre všetkých. Centrá vedy sú miesta s množstvom interaktívnych trojrozmerných exponátov, ktoré demonštrujú najmä fyzikálne javy a procesy a návštevník sa s nimi môže hrať. Demonštrácie hrou majú nesmierny význam pre rozvoj poznania a po­znávania. Preto vznikla aj naša SCHOLA LUDUS. Pravdaže, rozhodujúcim je kon­text. do ktorého sú exponáty vsadené, ako sú javy interpretované, ako je návštevník oslovený. (Či sa ide učiť, alebo hrať.) Dôležitou súčasťou centier vedy je práca s uči­teľmi a školami. Pri komplexnom prístupe sa centrá vedy vo svete stávajú význam­nou zložkou vzdelávacieho systému.

Interaktívne výstavy, škola a učiteľ

Na podporu Projektu SCHOLA LUDUS vznikla v roku 1991 rovnomenná nadácia a táto usporiadala už štyri putovné výstavy – ENERGIA (1992/93), ENVIRON­MENT – ENERGIA – EXPERIMENT – ETIKA – EDUKÁCIA (1993/94), VEDECKÁ HRAČKA 1995 a LABYRINT – hra, veda, umenie, technika – 1996. Výstavy pred­stavujú herňu – experimentárium, kde sa hrajú malí i veľkí návštevníci a bez roz­dielu vzdelania.

Výstavy sú súčasne vynikajúcim laboratóriom pre pedagogický výskum a silnou podporou pre učiteľov. Učiteľ má možnosť vybrať si demonštrácie, ktoré neskôr vy­užije na podporu učiva. Výstava môže inšpirovať aj k inej činnosti. Milým pre­kvapením bola napríklad tvorba jednoduchých učebných pomôcok – hračiek, ktoré začali robiť žiaci pod vedením pani učiteľky Viktórie Karászovej zo ZŠ Panku­chova 4 v Bratislave po opakovaných návštevách našej výstavy. Pomôcky pritom na­vonok nemali nič spoločné s našou výstavou…

Skúsenosti učiteľov po návštevách našich výstavach ukazujú, že žiaci bez rozdielu veku lepšie chápu učivo a učiteľ môže lepšie napredovať so školskou látkou.

Známe veci, nový obsah

Už názvy výstav naznačujú, že ich obsah priamo nemapuje školské učivo. Exponáty nie sú rozškatuľkované podľa predmetov ani učebných látok. Súčasťou filozofie SCHOLA LUDUS je vidieť veci komplexne. Učiť rozoznávať jednotlivosti, dávať veci do súvislostí. Dôležitou stránkou každého exponátu je jeho širší význam. Texty a animátori (študenti), sa snažia vyprovokovať k činnosti a rozvíjať kritický názor – kritické myslenie, ktorého súčasťou je tiež etický rozmer a osobná zodpovednosť.

Výstavy podporujú nové pohľady na známe skutočnosti. Napríklad súčasná výstava VEDECKÁ HRAČKA je vlastne súborom veľmi jednoduchých drevených objektov s dobre známymi princípmi. Hodnota výstavy je v tom, že objekty – hračky sú pre­zentované spolu s kľúčovými slovami, ktoré sú uvedené v sprievodnej brožúrke. Pri­tom medzi kľúčové slová patria nielen základné fyzikálne pojmy, ale aj vo fyzike menej zdôrazňované všeobecné pojmy ako sú pojem rovnováha, pojmy labilný a sta­bilný, pojmy riadený a náhodný pohyb, pojem zmena (podmienok, stavu), pojem prenos informácie a pod. a tiež pojmy zdôrazňujúce rozdiel medzi subjektívnym a objektívnym vnímaním, zdanlivý paradox, ai., ktoré všetky spolu podporujú tvor­bu celistvého obrazu vecí a sveta.

Napríklad známa hračka „Akrobat na rebríčku“ (symetrická figúrka – kolík, ktorý sa otáča a prepadá na priečkach zvislého rebríčka). Prečo padá? Z fyzikálneho hľa­diska sa samozrejme uplatňuje gravitácia, po zvislom postavení na hornú priečku, resp. po páde na nižšiu je vždy v labilnej polohe – ťažisko je nad pevným bodom otáčania. Len málokto však odpovovie, že akrobat prejde (niekedy) celý rebrík vďa­ka tomu, že hračka je geniálnym vynálezom – technickým riešením. Tvar a symetria kolíka a tvar a vzdialenosti priečok rebríčka predstavujú silné know-how. Len vďa­ka nim, akrobat pohybujúci sa plynule po rebríčku, vykonáva periodický pohyb. Je to chyba, keď sa akrobatovi nepodarí prejsť celý rebrík naraz? Ani akrobat, ani re­brík, ani výrobca, ani hráč nie sú ideálni. Nie je možné dosiahnuť absolútnu pres­nosť, nie je možné postaviť akrobata vždy do rovnakej štartovacej polohy a pustiť ho rovnakým spôsobom.

Nové materiály, nová technika

Výstavy umožnujú prezentovať i technicky náročné moderné zariadenia. Na výstave Labyrint máme napríklad pomerne drahý videomikroskop. Pri rozhodovaní, ktoré funkcie zvýrazniť, sme sa rozhodli pre polarizátor. To znamená, že zaostrenie (zväč­šenie) sme fixovali. Návštevník si môže vytiahnúť podstatnú časť informácie veľmi jednoduchým (opäť geniálnym) spôsobom. Natočením polarizačnej fólie sa odfiltru­jú lúče, ktoré s pozorovaným preparátom neinteragovali. Zmena obrazu spôsobená natočením polarizátora i objasnenie jej príčiny sú pôsobivé.

Na výstavách je možné sprístupňovať aj veci, ktoré sú bežne ťažko dostupné. Prí­kladom z Veľtrhu nápadov je demonštrácia pána docenta Rojku s balónikom vznáša­júcim sa v parách oxidu uhličitého nad suchým ľadom. Suchý ľad nie je bežne do­stupný. Na výstave si nad suchý ľad fúkajú návštevníci mydlové bubliny.

Jedna dobrá demonštrácia pre viac javov

Bubliny sa vznášajú, lebo oxid uhličitý je ťažší ako vzduch. Máme tu však aj povr­chové napätie mydlového roztoku a o ňom rozhoduje jeho chemické zloženie. Aké zloženie má vzduch, že má väčšiu špecifickú hmotnosť? Máme tu suchý ľad (je sku­točne studený) a netopí sa na vodu, ale sublimuje. Bublinky sa po dopade na „ply­nový vankúš“ mierne zväčšujú – oxid uhličitý difunduje cez mydlovú blanku do prostredia s nižšou koncentráciou CO₂. (Mydlové bublinky pôsobia podobne ako polopriepustné membrány, ktoré obalujú bunky a podľa koncentrácie prepúšťajú alebo neprepúšťajú vodu, amoniak a ďalšie látky.)

Bublinky pri zväčšovaní objemu najprv mierne stúpajú – podľa Archimedovho zá­kona teda ich objem narastá rýchlejšie ako hustota plynu; potom sa zastavia – gra­vitačná sila, vztlaková sila a sila odporu prostredia sa vyrovnajú; potom znovu mierne klesnú – chladnejšie molekuly CO₂ znižujú teplota plynu v bubline, zmenše­nie objemu spôsobuje, že bublinka opäť mierne klesá. Proces sa opakuje až kým bu­blinka nepraskne (vo fáze zväčšovania, alebo pri dopade na dno). Vidíme aj nád­herný tanec farieb – rozklad svetla na tenkej blane.

Na príťažlivú demonštráciu sa možno opakovane odvolávať v procese výuky, pri rôznom učive. Výhodou je nielen to, že sa využije ten istý experiment viackrát. Pod­statne významnejšia je skutočnosť, že „demonštrácia sa prenesie do života“ – utvrdí, obohatí o nové aspekty a odtrhnuté časti učiva – jednotlivé javy sa stretnú, spoja na skutočnom príklade.

Reálny kontra ideálny

Viac rôznych experimentov k jednej látke

Temer každý „vie“, čo je to gravitačná sila a Archimedov zákon. Každý im aj rozu­mie? Na našej výstave máme na jednom mieste valec s olejom, do ktorého možno pumpovať vzduchové bubliny, na inom mieste je v okienku s vodou piesok. Pretá­čaním okienka možno piesok zložený z veľkých a malých zrniečok „presýpať“. Pre­čo sú väčšie bublinky rýchlejšie ako menšie? Prečo väčšie zrnká piesku dopadajú na dno skôr?

Odpoveď detí i dospelých je štandartne nasledovná: Na väčšiu bublinu pôsobí väč­šia vztlaková sila, na väčšie zrniečko piesku väčšia gravitačná sila. Rozdiel v zrý­chlení je však spôsobený rozdielnou silou odporu prostredia, ktorá závisí od veľ­kosti povrchu. (Dve kocky priložené k sebe celou stranou majú menší povrch ako keď nie sú pri sebe.) Prečo je väčšina odpovedí nesprávna? V školskom učive sa pri preberaní gravitačnej sily aj vztlakovej sily zanedbáva sila odporu prostredia.

Doterajšie školské príklady a demonštrácie (všeobecne) sú postavené najmä pre ideálne prípady, aby dokázali existenciu preberaného „čistého“ javu. V rámci nášho prístupu SCHOLA LUDUS sa snažíme o vytváranie komplexného obrazu. Jednotli­vé javy sa fixujú ako súčasť komplexného procesu, pričom jeden jednotlivý jav sa utvrdzuje na viacerých paralelných prípadoch. V našom prípade – pri stúpaní bu­blín a prepadaní pieskov – je to odpor prostredia, ktorý je nedeliteľnou súčasťou každého reálneho pohybu.

Pôsobivé podania

Zvláštnosťou LABYRINTU je jeho provokujúce spracovanie. Exponáty sú vyrobené zo šrotu, pripomínajú odchádzajúcu éru veľkých strojov. Demonštrované javy pod­porujú budovanie pojmov „zmena, chaos a poriadok“. Čo možno predvídať, čo možno riadiť? Umelecké spracovanie vyvoláva polemické diskusie k samotnej pod­state všeobecného vzdelávania – k jeho poslaniu, k cieľom a ich napĺňaniu – vo vzťa­hu k súčasnej dobe a potrebám, k proporciám medzi teóriami a empíriou, medzi racionálnym a emocionálnym. Výstava provokuje k zamysleniu o medzipredmeto­vej komunikácii.

SCHOLA LUDUS a budúcnosť

Náročnejšie demonštácie a experimenty sú a zostanú v škole luxusom. Pre náročnosť prípravy a nedostatok času, ktorý je potrebný na ich realizáciu. Preto si treba veľmi dobre premyslieť, čo v škole predviesť, kedy, prečo a ako, aby sa to podarilo a vy­užilo. Väčším luxusom ako dobrá demonštrácia je stratiť záujem žiakov, potláčať hravosť, prípadne vštepovať bludy a to dokážu spôsobiť „zlé“ a zle prezentované demonštrácie. Aj k tomu je naša SCHOLA LUDUS.

Súčasne, SCHOLA LUDUS herne a experimentária posúvajú poznanie do oblasti najnovších poznatkov, ktoré učitelia, viazaní vyučovacími osnovami a pracovne za­ťažení vyučovacím procesom nemôžu sami zabezpečovať.

SCHOLA LUDUS výstavy putujú a putujú tiež návštevníci za výstavami. Súčasťou výstav sú rôzne sprievodné aktivity. Prednášky, workshopy, súťaže. Výstavy však nie sú všetko. Rozhodujúce sú nové neformálne vzdelávacie prístupy, ktoré možno uplatňovať aj tam, kam sa výstavy nedostanú. Žiadna SCHOLA LUDUS nenahradí majstrovstvo učiteľa.

Na základe projektu SCHOLA LUDUS vzniklo v roku 1995 pri Ústave fyziky na Matematicko-fyzikálnej fakulte Univerzity Komenského nové Oddelenie neformál­neho vzdelávania. Chceme sa systematicky zaoberať prenosom najnovších poznat­kov vedy a techniky do vzdelania formami, ktoré sú blízke a zrozumiteľné a záro­veň prinášajú poučenie a radosť.

Okrem putovných výstav sú pre tento školský rok pripravené vysokoškolské pred­nášky „Fyzika netradične“ a „Komunikatívna veda“. Rozbieha sa práca s učiteľmi a výskum zameraný na rozvoj komunikatívnej vedy a neformálne celoživotné vzde­lávanie, na podporu škôl a rozvoj nových vzdelávacích koncepcií vo vzťahu k ve­decko-technologickej gramotnosti obyvateľstva. Keď nám to prostriedky a kapacity dovolia, budú aj materiály, knihy, pomôcky, hračky, videofilmy.

Projekt je otvorený na spolupráce. Naše výstavy boli a pôjdu do Maďarska. Radi by sme zavítali do Čiech, Poľska a ďalších krajín. SCHOLA LUDUS patrí k projektom 2000+ UNESCO pre rozvoj neformálnych aspektov celoživotného vzdelávania pre rast vedecko – technologickej gramotnosti, ktorá sa chápe ako prostriedok pre udr­žateľný rozvoj a zachovanie života na Zemi.

V oboch prípadoch, na pohyb bublín aj zrniek, pôsobí gravitačná sila, sila vztlaková a sila od odporu prostredia. (Pri bublinách prevláda sila vztlaková, pri piesku gravitačná.) Keby nepôsobil odpor pro­stredia, malé a veľké bubliny by sa zrýchľovali rovnako. To isté a z rovnakej príčiny, by platilo pre zr­niečka. Odpor prostredia však vždy pôsobí.